特許 7190629 移動ロボット

(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】2022-12-08

(45)【発行日】2022-12-16

(54)【発明の名称】移動ロボット

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/48 20060101AFI20221209BHJP

   G05D 1/02 20200101ALI20221209BHJP

【ＦＩ】

G01S17/48

G05D1/02 H

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019037608

(22)【出願日】2019-03-01

(65)【公開番号】P2019220143

(43)【公開日】2019-12-26

【審査請求日】2021-08-23

(31)【優先権主張番号】P 2018116279

(32)【優先日】2018-06-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】グエン ジュイヒン

(72)【発明者】

【氏名】安藤 健

(72)【発明者】

【氏名】上松 弘幸

【審査官】▲高▼場 正光

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１５０４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３２２６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２７３４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０７５６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０５０２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０１８８４８０３（ＥＰ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／０５７１４０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８ － Ｇ０１Ｓ ７／５１

Ｇ０１Ｓ １７／００ － Ｇ０１Ｓ １７／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁波を反射する第１反射面を有する第１反射部を少なくとも２つ備える移動ロボットであって、
前記第１反射部は、回転軸をもつ回転体形状であり、側面に前記第１反射面を有し、
前記第１反射部を前記回転軸に沿って見たとき、前記回転軸を通る点と、前記第１反射面の両端とのなす反射面角度が、９０度以上３６０度以下であり、
２つの前記第１反射部は、前記回転軸方向から見たとき、互いに円の直径が異なり、
２つの前記第１反射部のうち、回転軸方向から見たとき円の直径の大きい前記第１反射部は、回転軸に垂直となる方向から見たときもう一方の前記第１反射部と比較して高さが低い、
移動ロボット。

【請求項2】

前記第１反射部は、前記回転軸に垂直な方向に切断したときの断面形状が、互いに相似である、
請求項１に記載の移動ロボット。

【請求項3】

前記回転軸は、前記移動ロボットの走行面の法線方向に平行である、
請求項１または２に記載に記載の移動ロボット。

【請求項4】

２つの前記第１反射部は、それぞれの前記回転軸が平行になるよう配される、
請求項３に記載の移動ロボット。

【請求項5】

前記反射面角度が、１８０度以上３６０度以下である、
請求項４に記載の移動ロボット。

【請求項6】

２つの前記第１反射部は、前記回転軸方向かつ同一方向から見たとき、それぞれの前記反射面角度を重ね合わせると１８０度以上重なるように、前記第１反射面を有する、
請求項５に記載の移動ロボット。

【請求項7】

２つの前記第１反射部は、２つの前記第１反射部のそれぞれの前記回転軸を通る面を基準面としたとき、前記基準面で分断されるそれぞれの側面のうち少なくとも片側の側面の全面に、前記第１反射面を有する、
請求項６に記載の移動ロボット。

【請求項8】

さらに、電磁波を反射する第２反射面を有する第２反射部を備える移動ロボットであって、
前記第２反射部は、立方体形状または直方体形状であり、表面のうち最も面積の大きい１面に前記第２反射面を有し、
前記第２反射面は、２つの前記第１反射部のそれぞれの前記回転軸を通る面を基準面としたとき、前記基準面に平行である、
請求項１～７のいずれか１項に記載の移動ロボット。

【請求項9】

前記第２反射面は、前記第１反射面と同一方向に配される、
請求項８に記載の移動ロボット。

【請求項10】

前記第２反射部は、前記第２反射面の長辺が前記第１反射部の前記回転軸と垂直になるよう配される、
請求項８または９に記載の移動ロボット。

【請求項11】

前記第２反射面は、移動ロボットの走行面に垂直に配される、
請求項８～１０のいずれか１項に記載の移動ロボット。

【請求項12】

２つの前記第１反射部は、回転軸に垂直となる方向から見たとき、高さが異なる、
請求項１に記載の移動ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

移動ロボットの位置認識の技術として、移動ロボットに備え付けられた反射部によって反射された反射光を検出し、移動ロボットの位置を認識する手法がある（例えば、特許文献１）。

【0003】

特許文献１には、光学装置からレーザー光を照射し、移動ロボットに備えられた反射ターゲットから反射された反射光の反射強度を比較することによって、反射ターゲットから反射された光を特定し、移動ロボットの位置を認識することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平８－１５０５８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記の方法では、移動ロボットの存在する環境内に、反射強度の高い物体、または反射ターゲットと反射強度の近い物体がある場合、これらと反射ターゲットとを区別することができない。そのため、移動ロボットの位置認識の精度が低い。さらに、移動ロボットの位置を認識することはできても、その向きを特定することができない。そのため、移動ロボットの動きの解析や移動先の予測といった、移動ロボットの制御に有益な情報を得ることができない。

【0006】

そこで本開示は、高精度に位置と向きとを認識することができる移動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】

【0007】

上記目的を達成するために、本開示の１つの様態による移動ロボットは、電磁波を反射する第１反射面を有する第１反射部を少なくとも２つ備え、第１反射部は回転体形状であり、側面に第１反射面を有し、第１反射部を回転軸方向から見たとき、回転軸を通る点と、第１反射面の両端とのなす角度が、９０度以上３６０度以下である。

【発明の効果】

【0008】

本開示の様態による移動ロボットは、高精度に位置と向きとを認識することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態１における移動ロボットの概略図

【図2】本実施形態１における移動ロボットの認識工程のフローチャート図

【図3】本実施形態１における移動ロボット認識装置の概略図

【図4】本実施形態１におけるセンサを用いた認識工程の概略図

【図5】本実施形態１における第１反射部近傍の概略拡大図

【図6】本実施形態１における撮像装置を用いた認識工程の概略図

【図7】本実施形態１における移動ロボット認識装置を兼ねる移動認識ロボットの概略図

【図8】本実施形態１の他の例１における移動ロボットの概略図

【図9】本実施形態１の他の例２における移動ロボットの概略図

【図10】本実施形態２における移動ロボット５００の概略図

【図11】本実施形態２における第１反射部５５の形状を示す模式二面図

【図12】本実施形態２における第１反射部５５近傍の概略拡大図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ構成要素には同じ符号を付している。また、図面は理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を主体として、模式的に示している。

