CN112578789A - 移动体 - Google Patents

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Abstract

提供移动体，即使在环境发生变化的情况下，也能够在抑制成本的同时维持位置估计的精度。移动体(101)具有使移动体移动的驱动装置(109)、反复扫描周围的空间并且在每次扫描时输出传感器数据的外界传感器(103)、将传感器数据与地图数据进行对照并且基于对照结果依次输出表示移动体的位置和姿势的位置信息的位置估计装置(105)以及一边参照从位置估计装置输出的位置信息一边控制驱动装置而使移动体移动的控制器(107)。位置估计装置根据符合规定的检测条件的传感器数据，判定检测出的路标的数量，在路标的数量不足有效数量的情况下，将传感器数据与环境地图数据进行对照，在有效数量以上的情况下，将传感器数据与路标地图数据进行对照，输出位置信息。

Description

移动体
技术领域
本公开涉及移动体。
背景技术
正在开发沿着规定路径自主地在空间中移动的自主移动机器人。自主移动机器人使用激光距离传感器等外界传感器对周围的空间进行传感检测，进行传感检测结果与预先准备的地图的匹配，估计(鉴定)自身的当前的位置以及姿势。自主移动机器人能够一边控制自身的当前位置和姿态一边沿着该路径移动。自主移动机器人的一个例子是无人搬运车。
在日本特开2000-56828号公报中，提出了在环境中设置多个反射板，根据使用激光扫描器确定的反射板的位置，确定无人搬运车的当前位置的技术。更具体而言，在日本特开2000-56828号公报中，制作仅保存反射板那样的成为标记的物体(路标)的位置信息的路标地图，无人搬运车以路标为基准估计自身位置。
专利文献1：日本特开2000-56828号公报
在日本特开2000-56828号公报中，由于仅以路标为基准进行位置估计，因此具有不易受到环境变化的影响的优点。但是，根据环境需要设置多个反射板，成本变大。
发明内容
本申请的非限制性的例示的实施方式提供了即使在环境改变的情况下也抑制成本并且维持位置估计的精度的技术。
本公开的例示的实施方式的移动体能够自主地移动，其中，该移动体具有：驱动装置，其使所述移动体移动；外界传感器，其反复扫描周围的空间，在每次扫描时输出传感器数据；存储装置，其预先存储环境地图和路标地图的各数据；位置估计装置，其将所述传感器数据与所述环境地图的数据进行对照，根据对照结果依次输出表示所述移动体的位置和姿势的位置信息；以及控制器，其一边参照从所述位置估计装置输出的所述位置信息一边控制所述驱动装置而使所述移动体移动，所述环境地图是与所述移动体移动的空间相关的地图，所述路标地图是表示在使用所述外界传感器时分别满足规定的检测条件的多个路标的各位置的地图，该多个路标设置在所述空间内，所述位置估计装置根据符合所述规定的检测条件的传感器数据，判定在进行了所述扫描的范围内设置的路标的数量，在所述路标的数量不足预先确定的有效数量的情况下，将所述传感器数据与所述环境地图的数据进行对照，输出所述位置信息，在所述路标的数量为预先确定的有效数量以上的情况下，将所述传感器数据与所述路标地图的数据进行对照，输出所述位置信息。
本公开的例示的实施方式的其他移动体能够自主地移动，其中，该移动体具有：驱动装置，其使所述移动体移动；外界传感器，其反复扫描周围的空间，在每次扫描时输出传感器数据；存储装置，其预先存储与所述移动体移动的空间相关的环境地图的数据；位置估计装置，其将所述传感器数据与所述环境地图的数据进行对照，根据对照结果依次输出表示所述移动体的位置和姿势的位置信息；以及控制器，其一边参照从所述位置估计装置输出的所述位置信息一边控制所述驱动装置而使所述移动体移动，所述位置估计装置根据符合规定的检测条件的传感器数据，检测在进行了所述扫描的范围内设置的至少一个路标，生成表示所述至少一个路标的位置的路标地图，将所述路标地图存储在所述存储装置中。
根据本公开的实施方式，移动体的位置估计装置基于符合规定的检测条件的传感器数据来判定在进行扫描的范围内设置的路标的数量。并且，在路标的数量不足预先确定的有效数量的情况下，将传感器数据与环境地图的数据进行对照，输出位置信息，在有效数量以上的情况下，将传感器数据和路标地图的数据进行对照来输出位置信息。即使在环境变化剧烈、难以通过环境地图进行位置估计的位置，在能够检测出规定的有效数量以上的路标的情况下，将传感器数据和路标地图的数据进行对照并输出位置信息。
由以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。
附图说明
图1是示出本公开的例示的实施方式的移动体的概略结构的框图。
