特許 7609123 エリア認識システム、エリア認識方法、およびプログラム

(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】2024-12-23

(45)【発行日】2025-01-07

(54)【発明の名称】エリア認識システム、エリア認識方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/43 20240101AFI20241224BHJP

【ＦＩ】

G05D1/43

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022080179

(22)【出願日】2022-05-16

(65)【公開番号】P2023168839

(43)【公開日】2023-11-29

【審査請求日】2024-03-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】糸澤 祐太

(72)【発明者】

【氏名】岩本 国大

【審査官】渡邊 捷太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５９－２０２５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－３１３２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１４０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－１０８９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第４９９０８４１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットの走行エリアを認識するエリア認識システムであって、
異なる走行エリア間に、第１の磁性部材を含む１以上の磁性部材が配置され、
前記第１の磁性部材の上面側の極性は、Ｎ極とＳ極の一方である第１磁極であり、
前記ロボットは、
第１の磁気センサと、
第２の磁気センサと、
前記第１の磁気センサを用いて前記第１磁極を検出することでロボットの動作を抑制する安全装置と、
前記第２の磁気センサを用いて前記１以上の磁性部材の各々を検出することで、異なる走行エリア間の移動を認識する認識部と、
を備え、
前記第１の磁気センサおよび前記第２の磁気センサは、前記ロボットの幅方向において互いに異なる位置に配置され、
異なる走行エリア間において前記ロボットの幅方向の移動が制限される場合、前記１以上の磁性部材の各々は、前記第２の磁気センサによって検出され、かつ、前記第１の磁気センサによって検出されないように配置される、
エリア認識システム。

【請求項2】

前記第１の磁気センサの数は複数であり、
複数の第１の磁気センサは、前記ロボットの幅方向において異なる位置に配置された２つの磁気センサを含み、
前記ロボットの幅方向において、前記第２の磁気センサは、前記２つの磁気センサの間に配置され、
前記ロボットの幅方向において、前記１以上の磁性部材の各々の長さは、前記２つの磁気センサの間の距離よりも短い、
請求項１に記載のエリア認識システム。

【請求項3】

前記１以上の磁性部材は、エレベータの出入口に配置される、
請求項１または２のいずれかに記載のエリア認識システム。

【請求項4】

前記ロボットの走行エリアは、高速走行エリアおよび低速走行エリアを含み、
前記高速走行エリアおよび前記低速走行エリアには、前記安全装置を動作させるための第３の磁性部材が配置され、
前記第３の磁性部材の上面側の極性は前記第１磁極である、
請求項１または２のいずれかに記載のエリア認識システム。

【請求項5】

ロボットの走行エリアを認識するエリア認識方法であって、
異なる走行エリア間に、第１の磁性部材を含む１以上の磁性部材が配置され、
前記第１の磁性部材の上面側の極性は、Ｎ極とＳ極の一方である第１磁極であり、
前記ロボットは、
第１の磁気センサと、
第２の磁気センサと、
前記第１の磁気センサを用いて前記第１磁極を検出することでロボットの動作を抑制する安全装置と、
を備え、
前記第１の磁気センサおよび前記第２の磁気センサは、前記ロボットの幅方向において互いに異なる位置に配置され、
異なる走行エリア間において前記ロボットの幅方向の移動が制限される場合、前記１以上の磁性部材の各々は、前記第２の磁気センサによって検出され、かつ、前記第１の磁気センサによって検出されないように配置され、
前記ロボットは、
前記第２の磁気センサを用いて前記１以上の磁性部材の各々を検出することで、異なる走行エリア間の移動を認識する、
エリア認識方法。

【請求項6】

請求項５に記載のエリア認識方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エリア認識システム、エリア認識方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

無人走行車両の走行路が、高速走行区間と低速走行区間に区分される場合がある。特許文献１は、低速走行区間と高速走行区間の間にＮ極磁石およびＳ極磁石を設けて、エリアを認識する技術を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平５－１８９０２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ロボットが、磁気の検出に応じて作動する安全装置を備える場合がある。このような場合、エリアを認識するために設けた磁気部材により、ロボットの安全装置が誤作動してしまうおそれがあった。