【0011】

（実施形態１）
最初に、本開示の実施形態１にかかる移動ロボットについて、図面を用いて説明する。図１は本実施形態１における移動ロボット１００の概略図である。この移動ロボット１００は、少なくとも、本体１と、駆動輪２と、従輪３と、走行駆動部４と、駆動制御部１１を含むロボット制御部１０と、第１反射面６を有する第１反射部５とを備えている。

【0012】

＜移動ロボット１００の構成＞
走行駆動部４は、モータなどの駆動装置で構成されて、それぞれ独立して一対の駆動輪２を正逆回転駆動可能としている。一対の駆動輪２と、一対の従輪３と、走行駆動部４とで走行駆動装置を構成している。

【0013】

ロボット制御部１０は、駆動制御部１１を介して、走行駆動部４を制御する。

【0014】

第１反射部５は、回転体形状であり、移動ロボット１００に少なくとも２つ備えられる。

【0015】

第１反射部５は、側面に、電磁波を反射する第１反射面６を有する。ここで、側面とは、母線で構成される面である。

【0016】

第１反射部５は、図１に示すような円柱形状のほか、円錐形状、円錐台形状など、母線が直線的であるほうが好ましい。母線が曲線を含んだり、幾度も傾きの変わる線であったりするなど、第１反射部５が複雑な形状であるほど、後述する認識工程で、精度が悪くなると考えられるためである。

【0017】

第１反射部５は、本体１に取り付ける部材であっても良く、移動ロボット１００を構成するアームや支柱などの構成要素を兼ねていても良い。

【0018】

第１反射部５は、側面以外の面、例えば底面に電磁波を反射する面を有していても良い。

【0019】

第１反射部５の回転軸は、移動ロボット１００の走行方向に垂直であるのが好ましい。

【0020】

第１反射面６は、第１反射部５を回転軸方向から見たとき、回転軸を通る点と、第１反射面６の両端とのなす角度（以下反射面角度と称する）が、反射面角度が９０度以上３６０度以下になるよう、第１反射部５に配される。

【0021】

好ましくは、第１反射面６は、反射面角度が１８０度以上３６０度以下になるよう、第１反射部５に配される。

【0022】

より好ましくは、第１反射面６は、反射面角度が２７０度以上３６０度以下であるのが良い。後述する認識工程において、移動ロボット１００の向きが多少変化しても、第１反射部５の断面形状に影響せず、精度良く認識することができるためである。

【0023】

さらに好ましくは、第１反射面６は、第１反射部５の側面全面に配されるのが良い。すなわち、反射面角度が３６０度であることが好ましい。後述する認識工程で、移動ロボット１００の向きが変化しても、第１反射部５の断面形状に影響せず、精度良く認識することができるためである。

【0024】

第１反射面６は、第１反射部５である部材や構成要素に、電磁波を反射するシートやシール状のものを貼り付けて成っても良い。また、第１反射部５を、電磁波を反射する素材にすることで、第１反射面６が構成されていても良い。

【0025】

２つの第１反射部５は、それぞれの回転軸が平行になるよう配される。

【0026】

２つの第１反射部５は、さらに、回転軸方向かつ同一方向から見たとき、それぞれの反射面角度を重ね合わせると１８０度以上重なるように、第１反射面６を有することが好ましい。すなわち、図１に示すように、２つの第１反射面６が同一方向に揃って向いているのが良い。

【0027】

２つの第１反射部５は、さらに、２つの第１反射部５の回転軸を通る面を基準面としたとき、基準面で分断されるそれぞれの側面のうち少なくとも片側の側面の全面に、第１反射面６を有することが好ましい。すなわち、図１に示すように、２つの第１反射面６が基準面で分断される片側方向に揃って向いているのが良い。

【0028】

＜センサを用いた認識方法＞
次に、移動ロボット１００の認識方法について、以下で説明する。図２は、本実施形態１における移動ロボット１００の認識工程のフローチャート図である。

【0029】

まず、移動ロボット１００の認識を行う前に、移動ロボット認識装置３００を用意する。図３は、本実施形態１における移動ロボット認識装置３００の概略図である。移動ロボット認識装置３００は少なくとも、記憶部３１および演算部３２を含む制御部３０、測域センサ３３を備え、移動ロボット１００の位置および向きを認識する。

【0030】

測域センサ３３は、レーザー、赤外線、ミリ波などの電磁波を発し、反射波によって構成物までの距離を計測する。計測した情報は、制御部３０に入力される。測域センサ３３の例として、例えばレーザーレンジファインダーがある。

【0031】

測域センサ３３は、移動ロボット認識装置３００に複数設置されても良い。この場合、移動ロボット認識装置３００は、より高い精度で移動ロボット１００の位置および向きの認識を行うことができる。

【0032】

次に、図２に示す記憶工程Ｓ１を行う。

【0033】

図４（ａ）は、記憶工程Ｓ１で記憶される第１反射部５の上面図である。記憶工程Ｓ１では、記憶部３１が、第１記憶形状２１および第１記憶距離２２を記憶する。

【0034】

第１記憶形状２１は、回転軸方向から２つの第１反射部５を見たとき、半円状に相当する形状である。

【0035】

第１記憶距離２２は、回転軸方向から２つの第１反射部５を見たときの、互いの二次元的な距離である。第１記憶距離２２を算出するための、２つの第１反射部５上の基準点の位置は、特に問わない。本実施形態１では、２つの第１記憶形状２１の中心位置同士、すなわち２つの第１反射部５の回転軸同士の距離を第１記憶距離２２として記憶する。