图2A是示出本公开的例示的移动体101进行的第1动作的概要的流程图。
图2B是示出本公开的例示的移动体101进行的第2动作的概要的流程图。
图3是示出本公开的、控制各AGV的行驶的控制系统的概要的图。
图4是示出AGV存在的移动空间S的一例的图。
图5A是示出连接前的AGV和牵引车的图。
图5B是示出连接的AGV和牵引车的图。
图6是本实施方式的例示的AGV的外观图。
图7A是示出AGV的第1硬件结构例的图。
图7B是示出AGV的第2硬件结构例的图。
图8A是示出一边移动一边生成地图的AGV的图。
图8B是示出一边移动一边生成地图的AGV的图。
图8C是示出一边移动一边生成地图的AGV的图。
图8D是示出一边移动一边生成地图的AGV的图。
图8E是示出一边移动一边生成地图的AGV的图。
图9是示意性地示出完成的地图的一部分的图。
图10是示出运行管理装置的硬件结构例的图。
图11是示意地示出由运行管理装置决定的AGV的移动路径的一例的图。
图12A是示出路标的物理结构例的图。
图12B是示出路标的物理结构例的图。
图13是示出距路标60的距离与来自该距离的反射光的强度之间的关系70的图。
图14A是示出隔开角度间距Δθ从激光测距仪15放射的2个激光被同一路标60反射的情况的图。
图14B是示出隔开角度间距Δθ从激光测距仪15放射的2个激光束被不同的路标60c和60d反射的情况的图。
图15A是示出由AGV 10检测到的单独的路标60a和60b的位置的图。
图15B是示出通过路标60a和60b的检测而生成的路标地图LM 80的图。
图16A是示出由AGV 10进一步检测到的单独的路标60c和60d的位置的图。
图16B是示出通过路标60c和60d的检测而更新的路标地图LM 80的图。
图17是示出更新并完成的路标地图LM 80的图。
图18是示出AGV 10检测出的路标60a～60e的位置的图。
图19是示出AGV 10检测出的路标60a～60e的位置和路标地图LM上的路标80a～80d的图。
图20是示出在路标地图LM 80上追加的路标80e的图。
图21A是示意性地示出反射点数量根据距离而变化的图。
图21B是示意性地示出反射点数量根据距离而变化的图。
图22是用于说明检测点数量的理论值的计算方法的图。
图23是示出激光测距仪15和路标60的距离与检测点数量之间的关系的曲线图。
图24是示出用于路标检测的阈值个数函数92的图。
标号说明
10：AGV(移动体)；14e：位置估计装置；15：激光测距仪；101：移动体；103：外界传感器；105：位置估计装置；107：控制器；109：驱动装置；111：存储装置。
具体实施方式
<用语>
在说明本发明的实施方式之前，将说明本说明书中使用的用语的定义。
“无人搬运车”(AGV)是指在主体上人工或自动装载货物，自动行驶到被指示的场所，人工或自动卸货的无轨车辆。“无人搬运车”包含无人牵引车以及无人叉车。
“无人”的用语是指车辆的转向不需要人，不排除无人搬运车搬运“人(例如进行货物装卸的人)”。
所谓“无人牵引车”，是指人工或自动地牵引进行货物装卸的车，自动行驶到被指示的场所的无轨车辆。
所谓“无人叉车”，是指具有使货物移载用的叉子等上下移动的杆，将货物自动移载到叉子等并自动行驶到被指示的场所，进行自动装卸作业的无轨车辆。
“无轨车辆”是指具备车轮和使车轮旋转的电动马达或发动机的移动体(vehicle)。
“移动体”是指装载人或货物进行移动的装置，具备产生用于移动的驱动力(traction)的车轮、双足或多足步行装置、螺旋桨等驱动装置。本公开中的术语“移动体”不仅包含狭义上的无人搬运车，还包含移动机器人、服务机器人以及无人机。
“自动行驶”包含基于无人搬运车通过通信连接的计算机的运行管理系统的指令的行驶、和基于无人搬运车所具备的控制装置实现的自主行驶。自主行驶不仅包含无人搬运车沿着规定的路径去往目的地的行驶，还包含追随追踪目标的行驶。此外，无人搬运车也可以暂时进行基于作业员的指示的手动行驶。“自动行驶”通常包含“引导式”行驶以及“无引导式”行驶双方，但是，在本公开中，意味着“无引导式”行驶。
“引导式”是指连续地或断续地设置引导体、利用引导体来引导无人搬运车的方式。
“无引导式”是指在不设置引导体的情况下进行引导的方式。本公开的实施方式中的无人搬运车具备自身位置估计装置，能够以无引导式行驶。
“自身位置估计装置”是根据由激光测距仪等外部传感器取得的传感器数据来估计环境地图上的自身位置的装置。
“外部传感器”是对移动体的外部状态进行感测的传感器。外部传感器例如有激光测距仪(也称为测域传感器)、摄像头(或图像传感器)、LIDAR(Light Detection andRanging：光探测和测距)、毫米波雷达以及磁传感器。