【0005】

本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、安全装置の誤作動を防ぎつつ、走行エリアを認識できるエリア認識システム、エリア認識方法、およびプログラム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】

【0006】

本実施の形態におけるエリア認識システムは、
ロボットの走行エリアを認識するエリア認識システムであって、
異なる走行エリア間に、第１の磁性部材を含む１以上の磁性部材が配置され、
前記第１の磁性部材の上面側の極性は、Ｎ極とＳ極の一方である第１磁極であり、
前記ロボットは、
第１の磁気センサと、
第２の磁気センサと、
前記第１の磁気センサを用いて前記第１磁極を検出することでロボットの動作を抑制する安全装置と、
前記第２の磁気センサを用いて前記１以上の磁性部材の各々を検出することで、異なる走行エリア間の移動を認識する認識部と、
を備え、
前記第１の磁気センサおよび前記第２の磁気センサは、前記ロボットの幅方向において互いに異なる位置に配置され、
異なる走行エリア間において前記ロボットの幅方向の移動が制限される場合、前記１以上の磁性部材の各々は、前記第２の磁気センサによって検出され、かつ、前記第１の磁気センサによって検出されないように配置される。

【0007】

本実施の形態におけるエリア認識方法は、
ロボットの走行エリアを認識するエリア認識方法であって、
異なる走行エリア間に、第１の磁性部材を含む１以上の磁性部材が配置され、
前記第１の磁性部材の上面側の極性は、Ｎ極とＳ極の一方である第１磁極であり、
前記ロボットは、
第１の磁気センサと、
第２の磁気センサと、
前記第１の磁気センサを用いて前記第１磁極を検出することでロボットの動作を抑制する安全装置と、
を備え、
前記第１の磁気センサおよび前記第２の磁気センサは、前記ロボットの幅方向において互いに異なる位置に配置され、
異なる走行エリア間において前記ロボットの幅方向の移動が制限される場合、前記１以上の磁性部材の各々は、前記第２の磁気センサによって検出され、かつ、前記第１の磁気センサによって検出されないように配置され、
前記ロボットは、
前記第２の磁気センサを用いて前記１以上の磁性部材の各々を検出することで、異なる走行エリア間の移動を認識する。

【0008】

本実施の形態におけるプログラムは、上記エリア認識方法をコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0009】

本開示により、安全装置の誤作動を防ぎつつ、走行エリアを認識できるエリア認識システム、エリア認識方法、およびプログラムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態１にかかるエリア認識システムの構成を示す概略図である。

【図2】高速走行エリアと低速走行エリアの具体例を示す概略図である。

【図3】実施形態１にかかるロボットの機能を示すブロック図である。

【図4】第１の磁気センサおよび第２の磁気センサの位置を説明するための図である。

【図5】関連技術にかかるエリア認識システムの構成を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。

【0012】

実施形態１
以下、図面を参照して実施形態１にかかるエリア認識システムについて説明する。図１は、実施形態１にかかるエリア認識システム１０００の構成を示す概略図である。エリア認識システム１０００は、ロボット１００の走行エリアを認識するシステムである。

【0013】

エリア認識システム１０００は、ロボット１００を備えている。ロボット１００の走行エリアは、高速走行エリアＨおよび低速走行エリアＬを含んでいる。ロボット１００は、荷物を搬送する搬送ロボットであってもよい。エリア認識システム１０００は、ロボット１００の走行ルートを生成するサーバ（不図示）をさらに備えていてもよい。なお、ロボット１００内で処理が完結したシステムも、エリア認識システム１０００には含まれ得る。

【0014】

図２を参照して、高速走行エリアＨおよび低速走行エリアＬの一例を説明する。ロボット１００は搬送ロボットであるものとする。ロボット１００は、ロジスティックセンターＬＣからレジデンスＲへ荷物を搬送する。レジデンスＲは人間の居住地であり、ロボット１００と人間が共用する通路を含んでいる。ロジスティックセンターＬＣとレジデンスＲの間には、地下通路Ａが設けられている。ロボット１００の最大速度は、地下通路Ａでは、例えば１．６［ｍ／ｓ］に制限され、レジデンスＲでは、例えば０．５［ｍ／ｓ］に制限される。このような場合、地下通路Ａは高速走行エリアＨであり、レジデンスＲは低速走行エリアＬである。