【0036】

記憶工程Ｓ１で記憶した時点の移動ロボット１００の位置および向きが、以降の工程で認識する移動ロボット１００の位置および向きの基準となる。

【0037】

記憶工程Ｓ１は、以降の工程と連続して行われず、あらかじめ行われていても良い。

【0038】

次に、図２に示す計測工程Ｓ２を行う。

【0039】

図４（ｂ）は、計測工程Ｓ２で計測される第１反射部５の上面図である。計測工程Ｓ２では、まず、測域センサ３３が電磁波を発し、反射波を計測する。次に、演算部３２が、反射波の測定データの中から、図４（ｂ）に示す第１測定形状２３を２つ検出する。ここで、第１測定形状２３は、第１記憶形状２１と略等しい。そして、２つの第１測定形状２３間の距離である第１測定距離２４を算出する。ここで、第１測定距離２４を算出するための、２つの第１測定形状２３上の基準点の位置は、第１記憶距離２２の基準点の位置と等しい。

【0040】

計測可能なエリアに設置されている他の構成物からの反射波と第１反射部５からの反射波の区別の仕方は、例えば反射強度が一定以上の反射波を、第１反射部５からの反射波とする方法などがある。この場合、記憶工程Ｓ１で記憶部３１がさらに第１反射面６の反射強度を記憶し、これを基準値とする。誤差の検出のため、記憶工程Ｓ１で記憶した第１反射面６の反射強度の前後に所望の差を設け、この差を勘案した値を基準値とするのがより良い。

【0041】

次に、図２に示す比較工程Ｓ３を行う。

【0042】

比較工程Ｓ３では、演算部３２が、記憶部３１に記憶された第１記憶距離２２と、計測工程Ｓ２で計測された第１測定距離２４とを比較する。

【0043】

比較した距離の差が一定の誤差の範囲内であれば、計測工程Ｓ２で第１反射部５を正しく計測できたと判断し、次の工程に移行する。誤差の範囲外である場合、計測工程Ｓ２で計測された２つの第１測定形状２３は、第１反射部５のものではないと判断し、計測工程Ｓ２を再度行う。

【0044】

ここで、一定の誤差は、第１記憶距離２２に対してプラスマイナス２０％以内であることが好ましい。

【0045】

次に、図２に示す位置算出工程Ｓ４を行う。位置算出工程Ｓ４では、記憶した時点に対する移動ロボット１００の位置および向きを算出する。

【0046】

図４（ｃ）は、記憶工程Ｓ１で記憶された第１反射部５と、計測工程Ｓ２で計測された第１反射部５とを並べた上面図である。位置算出工程Ｓ４では、演算部３２が、認識位置２００と認識角度２０１とを算出する。

【0047】

認識位置２００は、２つの第１測定形状２３の中心位置を通る線上の任意の位置である。本実施形態１においては、２つの第１測定形状２３の中心位置を結ぶ線分の中心位置とするが、これに限られない。認識位置２００を算出することで、記憶した時点に対する第１反射部５の相対位置を認識することができる。

【0048】

認識角度２０１は、計測工程Ｓ２で計測された２つの第１測定形状２３の中心位置を結ぶ線分と、記憶工程Ｓ１で記憶された２つの第１記憶形状２１の中心位置を結ぶ線分とがなす角度である。認識角度２０１を算出することで、記憶した時点に対する第１反射部５の相対角度を認識することができる。

【0049】

この様にして、工程Ｓ２～Ｓ４を繰り返すことによって、記憶した時点に対する第１反射部５の相対位置と相対角度を算出する。したがって、記憶した時点に対する移動ロボット１００の位置および向きを認識することができる。

【0050】

しかし、上記認識方法では測域センサ３３が反射板の反射強度を検出できる環境に限定される。そうすると、例えば、移動ロボット認識装置３００が傾いて測域センサ３３の電磁波が反射板に当たらないなどの場合、正しく位置を認識する事ができない可能性がある。

【0051】

＜撮像装置を用いた認識方法＞
そこで、移動ロボット認識装置３００は、図３のようにさらに撮像装置３４を備えていても良い。撮像装置３４は、計測工程Ｓ２において、計測対象である移動ロボット１００を探索する用途や、移動ロボット１００の位置および向きを認識することに用いることができる。

【0052】

撮像装置３４は、撮像素子４１と発光素子４２を備えており、記録した映像や画像を制御部３０に入力する。

【0053】

移動ロボット認識装置３００が撮像装置３４を備えているとき、第１反射面６は、電磁波のうち特に光を反射する材質であることが好ましい。撮像装置３４によって撮影ができる必要があるためである。

【0054】

図５は、本実施形態１における第１反射部５近傍の概略拡大図である。

【0055】

移動ロボット認識装置３００が撮像装置３４を備えているとき、記憶工程Ｓ１では、記憶部３１はさらに、２つの第１反射部５の第１断面形状２５および２つの第１断面形状２５同士の位置関係を記憶する。

【0056】

第１断面形状２５は、基準面の法線方向から２つの第１反射部５を見たときの、２つの第１反射面６の断面形状である。好ましくは、基準面で分断される２つの第１反射部５のそれぞれの側面の全面に第１反射面６が存在し、この断面を第１断面形状２５として記憶するのが良い。より好ましくは、２つの第１反射部５の側面全面に第１反射面６が存在し、この断面を第１断面形状２５として記憶するのが良い。

【0057】

撮像装置３４は、計測工程Ｓ２において、記憶した第１断面形状２５と位置関係に相当する構成物を探索する。第１反射部５が回転体形状であるから、移動ロボット１００の向きが変化しても第１断面形状２５は変化しないため、撮像装置３４によって探索することができる。

【0058】

探索方法としては、例えば、２つの第１断面形状２５の位置関係として、高さ方向の相対位置を記憶している場合、構成物の中から、第１断面形状２５と略同一の断面形状を有し、かつ前述した位置関係を有する２つの断面形状を探索する。また、移動ロボット１００が斜めを向いているとき、２つの第１断面形状２５に相当する断面形状の距離が異なる場合がある。そのような場合に備え、２つの第１断面形状２５の距離が最大となるときの距離を記憶部３１に記憶し、この距離以下となり、かつ第１断面形状２５と略同一の断面形状を探索することもできる。

【0059】

こののち、演算部３２は、計測工程Ｓ２において、記憶した位置関係および第１断面形状２５と一致する構成物の存在するエリアを、計測対象の存在するエリアとして判定する。そして、計測対象の存在するエリア内で、測域センサ３３が反射波の計測を行う。