“内部传感器”是对移动体的内部状态进行感测的传感器。内部传感器例如有旋转编码器(以下，有时简称为“编码器”)、加速度传感器以及角加速度传感器(例如陀螺传感器)。
“SLAM(スラム)”是Simultaneous Localization and Mapping(同时位置对准与地图制作)的缩写，意味着同时进行自身位置估计和环境地图制作。
所谓“路标”，是指设置在空间内的成为标记的目标物。路标的位置是已知的。例如，作为路标，可以利用设置在预先确定的位置上的粘贴有回归性反射材料的杆、壁等。回归性反射材料满足与使用外界传感器时的反射强度等相关的规定的检测条件。与来自没有设置回归性反射材料的壁、障碍物等的反射强度相比，在回归性反射材料中反射的光的反射强度非常大。
<例示的实施方式>
在下文中，将参考附图说明本公开的移动体和移动体系统的一例。另外，有时省略必要以上详细的说明。例如，存在省略对已经公知的事项的详细说明或对实质上相同的结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地冗长，使本领域技术人员容易理解。为了使本领域技术人员充分理解本发明，本发明人提供了附图和以下说明。它们并不旨在限制权利要求书中所说明的主题。
在本公开中说明的移动体可以利用地图数据自主地移动，且可以更新该地图数据。这种移动体的例子是无人搬运车(例如后述的图6)。
图1是示出本公开的例示的实施方式的移动体的概略结构的框图。移动体101具有外界传感器103、位置估计装置105、控制器107、驱动装置109、存储装置111。注意，在一些实施方式中，位置估计装置105和控制器107分别是单独的半导体集成电路芯片，而在其它实施方式中，位置估计装置105和控制器107可以是单个半导体集成电路芯片。
驱动装置109具有使移动体101移动的机构。驱动装置109例如可以具有至少一台驱动用电马达(以下简称为“马达”)、以及控制该马达的马达控制电路。
外界传感器103例如是激光测距仪、LIDAR等感测外部环境的传感器。外界传感器103以规定的角度间距反复扫描规定的角度范围内的周围空间，并在每次扫描时输出传感器数据。
存储装置111存储环境地图EM和路标地图LM。环境地图EM和路标地图LM例如使用在移动体101的动作开始前取得的传感器数据来生成。可以是一边移动体101实际在空间中移动一边取得传感器数据。
位置估计装置105利用存储在存储装置111中的环境地图EM和/或路标地图LM来估计自身位置。更具体而言，位置估计装置105将从外界传感器103输出的传感器数据与该地图数据进行对照，根据对照结果估计移动体的位置以及姿势。位置估计装置105依次输出表示估计出的移动体的位置和姿势(orientation)的信息(在本说明书中称为“位置信息”)。
控制器107例如是作为半导体集成电路的微控制器单元(微型计算机)。控制器107一边参照从位置估计装置105输出的位置信息，一边制驱动装置109，使移动体101移动。
在本实施方式中，位置估计装置105基于符合规定的检测条件的传感器数据，判定在进行了扫描的范围内设置的路标的数量。然后，位置估计装置105在路标的数量不足预先确定的有效数量的情况下，对照传感器数据和环境地图的数据而输出位置信息，在路标的数量为预先确定的有效数量以上的情况下，对照传感器数据和路标地图的数据而输出位置信息。“有效数量”的一个例子是3个。
即，位置估计装置105根据路标的检测数量，切换使用环境地图EM的自身位置估计和使用路标地图LM的自身位置估计。例如，即使在环境变化剧烈、难以通过环境地图进行位置估计的位置，在能够检测出规定的有效数量以上的路标的情况下，对照传感器数据和路标地图的数据，输出位置信息。通过仅在容易发生环境变化的位置配置路标，能够在抑制成本的同时维持位置估计的精度。由于不需要在认为环境变化不大的位置设置路标，因此检测出的路标的检测数量不足规定的有效数量。在这种情况下，将传感器数据与环境地图的数据进行对照，输出位置信息。在任何的情况下都能够维持位置估计精度。
图2A是示出本公开的例示的移动体101进行的第1动作的概要的流程图。基于流程图的处理原本表示由某一个CPU、MPU或微控制器执行的处理的步骤。但是，图2A为了便于理解，混合说明了位置估计装置105和控制器107的处理。位置估计装置105以及控制器107一边相互进行数据的授受，一边执行各自的处理。步骤S10～S18是位置估计装置105的处理，步骤S20是控制器107的处理。
在步骤S10中，位置估计装置105接受外界传感器103反复扫描周围空间并在每次扫描时输出的传感器数据。传感器数据包含从来自路标的反射光得到的数据、从来自非路标(例如通常的壁、障碍物)的反射光得到的数据等。