【0015】

なお、図２は、高速走行エリアＨおよび低速走行エリアの一例を示しているに過ぎない。低速走行エリアＬにおいてロボット１００の速度が制限されている必要があるが、低速走行エリアＬおよび高速走行エリアＨはいかなるものであってもよい。例えば、高速走行エリアＨが車道であり、低速走行エリアＬが歩道であってもよい。

【0016】

図１に戻り説明を続ける。エリア認識システム１０００は、１以上の磁性部材２００を備えている。１以上の磁性部材２００は、磁性部材２１０を備えている。磁性部材２１０は、第１の磁性部材とも呼ばれる。磁性部材２１０の上面側の極性は、Ｎ極とＳ極の一方である第１磁極である。以下では、第１磁極がＮ極である場合を中心に説明するが、第１磁極はＳ極であってもよい。１以上の磁性部材２００は、高速走行エリアＨと低速走行エリアＬの間に配置されている。１以上の磁性部材２００の各々は、磁気テープであってもよく、磁石であってもよい。

【0017】

図１に示すように、１以上の磁性部材２００は、磁性部材２２０をさらに備えていてもよい。磁性部材２２０は、第２の磁性部材とも呼ばれる。磁性部材２１０および２２０は、ロボット１００の進行方向に沿って並べられている。図１中の矢印は、ロボット１００の進行方向を例示している。具体的には、磁性部材２２０の上面側の極性は、第１磁極とは異なる第２磁極である。

【0018】

なお、１以上の磁性部材２００は、磁性部材２２０を備えていなくてもよい。また、磁性部材２１０および２２０の上面側の極性が同一であり、磁極の強さが互いに異なってもよい。さらに、１以上の磁性部材２００は、３つ以上の磁性部材を含んでいてもよい。

【0019】

１以上の磁性部材２００は、ロボット１００が走行エリアを認識するために用いられる。図１では、磁性部材２１０は高速走行エリアＨ側に配置され、磁性部材２２０は低速走行エリアＬ側に配置されている。

【0020】

低速走行エリアＬや高速走行エリアＨには、第３の磁性部材（不図示）が配置される。第３の磁性部材は、安全装置を動作させるために用いられる。第３の磁性部材の上面側の極性は、第１磁極（例えば、Ｎ極）である。

【0021】

高速走行エリアＨと低速走行エリアＬの間において、ロボット１００の幅方向の移動が制限されているものとする。例えば、高速走行エリアＨと低速走行エリアＬの境界部は、ロボット１００の幅と比べて狭い通路や、エレベータの出入口に設けられてもよい。

【0022】

図３は、ロボット１００の機能構成を示すブロック図である。ロボット１００は、移動部１１０、磁気センサ１２０、磁気センサ１３０、安全装置１４０、および制御部１５０を備えている。ロボット１００は、荷物を移動させるロボットアームをさらに備えていてもよい。

【0023】

移動部１１０は、車輪１１１、および車輪１１１を回転させるモータ１１２を備えている。モータ１１２は、減速機などを介して車輪１１１を回転させる。モータ１１２は、制御部１５０からの制御信号に応じて、車輪１１１を回転させることで、ロボット１００を任意の位置に移動させることができる。車輪１１１は、後述する安全装置１４０の動作により、停止または減速する。

【0024】

磁気センサ１２０は、第１磁極（Ｎ極）を検出する。磁気センサ１２０は、第１の磁気センサとも称される。磁気センサ１２０の数は複数であってもよい。磁気センサ１２０の検出結果は安全装置１４０を動作させるために用いられる。複数の磁気センサ１２０がロボット１００の底面の外周部（例えば、四隅）に設けられていてもよい。磁気センサ１２０は、検出結果を安全装置１４０に出力する。

【0025】

磁気センサ１３０は、Ｎ極とＳ極の両方を検出する。磁気センサ１３０は、例えば、ロボット１００の底面の中央部分に設けられる。磁気センサ１３０は、第２の磁気センサとも呼ばれる。磁気センサ１３０は、検出結果を制御部１５０に出力する。