【0060】

上記のように撮像装置３４を備える移動ロボット認識装置３００を用いることで、移動ロボット１００の存在するエリアをより精度よく特定でき、移動ロボット認識装置３００の誤認識を低減することができる。

【0061】

さらに、撮像装置３４を用いて、より高精度に移動ロボット１００の位置および向きを認識することもできる。図６（ａ）は、記憶工程Ｓ１で記憶される第１反射部５近傍の概略断面図、図６（ｂ）は、記憶工程Ｓ１で記憶される第１反射部５近傍の上面図、図６（ｃ）は、計測工程Ｓ２で計測される第１反射部５近傍の概略断面図、図６（ｄ）は、計測工程Ｓ２で計測される第１反射部５近傍の上面図である。

【0062】

演算部３２は、さらに、位置算出工程Ｓ４において、記憶した第１断面形状２５と、計測工程Ｓ２で計測した第１断面形状２５との相対的な大きさと撮像された位置を比較しても良い。

【0063】

このことで、記憶した時点での移動ロボット１００の位置に対して、移動ロボット１００がどれほど撮像装置３４に対して移動したかを算出することができる。したがって、移動ロボット１００の位置を認識することができる。

【0064】

演算部３２は、さらに、位置算出工程Ｓ４において、第２測定距離２６と第１記憶距離２２とを比較しても良い。

【0065】

第２測定距離２６は、計測工程Ｓ２で計測された第１断面形状２５同士の距離である。第２測定距離２６を算出するための、２つの第１断面形状２５上の基準点の位置は、第１記憶距離２２の基準点の位置と等しい。

【0066】

図６（ｄ）に示すように、斜辺を第１記憶距離２２、底辺を第２測定距離２６とする三角形における、斜辺と底辺のなす角を求める。このことで、記憶した時点での移動ロボット１００の向きに対して、移動ロボット１００の向きがどれほど変化したかを算出することができる。したがって、移動ロボット１００の向きを認識することができる。

【0067】

上記のように撮像装置３４を備える移動ロボット認識装置３００を用いることで、移動ロボット１００の位置および向きをより高精度に認識することができる。

【0068】

以上の認識方法によれば、移動ロボット１００は、少なくとも第１反射部５を２つ備えていれば良い。

【0069】

さらに高い精度で移動ロボット１００の位置および向きを認識するために、移動ロボット１００は、さらに第２反射部７を備えることができる。

【0070】

第２反射部７は、立方体または直方体形状であり、少なくとも表面のうち最も面積の大きい１面に、第２反射面８を有する。

【0071】

第２反射面８は、２つの第１反射部５の回転軸を通る面を基準面としたとき、基準面に平行である。

【0072】

第２反射部７は、表面のうち最も面積の大きい１面以外の面に電磁波を反射する面を有していても良い。例えば、１つの第１反射部５の回転軸を含む面に平行となる４面に電磁波を反射する面を有していると、後述する認識工程で、移動ロボット１００の向きの変化に従って断面形状が変化し、精度よく認識することができる。

【0073】

第２反射面８は、さらに、第１反射面６と同一方向に配される。すなわち、１つの第１反射部５が有する第１反射面６を正面から見たとき、もう１つの第１反射部５が有する第１反射面６も正面を向いており、第２反射面８もまた、正面を向いている。

【0074】

第２反射部７は、第２反射面８の長辺が第１反射部５の回転軸と垂直になるよう配される。ただし、第２反射部７が立方体の場合は、すべての辺が同じ長さであるため、この限りではない。

【0075】

第２反射面８は、移動ロボット１００の走行面に垂直に配される。ここで、移動ロボット１００の走行面とは、駆動輪２および従輪３が接地する水平面である。

【0076】

移動ロボット１００の走行面は、常に平面とは限らない。そのため移動ロボット１００は、曲面や凹凸面、傾斜面などを走行する可能性がある。このとき、移動ロボット１００は、上下方向の向きが変化する。簡易的な構成の移動ロボット１００であっても、後述する方法によって認識は可能であるが、より高精度な認識を行いたい場合、第１反射部５および第２反射部７は、走行面に合わせて上下方向に向きを変えるよう構成することができる。例えば、第１反射部５および第２反射部７の最下部に重りを装着し、これらの構成が常に重力によって同じ向きを維持するようにすることができる。

【0077】

移動ロボット１００が第２反射部７を備えているとき、記憶工程Ｓ１では、記憶部３１はさらに、図５に示すような第２断面形状２７および第２記憶距離２８を記憶する。

【0078】

第２断面形状２７は、基準面の法線方向から第２反射部７を見たときの、第２反射面８の断面形状である。

【0079】

第２記憶距離２８は、基準面の法線方向から第２反射部７を見たとき、第１反射部５の回転軸に垂直な方向の長さである。

【0080】

撮像装置３４は、計測工程Ｓ２において、さらに第２断面形状２７に相当する構成物を探索する。第２反射部７が立方体形状または直方体形状であるから、移動ロボット１００の向きが変化すると、第２断面形状２７は第１反射部５の回転軸に垂直な方向に短くなる。そのため、第１反射部５の回転軸に平行な方向が等しくなる四角形状の構成物を探索するのが良い。

【0081】

こののち、演算部３２は、計測工程Ｓ２において、第１断面形状２５および第２断面形状２７と一致する構成物の存在するエリアを、計測対象の存在するエリアとして判定する。そして、計測対象の存在するエリア内で、測域センサ３３が反射波の計測を行う。

【0082】

上記のように撮像装置３４を備える移動ロボット認識装置３００を用いることで、移動ロボット１００の存在するエリアをより精度よく特定でき、移動ロボット認識装置３００の誤認識を低減することができる。