在步骤S14中，位置估计装置105判定路标的数量是否不足预先确定的有效数量。在不足有效数量的情况下，处理进入步骤S16，在有效数量以上的情况下，处理进入步骤S18。
在步骤S16中，位置估计装置105对照传感器数据和环境地图EM的数据，输出位置信息。典型地，在未设置路标那样的难以产生环境变化的位置，进行步骤S16的处理。在这样的位置，能够利用环境地图EM实现高精度的自身位置估计。
在步骤S18中，位置估计装置105对照传感器数据和路标地图LM的数据，输出位置信息。典型地，路标设置在容易发生环境变化的位置。在这样的位置，即使利用环境地图EM，自身位置的估计精度也有可能不会变得足够高。因此，位置估计装置105能够利用路标地图LM实现高精度的自身位置估计。
在步骤S20中，控制器107一边参照从位置估计装置105输出的位置信息，一边控制驱动装置109使移动体101移动。
在图1中，在存储装置111中存储有路标地图LM，但这只是一例。最初，也可以仅将环境地图EM存储在存储装置111中，移动体101一边移动一边生成路标地图LM，存储在存储装置111中，进而更新路标地图LM。通过更新路标地图LM，能够切换使用了上述环境地图EM的自身位置估计和使用了路标地图LM的自身位置估计，维持位置估计的精度。另外，对路标地图LM进行地图的更新，对环境地图EM不进行。
图2B是示出本公开的例示的移动体101进行的第2动作的概要的流程图。在执行第2动作时，假定在存储装置111中仅预先存储有环境地图EM，没有存储路标地图LM。图2B中的步骤S10、S16和S20的处理已经结合图2A进行了说明，因此省略以下的再次说明。步骤S102、S104和S106均由位置估计装置105执行。
在步骤S102中，位置估计装置105基于符合规定的检测条件的传感器数据，检测设置在进行了扫描的范围内的路标。“符合规定的检测条件的传感器数据”典型地是从具有预先确定的反射强度以上的反射强度的反射点得到的传感器数据。
在步骤S104中，位置估计装置105生成表示检测出的路标的位置的路标地图。在步骤S106中，位置估计装置105将路标地图存储在存储装置111中。
另外，在执行第2动作时，说明了在存储装置111中没有存储路标地图LM。但是，也可以预先存储关于一部分路标的路标地图LM，通过步骤S102～S106的处理，更新已有的路标地图LM，追加新检测出的路标。
通过上述处理，能够制作路标地图LM。移动体101能够在图2A的处理等中利用所制作的路标地图LM。另外，在本说明书中，存储装置111“预先”存储有路标地图LM的情况下的“预先”是指，以移动体101执行图2A中的步骤S14或S18的时刻为基准，在该时刻之前。
以下，对移动体为无人搬运车的情况的更具体的例子进行说明。在本说明书中，可以使用缩写将无人搬运车记作“AGV”。另外，只要没有矛盾，以下的说明也同样能够适用于AGV以外的移动体，例如移动机器人、无人机或有人的车辆等。
另外，参照图1、图2A以及图2B说明的与公开相关的内容将在后述的“(7)AGV的动作例”中更详细地说明。以下，除了AGV以外，还说明运行管理装置、由用户操作的终端装置，但在本说明书中并不是必须存在这些装置。
(1)系统的基本结构
图3示出了本公开的例示的移动体管理系统100的基本结构例。移动体管理系统100包含至少一台AGV 10和进行AGV 10的运行管理的运行管理装置50。图3还示出了由用户1操作的终端装置20。
AGV 10是能够进行在行驶中不需要磁带等引导体的“无引导式”行驶的无人搬运车。AGV 10能够进行自身位置估计，并将估计的结果发送给终端装置20以及运行管理装置50。AGV 10能够按照来自运行管理装置50的指令在移动空间S内自动行驶。AGV 10还可以在跟随人或其他移动体移动的“跟随模式”下动作。
运行管理装置50是跟踪各AGV 10的位置、管理各AGV 10的行驶的计算机系统。运行管理装置50可以是台式PC、笔记本PC和/或服务器计算机。运行管理装置50经由多个接入点2与各AGV 10进行通信。例如，运行管理装置50将各AGV 10下一个应去往的位置的坐标的数据发送给各AGV 10。各AGV 10定期地、例如每100毫秒向运行管理装置50发送表示自身的位置和姿态(orientation：朝向)的数据。当AGV 10到达所指示的位置时，运行管理装置50进一步发送下一个应去往的位置的坐标的数据。AGV 10也可以根据输入到终端装置20中的用户1的操作而在移动空间S内行驶。终端装置20的一例是平板电脑。典型地，利用终端装置20的AGV 10的行驶在地图制作时进行，利用运行管理装置50的AGV 10的行驶在地图制作后进行。