【0026】

磁気センサ１２０および磁気センサ１３０は、ロボット１００の幅方向において互いに異なる位置に配置される。そして、磁性部材２１０および磁性部材２２０は、磁気センサ１３０によって検出され、磁気センサ１２０によって検出されないように配置される。磁気センサ１２０および磁気センサ１３０の具体的な配置については後述する。

【0027】

安全装置１４０は、磁気センサ１２０を用いて第１磁極（例えば、Ｎ極）を検出することでロボット１００の動作を抑制する。安全装置１４０は、第１磁極が検出された場合に、車輪１１１の回転を減速または停止する。なお、安全装置１４０は、後述する制御部１５０の機能として実現されてもよい。低速走行エリアＬ内や高速走行エリアＨ内には第３の磁性部材（不図示）が配置されており、ロボット１００の走行をより安全にしている。例えば、第３の磁性部材が階段の手前に配置されている場合、エリア認識システム１０００は、ロボット１００の転倒を防止できる。

【0028】

次に、図４を参照して、磁気センサ１２０および磁気センサ１３０の配置について説明する。なお、磁気センサ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、および１２０ｄは、上述した磁気センサ１２０の具体例である。図４は、ロボット１００が４つの磁気センサ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、および１２０ｄを備える例を示しているが、磁気センサ１２０の数は４つには限定されない。

【0029】

図４は、ロボット１００を上面視した図であり、磁気センサ１２０ａ、磁気センサ１２０ｂ、磁気センサ１２０ｃ、磁気センサ１２０ｄ、および磁気センサ１３０の水平面内の位置を点線で示している。ロボット１００は、エレベータＥ内に位置している。エレベータＥの出入口には、磁性部材２１０および磁性部材２２０が配置されている。

【0030】

安全装置１４０を動作させるための磁極をＮ極とすると、磁気センサ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、および１２０ｄはＮ極を検出可能な磁気センサである。磁気センサ１３０は、Ｎ極とＳ極の両方を検出可能な磁気センサである。

【0031】

磁気センサ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、および１２０ｄは、ロボット１００の底面の四隅に設けられていている。磁気センサ１２０ａおよび１２０ｂは、ロボット１００の幅方向において異なる位置に配置されている。磁気センサ１３０は、ロボット１００の底面の中央部分に設けられている。

【0032】

上述の通り、磁性部材２１０および磁性部材２２０は、磁気センサ１３０によって検出され、磁気センサ１２０によって検出されないように配置される。ロボット１００の幅方向において、磁気センサ１３０は、磁気センサ１２０ａと磁気センサ１２０ｂの間に配置されている。ロボット１００の幅方向において、磁性部材２１０の長さおよび磁性部材２２０の長さは、磁気センサ１２０ａと磁気センサ１２０ｂの間の距離よりも短い。換言すると、磁性部材２１０および２２０の幅は十分に狭い。

【0033】

ロボット１００がエレベータＥの外へ移動した場合、磁気センサ１３０が磁性部材２１０および磁性部材２２０を検出することで、後述する制御部１５０は走行エリアを認識する。このとき、磁気センサ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、および１２０ｄは磁性部材２１０を検出しないため、安全装置１４０が誤作動することはない。

【0034】

図３に戻り説明を続ける。制御部１５０は、プロセッサおよびメモリを備えている。制御部１５０は、認識部１５１および走行制御部１５２を備えている。制御部１５０の各機能は、プログラム（不図示）をメモリに読み込ませ、プロセッサが実行することにより実現されてもよい。

【0035】

認識部１５１は、磁気センサ１３０を用いて１以上の磁性部材２００の各々を検出することで、ロボット１００が異なる走行エリア間を移動したことを認識する。例えば、磁気センサ１３０が第１磁極を検出し、第２磁極を検出した場合に、認識部１５１は、ロボット１００が高速走行エリアＨから低速走行エリアＬへ移動したことを認識する。そして、磁気センサ１３０が第２磁極を検出し、第１磁極を検出した場合に、認識部１５１は、低速走行エリアＬから高速走行エリアＨへ移動したことを認識する。