【0083】

演算部３２は、さらに、位置算出工程Ｓ４において、第３測定距離２９と第２記憶距離２８とを比較しても良い。

【0084】

第３測定距離２９は、計測工程Ｓ２で計測された第２反射部７における、第１反射部５の回転軸に垂直な方向の長さである。

【0085】

図６（ｄ）に示すように、斜辺を第２記憶距離２８、底辺を第３測定距離２９とする三角形における、斜辺と底辺のなす角を求める。このことで、記憶した時点での移動ロボット１００の向きに対して、移動ロボット１００の向きがどれほど変化したかを算出することができる。したがって、移動ロボット１００の向きを認識することができる。

【0086】

上記認識方法では、位置算出工程Ｓ４において、第２測定距離２６と第１記憶距離２２、第３測定距離２９と第２記憶距離２８とをそれぞれ比較している。そして、比較した結果の距離の差から、移動ロボット１００の認識角度２０１を算出する。基本的には、認識角度２０１を算出するためには上記２つの比較方法のいずれかを行えば良い。移動ロボット１００の向きによっては、計測工程Ｓ２において、撮像装置３４によって計測される２つの第１断面形状２５が重なっており、第２測定距離２６が算出できないことが考えられる。そのため、上記２つの比較方法のうち、後者を優先するのが良い。

【0087】

上記のように、第２反射部７を有する移動ロボット１００によれば、移動ロボット１００の位置および向きをより高精度に認識することができる。

【0088】

このことによって、測域センサ３３のみの構成よりも様々な環境で、移動ロボット１００の向きを認識することができる。

【0089】

移動ロボット１００は、操縦するためのハンドルや操作パネルなどを少なくとも有する操作部１６を、さらに備えることができる。ロボット制御部１０は、操作部１６からの操作指示に基づき、駆動制御部１１を介して走行駆動部４を駆動制御することもできる。

【0090】

上記認識方法における移動ロボット認識装置３００は、発光素子４２を備える撮像装置３４を有する。ここで、撮像装置３４の視野内に複数の移動ロボット１００が存在するとき、各々の第１反射部５と第２反射部７が発光素子４２からの光を反射する。そして、これらの反射波すべてを撮像素子４１が全て捉えてしまう。そのため、複数台の移動ロボット１００が存在するとき、移動ロボット認識装置３００は、認識したい移動ロボット１００を特定する事が出来ない。

【0091】

そこで、複数の移動ロボット１００は、それぞれ第１反射部５や第２反射部７の形状を変化させても良い。例えば、第１記憶形状２１や第１記憶距離２２、第２記憶距離２８などを移動ロボット１００ごとに変化させる。このことで、移動ロボット認識装置３００の視野内に複数台の移動ロボット１００が存在しても、認識したい特定の移動ロボット１００だけを認識することができる。

【0092】

また、複数の移動ロボット１００は、それぞれ第１反射部５や第２反射部７の反射強度を変化させても良い。このことで、移動ロボット認識装置３００の視野内に複数台の移動ロボット１００が存在しても、認識したい特定の移動ロボット１００以外の誤認識を低減することができる。

【0093】

もしくは、移動ロボット１００は、それぞれの第１反射部５と第２反射部７を照らす発光機器を備えても良い。この場合、複数台ある移動ロボット１００のうち、認識したい移動ロボット１００の発光機器だけを発光させることで、移動ロボット認識装置３００が発光している第１反射部５と第２反射部７だけを捉える事が出来るようになる。したがって、移動ロボット認識装置３００の視野内に複数の移動ロボット１００が存在しても、認識したい特定の移動ロボット１００だけを認識する事が出来る。このとき、移動ロボット認識装置３００は、撮像装置３４に発光素子４２を備えていなくても良い。また、発光素子４２を備える撮像装置３４を有していても、発光素子４２を使用しないことで、同様の位置認識方法を行うことができる。

【0094】

＜認識方法の適用例＞
上記認識方法は、移動ロボット１００の位置および向きの認識に用いることができる。例えば施設や工場内で、移動ロボット認識装置３００を定置し、搬送用ロボットや作業ロボットなどに第１反射部５などを取り付けることによって、その位置を認識する。得られた位置情報をもとに、移動ロボット１００に備えられるロボット制御部１０に指示を送り、移動ロボット１００を制御することもできる。

【0095】

また、上記認識方法は、移動ロボット認識装置３００自体が移動する構成でも良い。この構成について、図面を用いて説明する。図７は、移動ロボット認識装置３００を兼ねる移動認識ロボット４００の概略図である。移動認識ロボット４００は、移動ロボット１００および移動ロボット認識装置３００の代替として用いることができる。

【0096】

移動認識ロボット４００は、少なくとも、第１反射部５と測域センサ３３を備える。ロボット制御部１０には、さらに記憶部３１および演算部３２を含む。さらに、移動認識ロボット４００は、第２反射部７を備えていても良い。

【0097】

ここで、移動認識ロボット４００を複数台用意したとき、複数の移動認識ロボット４００は互いの位置を認識することができる。演算部３２は、得られた他の移動認識ロボット４００の位置情報をもとに、移動軌跡を算出する。移動軌跡は、例えば、他の移動認識ロボット４００に追従する動きや、他の移動認識ロボット４００を避ける動きなどを行う軌跡がある。

【0098】

移動認識ロボット４００は、進行方向上の障害物や他の移動認識ロボット４００を認識するのが好ましい。そのため、測域センサ３３は、進行方向の前方に装着されるのが好ましい。このような測域センサ３３に認識されやすくするため、第１反射部５および第２反射部７は、進行方向の後方や移動認識ロボット４００の後部に備えられるのが良い。

【0099】

（実施形態１の他の例１）
移動ロボット認識装置３００の誤認識を低減させるために、２つの第１反射部５の互いの構成を変更することができる。図８は、本実施形態１の他の例１における移動ロボット１００の概略図である。

【0100】

２つの第１反射部５は、回転軸方向から見たとき、円の直径が異なる。

【0101】

２つの第１反射部５は、さらに、回転軸に垂直となる方向から見たとき、高さが異なる。

【0102】

ここで、２つの第１反射部５のうち、回転軸方向から見たとき円の直径の大きい第１反射部５は、回転軸に垂直となる方向から見たとき、もう一方の第１反射部５と比較して高さが低い。