图4示出三台AGV 10a、10b和10c存在的移动空间S的一例。设任何一个AGV都向图中的进深方向行驶。AGV 10a和10b正在搬运放置于顶板上的货物。AGV 10c追随前方的AGV10b而行驶。另外，为了便于说明，在图4中标注了参照标号10a、10b和10c，但是，在以下内容中，记述为“AGV 10”。
AGV 10除了搬运放置于顶板上的货物的方法以外，还能够利用与自身连接的牵引车来搬运货物。图5A示出连接之前的AGV 10以及牵引车5。在牵引车5的各脚上设有脚轮。AGV 10与牵引车5机械连接。图5B示出连接后的AGV 10以及牵引车5。当AGV 10行驶时，牵引车5被AGV 10牵引。通过对牵引车5进行牵引，AGV10能够搬运载置于牵引车5上的货物。
AGV 10与牵引车5连接的方法是任意的。这里，对一例进行说明。在AGV 10的顶板上固定有板6。在牵引车5上设有具有狭缝的引导件7。AGV 10接近牵引车5，将板6插入于引导件7的狭缝中。当插入完成时，AGV 10使未图示的电磁锁销贯穿板6和引导件7，将电磁锁锁定。由此，AGV 10与牵引车5物理连接。
再次参照图3。各AGV 10和终端装置20例如一对一地连接，能够进行依据蓝牙(Bluetooth；注册商标)标准的通信。各AGV 10和终端装置20还能够利用一个或多个接入点2进行依据Wi-Fi(注册商标)的通信。多个接入点2例如经由交换式集线器3相互连接。图3中记载了两台接入点2a、2b。AGV 10与接入点2a无线连接。终端装置20与接入点2b无线连接。AGV 10发送的数据被接入点2a接收，经由交换式集线器3转发给接入点2b，从接入点2b发送给终端装置20。此外，终端装置20发送的数据被接入点2b接收，经由交换式集线器3转发给接入点2a，从接入点2a发送给AGV 10。由此，实现了AGV 10以及终端装置20之间的双向通信。多个接入点2还经由交换式集线器3与运行管理装置50连接。由此，在运行管理装置50与各AGV 10之间也实现了双向通信。
(2)环境地图的制作
为了使AGV 10能够一边估计自身位置一边行驶，制作移动空间S内的地图。AGV 10中搭载有位置估计装置以及激光测距仪，能够利用激光测距仪的输出来制作地图。
AGV 10通过用户的操作而转变为数据取得模式。在数据取得模式中，AGV 10开始使用激光测距仪取得传感器数据。激光测距仪周期性地向周围放射例如红外线或可见光的激光束来扫描周围的空间S。激光束被例如墙壁、柱等结构、放置在地板上的物体等表面反射。激光测距仪接收激光束的反射光，计算到各反射点的距离，输出表示各反射点的位置的测定结果的数据。每个反射点的位置反映反射光的入射方向和距离。测量结果的数据有时被称为“测量数据”或“传感器数据”。
位置估计装置将传感器数据蓄积在存储装置中。当完成移动空间S内的传感器数据的取得时，蓄积在存储装置中的传感器数据被发送给外部装置。外部装置例如是具有信号处理处理器并且安装有地图制作程序的计算机。
外部装置的信号处理器使每次扫描得到的传感器数据彼此叠加。信号处理器通过反复进行叠加处理，能够制作空间S的地图。外部装置向AGV 10发送所制作的地图的数据。AGV 10将制作的地图的数据保存在内部的存储装置中。外部装置可以是运行管理装置50，也可以是其他装置。
也可以不是外部装置，而是由AGV 10来进行地图的制作。可以由AGV 10的微控制器单元(微型计算机)等的电路来进行上述的外部装置的信号处理器所进行的处理。在AGV10内制作地图的情况下，不需要将所蓄积的传感器数据发送给外部装置。通常认为，传感器数据的数据容量较大。由于不需要向外部装置发送传感器数据，因此能够避免通信线路的占用。
另外，用于取得传感器数据的移动空间S内的移动可以通过AGV 10依照用户的操作行驶来实现。例如，AGV 10经由终端装置20从用户无线地接收指示向前后左右的各方向移动的行驶指令。AGV 10依照行驶指令在移动空间S内向前后左右行驶，以制作地图。在AGV10与操纵杆等操纵装置有线连接的情况下，也可以依照来自该操纵装置的控制信号在移动空间S内向前后左右行驶，以制作地图。也可以通过人推动搭载有激光测距仪的测量车来取得传感器数据。
另外，虽然图3和图4示出多台AGV 10，但是，AGV也可以是一台。在存在多台AGV 10的情况下，用户1可以使用终端装置20，从所登记的多个AGV中选择一台AGV 10，制作移动空间S的地图。
当制作了地图时，之后，各AGV 10能够一边使用该地图估计自身位置一边自动行驶。估计自身位置的处理的说明在后面叙述。
(3)AGV的结构