【0036】

走行制御部１５２は、認識部１５１のエリア認識結果に基づいて、ロボット１００の移動を制御する。具体的には、走行制御部１５２は、ロボット１００が高速走行エリアＨを走行するときには高速で走行し、ロボット１００が低速走行エリアＬを走行するときには低速で走行する。走行制御部１５２は、ロボット１００の走行エリアにおける最大速度を超えないように、ロボット１００の移動を制御してもよい。走行制御部１５２は、ロボット１００の走行ルートを生成する機能をさらに備えていてもよい。

【0037】

次に、図１を参照して、実施形態１にかかるエリア認識方法を説明する。第１磁極がＮ極であり、第２磁極がＳ極であるものとする。まず、ロボット１００が、高速走行エリアＨから低速走行エリアＬへ移動する場合について説明する。矢印は、ロボット１００の移動方向を示している。

【0038】

まず、ロボット１００が、磁性部材２１０および磁性部材２２０の上を通過する。磁気センサ１３０はＮ極を検出し、Ｓ極を検出する。次に、制御部１５０の認識部１５１は、高速走行エリアＨから低速走行エリアＬへの移動を認識する。ロボット１００の走行制御部１５２は、認識部１５１の認識に応じて、低速走行を開始してもよい。

【0039】

上述の通り、磁性部材２１０および磁性部材２２０は、磁気センサ１３０によって検出され、磁気センサ１２０によって検出されないように配置される。したがって、ロボット１００が磁性部材２１０の上を通過したとき、安全装置１４０は作動しない。

【0040】

次に、ロボット１００が、低速走行エリアＬから高速走行エリアＨへ移動する場合について説明する。まず、ロボット１００が磁性部材２１０および２２０の上を通過する。磁気センサ１２０は、Ｓ極を検出し、Ｎ極を検出する。次に、制御部１５０の認識部１５１は、低速走行エリアＬから高速走行エリアＨへの移動を認識する。

【0041】

実施形態１によると、安全装置の誤作動を防ぎつつ、走行エリアを認識できる。

【0042】

なお、実施形態１では、低速走行エリアＬや高速走行エリアＨの全面に磁性部材を配置する必要はない。図５は、関連技術にかかるエリア認識システム２０００を示す概略図であり、発明者の検討内容を示している。エリア認識システム２０００は、ロボット５００を備えている。

【0043】

エリア認識システム２０００の高速走行エリアＨの全面に、例えば、Ｓ極を有する磁性部材（例えば、磁気テープ）が配置されている。ロボット５００は、Ｓ極を検出しているとき、高速走行エリアＨを走行していると認識し、Ｓ極を検出していないとき、低速走行エリアＬを走行していると認識する。ロボット５００は、例えば、Ｎ極を有する磁性部材（不図示）を検出することにより安全装置を動作させる。

【0044】

エリア認識システム２０００では、Ｎ極を用いてエリア認識を行わないため、安全装置の誤作動を防ぎつつエリアを認識できる。しかし、エリア認識システム２０００では、低速走行エリアＬか高速走行エリアＨの全面に磁性部材を配置する必要があるという問題がある。実施形態１にかかるエリア認識システム１０００では、低速走行エリアＬや高速走行エリアの全面に磁性部材を配置する必要はなく、関連技術と比較してコストが低いという利点を有している。

【0045】

上述の例において、プログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された１又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群（又はソフトウェアコード）を含む。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、random-access memory（RAM）、read-only memory（ROM）、フラッシュメモリ、solid-state drive（SSD）又はその他のメモリ技術、CD-ROM、digital versatile disc（DVD）、Blu-ray（登録商標）ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、またはその他の形式の伝搬信号を含む。

【0046】

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0047】

１０００ エリア認識システム
１００ ロボット
１１０ 移動部
１１１ 車輪
１１２ モータ
１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ 磁気センサ
１３０ 磁気センサ
１４０ 安全装置
１５０ 制御部
１５１ 認識部
１５２ 走行制御部
２００ １以上の磁性部材
２１０ 磁性部材
２２０ 磁性部材
２０００ エリア認識システム
５００ ロボット
Ｈ 高速走行エリア
Ｌ 低速走行エリア
ＬＣ ロジスティックセンター
Ａ 地下通路
Ｒ レジデンス
Ｅ エレベータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】