【0103】

このような移動ロボット１００は、第２反射部７を有さない場合においても、移動ロボット認識装置３００の誤認識を低減させることができる。

【0104】

移動ロボット認識装置３００の誤認識をより低減させるために、このような移動ロボット１００に、第２反射部７を備えていても良い。

【0105】

（実施形態１の他の例２）
また、移動ロボット認識装置３００の誤認識を低減させるために、２つの第１反射部５の配置関係を変更することができる。図９は、本実施形態１の他の例２における移動ロボット１００の概略図である。

【0106】

２つの第１反射部５は、移動ロボット１００の本体１より離して設置される。

【0107】

このような移動ロボット１００は、本体１と第１反射部５とが被らないように取り付けられていることで、より多くの方角からでも符号５を認識することができる。

【0108】

２つの第１反射部５は、それぞれの第１反射面６以外の面に、取り付け金具等を用いて取り付けられることが好ましい。また、図９では、上面に取り付け金具を取り付けることにより２つの第１反射部５を吊り下げているが、それ以外の形態でも良い。

【0109】

＜実施形態１の作用効果＞
以上のように構成される移動ロボットについて、以下、その作用効果を説明する。

【0110】

本実施形態１によれば、移動ロボットは回転体形状である第１反射体を少なくとも２つ備え、第１反射部は回転軸方向から見たとき、回転軸を通る点と第１反射面の両端とのなす反射面角度が、９０度以上３６０度以下である。このため、電磁波を反射することができ、位置および向きを移動ロボット認識装置に認識させることができる。

【0111】

また、２つの第１反射部は、それぞれの回転軸が平行となる。このことで、移動ロボット認識装置に搭載された同一のセンサが２つの第１反射部を認識することができる。よって、移動ロボット認識装置がより移動ロボットを認識しやすくなる。

【0112】

また、第１反射部５は回転軸方向から見たとき、反射面角度が１８０度以上３６０度以下である。このことで移動ロボットは、電磁波を反射できる範囲が広がる。よって、移動ロボット認識装置に搭載されたセンサがひとつであっても、移動ロボットを認識しやすくなる。

【0113】

また、２つの第１反射部は、回転軸方向かつ同一方向から見たとき、それぞれの反射面角度を重ね合わせると１８０度以上となる。すなわち、２つの第１反射面が同一方向に揃って向いている。このことで、移動ロボット認識装置が２つの第反射部を同時に認識できないことを回避し、より移動ロボットを認識しやすくなる。

【0114】

また、２つの第１反射部は、２つの第１反射部のそれぞれの回転軸を通る面を基準面としたとき、基準面で分断されるそれぞれの側面のうち少なくとも片側の側面の全面に、第１反射面を有する。このことで、移動ロボット認識装置が２つの第１反射部を同時に認識できないことを回避し、より移動ロボットを認識しやすくなる。

【0115】

また、移動ロボットはさらに立方体形状または直方体形状である第２反射部を備え、第２反射部は表面のうち最も面積の大きい１面に第２反射面を有し、第２反射面が基準面に平行である。このことで、移動ロボット認識装置が認識する反射部が増え、より移動ロボットを認識しやすくなる。

【0116】

また、第２反射面は第１反射面と同一方向に配される。このことで、移動ロボット認識装置が２つの第１反射部および第２反射部を同時に認識できないことを回避し、より移動ロボットを認識しやすくなる。

【0117】

また、第２反射部は、第２反射面の長辺が第１反射部の回転軸と垂直になるよう配される。このことで、移動ロボットの向きが変わる際に第２反射部の断面形状の変化が大きくなり、移動ロボット認識装置がより移動ロボットを認識しやすくなる。

【0118】

また、第２反射面は、移動ロボットの走行面に垂直に配される。このことで、移動ロボットに対して第１反射部および第２反射部が３軸で固定され、移動ロボット認識装置がより移動ロボットを認識しやすくなる。

【0119】

また、２つの第１反射部は、回転軸方向から見たとき、円の直径が異なる。このことで、２つの第１反射部が重なる方向から第１反射部を見たとき、断面形状が完全に重なり合わない。したがって、移動ロボット認識装置がより移動ロボットを認識しやすくなる。

【0120】

また、２つの第１反射部は、回転軸に垂直となる方向から見たとき、高さが異なる。このことで、２つの第１反射部が重なる方向から第１反射部を見たとき、断面形状が完全に重なり合わない。したがって、移動ロボット認識装置がより移動ロボットを認識しやすくなる。

【0121】

また、２つの第１反射部のうち、回転軸方向から見たとき円の直径の大きい第１反射部は、回転軸に垂直となる方向から見たとき、もう一方の第１反射部と比較して高さが低い。このことで、２つの第１反射部が重なる方向から第１反射部を見たとき、断面形状が完全に重なり合わず、かつ、２つの第１反射部ともに縦幅もしくは横幅のいずれかが突出する。したがって、移動ロボット認識装置がより移動ロボットを認識しやすくなる。

【0122】

本実施形態１における移動ロボット１００は、一対の駆動輪２と、一対の従輪３と、走行駆動部４とで走行駆動装置を構成する車いす形状の形態を想定している。しかし本開示を適用できる範囲はこれに限られず、自律移動ロボット搬送ロボットなど、移動ロボット全般に利用できる。

【0123】

（実施形態２）
次に、本開示の実施形態２にかかる移動ロボットについて、図面を用いて説明する。図１０は本実施形態２における移動ロボット５００の概略図である。

【0124】

移動ロボット５００は、少なくとも、本体１と、駆動輪２と、従輪３と、走行駆動部４と、駆動制御部１１を含むロボット制御部１０と、第１反射面５６を有する第１反射部５５とを備えている。

【0125】

＜移動ロボット５００の構成＞
走行駆動部４は、モータなどの駆動装置で構成されて、それぞれ独立して一対の駆動輪２を正逆回転駆動可能としている。一対の駆動輪２と、一対の従輪３と、走行駆動部４とで走行駆動装置を構成している。