图6是本实施方式的例示的AGV 10的外观图。AGV 10具有两个驱动轮11a和11b、四个脚轮11c、11d、11e和11f、框架12、搬运工作台13、行驶控制装置14以及激光测距仪15。两个驱动轮11a和11b分别设置在AGV 10的右侧以及左侧。四个脚轮11c、11d、11e和11f配置在AGV 10的四角。另外，虽然AGV 10还具有与两个驱动轮11a和11b连接的多个马达，但是，多个马达并未在图6中示出。此外，图6示出位于AGV 10的右侧的一个驱动轮11a以及两个脚轮11c和11e、位于左后部的脚轮11f，但是，由于左侧的驱动轮11b以及左前部的脚轮11d隐藏在框架12的背后，因此没有明示。四个脚轮11c、11d、11e和11f能够自由转弯。在以下的说明中，将驱动轮11a以及驱动轮11b分别也称为车轮11a以及车轮11b。
AGV 10还包含至少一个用于检测障碍物的障碍物传感器19。在图6的例子中，在框架12的四角设置有4个障碍物传感器19。障碍物传感器19的个数以及配置也可以与图6的例子不同。障碍物传感器19可以是例如红外线传感器、超声波传感器或立体照相机等能够测量距离的装置。在障碍物传感器19是红外线传感器的情况下，例如每隔一定时间射出红外线，通过测量反射的红外线返回为止的时间，能够检测出存在于一定距离以内的障碍物。AGV 10在基于从至少一个障碍物传感器19输出的信号检测到路径上的障碍物时，进行避开该障碍物的动作。
行驶控制装置14是控制AGV 10的动作的装置，主要具有包含微型计算机(后述)的集成电路、电子零件以及搭载有它们的基板。行驶控制装置14进行上述的与终端装置20之间的数据的收发以及前处理运算。
激光测距仪15是如下光学设备：例如放射红外线或者可见光的激光束15a，通过检测该激光束15a的反射光，测定距反射点的距离。在本实施方式中，AGV 10的激光测距仪15例如以AGV 10的正面为基准，在左右135度(合计270度)的范围的空间中，一边每0.25度改变方向一边放射脉冲状的激光束15a，检测各激光束15a的反射光。由此，能够得到由每个0.25度、合计1081步的角度确定的方向上的距反射点的距离的数据。另外，在本实施方式中，激光测距仪15进行的周围空间的扫描实质上与地面平行，是平面的(二维的)。然而，激光测距仪15也可以进行高度方向上的扫描。另外，在以下的说明中，将上述的“合计270度的范围”一般化称为“规定的角度范围”，将“每0.25度”一般化称为“步进角”或“角度间距”，有时将它们表示为“Δθ(deg/条)”。
根据AGV 10的位置、姿态(朝向)和激光测距仪15的扫描结果，AGV 10能够制作空间S的地图。地图能够反映AGV周围的壁、柱等结构物、以及放置于地板上的物体的配置。地图的数据贮存在设置于AGV 10内的存储装置中。
通常，移动体的位置和姿态被称为姿态(pose)。二维面内的移动体的位置以及姿势通过XY直角坐标系中的位置坐标(x，y)和相对于X轴的角度θ来表现。AGV10的位置和姿态，即姿态(x，y，θ)在下文中有时简称为“位置”。
从激光束15a的放射位置观察的反射点的位置可以使用由角度和距离确定的极坐标来表示。在本实施方式中，激光测距仪15输出用极坐标表现的传感器数据。但是，激光测距仪15也可以将用极坐标表现的位置转换为垂直坐标并输出。
激光测距仪的结构和工作原理是公知的，因此在本说明书中省略更详细的说明。可由激光测距仪15检测到的物体的例子是人、货物、棚和墙壁。
激光测距仪15是用于感测周围的空间而取得传感器数据的外界传感器的一例。作为这样的外界传感器的其他例子，可以考虑图像传感器和超声波传感器。
行驶控制装置14能够比较激光测距仪15的测定结果和自身保存的地图数据，估计自身的当前位置。另外，所保存的地图数据也可以是其他AGV 10制作的地图数据。地图数据可以包含环境地图EM和路标地图LM中的一方或双方。
图7A示出AGV 10的第1硬件结构例。另外，图7A还表示行驶控制装置14的具体结构。
AGV 10具有行驶控制装置14、激光测距仪15、两台马达16a以及16b、驱动装置17、车轮11a以及11b、2个旋转编码器18a以及18b。
行驶控制装置14具有微型计算机14a、存储器14b、存储装置14c、通信电路14d以及位置估计装置14e。微型计算机14a、存储器14b、存储装置14c、通信电路14d以及位置估计装置14e通过通信总线14f连接，能够相互交换数据。激光测距仪15还经由通信接口(未图示)与通信总线14f连接，将作为测量结果的测量数据发送给微型计算机14a、位置估计装置14e和/或存储器14b。
微型计算机14a是进行用于控制包含行驶控制装置14在内的AGV 10整体的运算的处理器或控制电路(计算机)。典型地，微型计算机14a是半导体集成电路。微型计算机14a将作为控制信号的PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)信号发送给驱动装置17以控制驱动装置17，调节施加在马达上的电压。由此，马达16a和16b分别以期望的旋转速度旋转。
也可以独立于微型计算机14a而设置控制左右的马达16a和16b的驱动的一个以上的控制电路(例如微型计算机)。例如，马达驱动装置17也可以具备分别控制马达16a和16b的驱动的两个微型计算机。这2个微型计算机可以使用从编码器18a和18b输出的编码器信息来执行坐标计算，估计AGV 10相对于给定初始位置的移动距离。另外，该2个微型计算机也可以利用编码器信息来控制马达驱动电路17a和17b。
存储器14b是存储微型计算机14a执行的计算机程序的易失性存储装置。存储器14b也可以用作微型计算机14a及位置估计装置14e进行运算时的工作存储器。
存储装置14c是非易失性半导体存储装置。但是，存储装置14c也可以是以硬盘为代表的磁记录介质或以光盘为代表的光学式记录介质。此外，存储装置14c也可以包含用于在任何一个记录介质中写入数据和/或读出数据的头装置以及该头装置的控制装置。
存储装置14c存储所行驶的空间S的地图数据M以及一个或多个行驶路径的数据(行驶路径数据)R。地图数据M通过AGV 10在地图制作模式下进行动作而被制作并被存储在存储装置14c中。行驶路径数据R在地图数据M被制作之后从外部被发送。在本实施方式中，地图数据M以及行驶路径数据R存储在相同的存储装置14c中，但是，也可以存储在不同的存储装置中。
对行驶路径数据R的示例进行说明。
在终端装置20是平板电脑的情况下，AGV 10从平板电脑接收表示行驶路径的行驶路径数据R。这时的行驶路径数据R包含表示多个标记的位置的标记数据。“标记”表示进行行驶的AGV 10的通过位置(经由点)。行驶路径数据R至少包含表示行驶开始位置的开始标记以及行驶结束位置的结束标记的位置信息。行驶路径数据R还可以包含一个以上的中间经由点的标记的位置信息。在行驶路径包含一个以上的中间经由点的情况下，将从开始标记起依次经由该行驶经由点到达结束标记的路径定义为行驶路径。各标记的数据除了包含该标记的坐标数据之外，还可以包含直到移动至下一个标记为止的AGV 10的朝向(角度)以及行驶速度的数据。在AGV 10暂时停止在各标记的位置处、进行自身位置估计以及向终端装置20的通知等的情况下，各标记的数据可以包含到达到该行驶速度为止的加速所需的加速时间和/或从该行驶速度起减速至在下一个标记的位置处停止所需的减速时间的数据。
也可以不是终端装置20，而是运行管理装置50(例如，PC和/或服务器计算机)来控制AGV 10的移动。该情况下，也可以是，每当AGV 10到达标记时，运行管理装置50指示AGV10移动至下一个标记。例如，AGV 10从运行管理装置50接收下一个应去往的目标位置的坐标数据、或距该目标位置的距离以及应前进的角度的数据作为表示行驶路径的行驶路径数据R。
AGV 10能够使用所制作的地图和在行驶中取得的激光测距仪15输出的传感器数据一边估计自身位置，一边沿着所存储的行驶路径行驶。
通信电路14d例如是进行依据Bluetooth(注册商标)和/或Wi-Fi(注册商标)标准的无线通信的无线通信电路。无论哪一个标准都包含使用2.4GHz带的频率的无线通信标准。例如在使AGV 10行驶来制作地图的模式下，通信电路14d进行依据Bluetooth(注册商标)标准的无线通信，一对一地与终端装置20进行通信。
位置估计装置14e进行地图的制作处理、以及在行驶时进行自身位置的估计处理。位置估计装置14e根据AGV 10位置以及姿势和激光测距仪的扫描结果，制作移动空间S的地图。在行驶时，位置估计装置14e从激光测距仪15接受传感器数据，并且读出存储在存储装置14c中的地图数据M(环境地图EM或路标地图LM)。通过将根据激光测距仪15的扫描结果制作的局部地图数据(传感器数据)与更大范围的地图数据M进行匹配，来确定地图数据M上的自身位置(x，y，θ)。位置估计装置14e生成表示局部地图数据与地图数据M一致的程度的“可靠度”的数据。可以将自身位置(x，y，θ)以及可靠度的各数据从AGV 10发送给终端装置20或运行管理装置50。终端装置20或运行管理装置50能够接收自身位置(x，y，θ)以及可靠度的各数据，显示在内置或所连接的显示装置上。
在本实施方式中，微型计算机14a和位置估计装置14e是不同的构成要素，但是这只是一例。也可以是能够独立地进行微型计算机14a以及位置估计装置14e的各动作的一个芯片电路或半导体集成电路。图7A示出包含微型计算机14a以及位置估计装置14e的芯片电路14g。在以下内容中，对微型计算机14a以及位置估计装置14e分别独立地设置的示例进行说明。