【0126】

ロボット制御部１０は、駆動制御部１１を介して、走行駆動部４を制御する。

【0127】

図１１は、本実施形態２における第１反射部５５の形状を示す模式二面図である。

【0128】

本実施形態２における第１反射部５５は、基準軸に垂直な方向に切断したときの断面形状が、基準軸を通る点について対称かつ連続した図形である形状である。

【0129】

また、第１反射部５５は、基準軸に垂直な方向に切断した時の断面形状が、互いに相似である。

【0130】

基準軸は、移動ロボット１００の走行面の法線方向に平行となる軸である。ここで、移動ロボット１００の走行面とは、駆動輪２および従輪３が接地する水平面である。

【0131】

第１反射部５５は、一例として、図１１（ａ）に示すように、基準軸に垂直な方向に切断したときの断面形状が楕円形である、円筒形状であっても良い。

【0132】

また、第１反射部５５は、一例として、図１１（ｂ）に示すように、基準軸に垂直な方向に切断したときの断面形状が多角形である、角柱形状であっても良い。

【0133】

また、第１反射部５５は、一例として、図１１（ｃ）に示すように、基準軸に垂直な方向に切断したときの断面形状が楕円形である、円錐形状であっても良い。

【0134】

第１反射部５５は、その側面に第１反射面５６を有している。

【0135】

２つの第１反射部５５は、それぞれの基準軸が平行になるよう配される。

【0136】

２つの第１反射部５５は、さらに、基準軸方向かつ同一方向から見たとき、それぞれの反射面角度を重ね合わせると１８０度以上重なるように、第１反射面６を有することが好ましい。すなわち、図１０に示すように、２つの第１反射面５６が同一方向に揃って向いているのが良い。

【0137】

２つの第１反射部５５は、さらに、２つの第１反射部５５の基準軸を通る面を基準面としたとき、基準面で分断されるそれぞれの側面のうち少なくとも片側の側面の全面に、第１反射面５６を有することが好ましい。すなわち、図１０に示すように、２つの第１反射面５６が基準面で分断される片側方向に揃って向いているのが良い。

【0138】

＜センサを用いた認識方法＞
次に、移動ロボット５００の認識方法について、以下で説明する。

【0139】

認識方法の基本的なフローは、図２に示す、実施形態１における移動ロボット１００の認識工程と同様である。

【0140】

ただし、実施形態１と同様のセンサを用いた認識方法では、第１反射部５５が回転体でない場合、記憶工程Ｓ１で記憶した形状と、計測工程Ｓ２で計測される形状とが異なることがある。

【0141】

その場合、記憶工程Ｓ１で記憶した形状と、計測工程Ｓ２で計測される形状とが、一定の誤差の範囲内であれば、計測工程Ｓ２で第１反射部５５を正しく計測できたと判断し、次の工程に移行しても良い。誤差の範囲外である場合、計測工程Ｓ２で計測された反射物は、第１反射部５５ではないと判断し、計測工程Ｓ２を再度行っても良い。

【0142】

ここで、一定の誤差は、記憶工程Ｓ１で記憶した形状に対して、プラスマイナス２０％以内であることが好ましい。

【0143】

この様にして、工程Ｓ２～Ｓ４を繰り返すことによって、記憶した時点に対する第１反射部５５の相対位置と相対角度を算出する。したがって、記憶した時点に対する移動ロボット５００の位置および向きを認識することができる。

【0144】

しかし、上記認識方法では形状誤差を含むため、正しく位置を認識する事ができない可能性がある。

【0145】

＜撮像装置を用いた認識方法＞
そこで、移動ロボット認識装置３００に備えられる撮像装置３４によって、移動ロボット５００の認識を行う。

【0146】

図１２は、本実施形態２における第１反射部５５近傍の概略拡大図である。

【0147】

移動ロボット認識装置３００が撮像装置３４を備えているとき、記憶工程Ｓ１では、記憶部３１はさらに、２つの第１反射部５５の第３断面形状５７および第３記憶距離５８を記憶する。

【0148】

第３断面形状５７は、基準軸に垂直となる方向から見たときの２つの第１反射面５６の断面形状のうち、最小の断面形状である。例えば、基準軸に垂直な方向に切断したときの第１反射部５５の断面形状が楕円形であるとき、楕円形状の長辺の頂点側から見た断面形状が、第３断面形状５７となる。

【0149】

第３記憶距離５８は、基準軸に垂直となる方向から２つの第１反射部５を見たときの、互いの二次元的な最大距離である。第３記憶距離５８を算出するための、２つの第１反射部５上の基準点の位置は、特に問わない。本実施形態２では、２つの第１反射部５５の基準軸同士の距離を第３記憶距離５８として記憶する。 撮像装置３４は、計測工程Ｓ２において、記憶した第３記憶距離５８の距離を有し、記憶した第３断面形状５７を含む形状に相当する構成物を探索する。

【0150】

基準軸に垂直となる方向から見たときの２つの第１反射面５６の断面形状のうち、最小の断面形状を第３断面形状５７として記憶することで、移動ロボット５００の向きが変化したとしても、第３断面形状５７に相当する断面形状は撮影された第１反射面５６の内部に存在する。

【0151】

また、移動ロボット５００の向きが変化したとき、２つの第３断面形状５７に相当する断面形状の距離が異なる場合がある。そのような場合に備え、第３記憶距離以下となり、かつ第３断面形状５７と略同一の断面形状を探索することもできる。

【0152】

こののち、演算部３２は、計測工程Ｓ２において記憶した第３記憶距離５８の距離を有し、記憶した第３断面形状５７を含む形状に相当する構成物の存在するエリアを、計測対象の存在するエリアとして判定する。そして、計測対象の存在するエリア内で、測域センサ３３が反射波の計測を行う。

【0153】

上記のように撮像装置３４を備える移動ロボット認識装置３００を用いることで、移動ロボット５００の存在するエリアをより精度よく特定でき、移動ロボット認識装置３００の誤認識を低減することができる。

【0154】

さらに高い精度で移動ロボット５００の位置および向きを認識するために、移動ロボット５００は、さらに第２反射部７を備えていても良い。

【0155】

＜実施形態２の作用効果＞
以上のように構成される移動ロボットについて、以下、その作用効果を説明する。

【0156】

本開示によれば、移動ロボットは電磁波を反射する第１反射面を有する第１反射部を少なくとも２つ備え、第１反射部は、基準軸に垂直な方向に切断したときの断面形状が、基準軸を通る点について対称かつ連続した図形であり、側面に第１反射面を有し、第１反射部を基準軸に沿って見たとき、基準軸を通る点と、第１反射面の両端とのなす反射面角度が、９０度以上３６０度以下である。このため、電磁波を反射することができ、位置および向きを移動ロボット認識装置に認識させることができる。

【0157】

また、２つの第１反射部は、基準軸に垂直な方向に切断したときの断面形状が、互いに相似である。このことで、移動ロボット認識装置による誤認識を低減することができる。

【0158】

また、基準軸は、移動ロボットの走行面の法線方向に平行である。このことで、移動ロボットの向きが変化しても移動ロボット認識装置によって移動ロボットを認識しやすくなる。

【0159】

また、２つの第１反射部は、それぞれの基準軸が平行となる。このことで、移動ロボット認識装置に搭載された同一のセンサが２つの第１反射部を認識することができる。よって、移動ロボット認識装置がより移動ロボットを認識しやすくなる。

【0160】

また、第１反射部５は基準軸方向から見たとき、反射面角度が１８０度以上３６０度以下である。このことで移動ロボットは、電磁波を反射できる範囲が広がる。よって、移動ロボット認識装置に搭載されたセンサがひとつであっても、移動ロボットを認識しやすくなる。

【0161】

また、２つの第１反射部は、基準軸方向かつ同一方向から見たとき、それぞれの反射面角度を重ね合わせると１８０度以上となる。すなわち、２つの第１反射面が同一方向に揃って向いている。このことで、移動ロボット認識装置が２つの第反射部を同時に認識できないことを回避し、より移動ロボットを認識しやすくなる。

【0162】

また、２つの第１反射部は、２つの第１反射部のそれぞれの基準軸を通る面を基準面としたとき、基準面で分断されるそれぞれの側面のうち少なくとも片側の側面の全面に、第１反射面を有する。このことで、移動ロボット認識装置が２つの第１反射部を同時に認識できないことを回避し、より移動ロボットを認識しやすくなる。

【0163】

また、移動ロボットはさらに立方体形状または直方体形状である第２反射部を備え、第２反射部は表面のうち最も面積の大きい１面に第２反射面を有し、第２反射面が基準面に平行である。このことで、移動ロボット認識装置が認識する反射部が増え、より移動ロボットを認識しやすくなる。

【0164】

また、第２反射面は第１反射面と同一方向に配される。このことで、移動ロボット認識装置が２つの第１反射部および第２反射部を同時に認識できないことを回避し、より移動ロボットを認識しやすくなる。

【0165】

また、第２反射部は、第２反射面の長辺が第１反射部の基準軸と垂直になるよう配される。このことで、移動ロボットの向きが変わる際に第２反射部の断面形状の変化が大きくなり、移動ロボット認識装置がより移動ロボットを認識しやすくなる。

【0166】

また、第２反射面は、移動ロボットの走行面に垂直に配される。このことで、移動ロボットに対して第１反射部および第２反射部が３軸で固定され、移動ロボット認識装置がより移動ロボットを認識しやすくなる。

【0167】

また、２つの第１反射部は、基準軸を回転の軸とする回転体形状である。このことで、移動ロボットの向きが変化しても移動ロボット認識装置によって移動ロボットを認識しやすくなる。

【0168】

また、２つの第１反射部は、基準軸方向から見たとき、円の直径が異なる。このことで、２つの第１反射部が重なる方向から第１反射部を見たとき、断面形状が完全に重なり合わない。したがって、移動ロボット認識装置がより移動ロボットを認識しやすくなる。

【0169】

また、２つの第１反射部は、基準軸に垂直となる方向から見たとき、高さが異なる。このことで、２つの第１反射部が重なる方向から第１反射部を見たとき、断面形状が完全に重なり合わない。したがって、移動ロボット認識装置がより移動ロボットを認識しやすくなる。

【0170】

また、２つの第１反射部のうち、基準軸方向から見たとき円の直径の大きい第１反射部は、基準軸に垂直となる方向から見たとき、もう一方の第１反射部と比較して高さが低い。このことで、２つの第１反射部が重なる方向から第１反射部を見たとき、断面形状が完全に重なり合わず、かつ、２つの第１反射部ともに縦幅もしくは横幅のいずれかが突出する。したがって、移動ロボット認識装置がより移動ロボットを認識しやすくなる。

【0171】

本実施形態における移動ロボット１００は、一対の駆動輪２と、一対の従輪３と、走行駆動部４とで走行駆動装置を構成する車いす形状の形態を想定している。しかし本開示を適用できる範囲はこれに限られず、自律移動ロボット搬送ロボットなど、移動ロボット全般に利用できる。

【産業上の利用可能性】

【0172】

本開示による移動ロボットは、位置および向きを認識することができ、主に車いすなどの移動ロボットに利用可能である。

【符号の説明】

【0173】

１００ 移動ロボット
１ 本体
２ 駆動輪
３ 従輪
４ 走行駆動部
５ 第１反射部
６ 第１反射面
７ 第２反射部
８ 第２反射面
１０ ロボット制御部
１１ 駆動制御部
２１ 第１記憶形状
２２ 第１記憶距離
２３ 第１測定形状
２４ 第１測定距離
２５ 第１断面形状
２６ 第２測定距離
２７ 第２断面形状
２８ 第２記憶距離
２９ 第３測定距離
２００ 認識位置
２０１ 認識角度
３００ 移動ロボット認識装置
３０ 制御部
３１ 記憶部
３２ 演算部
３３ 測域センサ
３４ 撮像装置
４１ 撮像素子
４２ 発光素子
４００ 移動認識ロボット
５００ 移動ロボット
５５ 第１反射部
５６ 第１反射面
５７ 第３断面形状
５８ 第３記憶距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】