两台马达16a和16b分别安装在两个车轮11a和11b上，使各车轮旋转。即，两个车轮11a和11b分别是驱动轮。在本说明书中，设为马达16a以及马达16b分别是驱动AGV 10的右轮以及左轮的马达来进行说明。
移动体10还包含用于测量车轮11a和11b的旋转位置或旋转速度的编码器单元18。编码器单元18包含第1旋转编码器18a和第2旋转编码器18b。第1旋转编码器18a测量从马达16a到车轮11a的动力传递机构的任意位置处的旋转。第2旋转编码器18b测量从马达16b到车轮11b的动力传递机构的任意位置的旋转。编码器单元18将由旋转编码器18a和18b取得的信号发送到微型计算机14a。微型计算机14a不仅可以利用从位置估计装置14e接收到的信号，还可以利用从编码器单元18接收到的信号来控制移动体10的移动。
驱动装置17具有用于调节施加在两个马达16a和16b中的各个马达上的电压的马达驱动电路17a和17b。马达驱动电路17a和17b分别包含所谓的逆变器电路。马达驱动电路17a和17b根据从微型计算机14a或马达驱动电路17a内的微型计算机发送的PWM信号接通或断开流过各马达的电流，由此来调节施加在马达上的电压。
图7B示出AGV 10的第2硬件结构例。第2硬件结构例在具有激光测位系统14h这一点、以及微型计算机14a与各构成要素一对一地连接这一点上，与第1硬件结构例(图7A)不同。
激光测位系统14h具有位置估计装置14e以及激光测距仪15。位置估计装置14e以及激光测距仪15例如通过以太网(注册商标)电缆连接。位置估计装置14e以及激光测距仪15的各动作如上所述。激光测位系统14h将表示AGV 10的姿势(x，y，θ)的信息输出至微型计算机14a。
微型计算机14a具有各种通用I/O接口或通用输入/输出端口(未图示)。微型计算机14a经由该通用输入/输出端口与通信电路14d、激光测位系统14h等行驶控制装置14内的其它构成要素直接连接。
关于图7B，除了上述的结构以外，与图7A的结构共用。由此，省略共用的结构的说明。
在本公开的实施方式中，AGV 10可以包含未示出的保险杠开关等的安全传感器。AGV 10也可以具有陀螺传感器等惯性测量装置。如果利用旋转编码器18a以及18b或惯性测量装置等内部传感器的测定数据，则能够估计AGV 10的移动距离以及姿势的变化量(角度)。这些距离和角度的估计值被称为测距数据，可以起到辅助位置估计装置14e获得的位置和姿态信息的作用。
(4)地图数据
图8A～图8E示意性地示出一边取得传感器数据一边移动的AGV 10。用户1也可以一边操作终端装置20一边手动移动AGV 10。或者，也可以将具有图7A以及图7B所示的行驶控制装置14的单元、或者AGV 10本身载置在车上，由用户1用手按压或牵拉车，由此取得传感器数据。
图8A示出了使用激光测距仪15扫描周围空间的AGV 10。每隔规定的步进角放射激光束，进行扫描。另外，图示的扫描范围是示意性地示出的例子，与上述合计270度的扫描范围不同。
在图8A至8E中的每一个中，使用由符号“·”表示的多个黑点4示意性地示出激光束的反射点的位置。激光束的扫描在激光测距仪15的位置以及姿势变化的期间以短的周期执行。因此，实际的反射点的个数远远多于图示的反射点4的个数。位置估计装置14e将伴随行驶而得到的黑点4的位置存储在例如存储器14b中。通过AGV10一边行驶一边继续进行扫描，地图数据逐渐完成。在图8B至图8E中，为了简化，仅示出了扫描范围。该扫描范围是例示，与上述合计270度的例子不同。
地图也可以在取得地图制作所需的量的传感器数据后，基于该传感器数据，使用该AGV 10内的微型计算机14a或外部的计算机来制作。或者，也可以基于正在移动的AGV 10取得的传感器数据实时地制作地图。
图9示意性地示出了完成的环境地图EM 40的一部分。在图9所示的地图中，自由空间被与激光束的反射点的集合相当的点群(Point Cloud)隔开。地图的另一个例子是以网格为单位区分物体占用的空间和自由空间的占用网格地图。位置估计装置14e将环境地图EM的数据存储在存储器14b或存储装置14c中。另外，图示的黑点的数量或密度是一个例子。
由此获得的地图数据EM可以由多个AGV 10共享。
AGV 10基于地图数据估计自身位置的算法的典型例子是ICP(Iterative ClosestPoint)匹配。如上所述，通过将根据激光测距仪15的扫描结果生成的局部地图数据(传感器数据)与更广范围的地图数据M进行匹配，能够估计地图数据M上的自身位置(x，y，θ)。
(5)运行管理装置的结构例
图10示出运行管理装置50的硬件结构例。运行管理装置50具有CPU 51、存储器52、位置数据库(位置DB)53、通信电路54、地图数据库(地图DB)55以及图像处理电路56。
CPU 51、存储器52、位置DB 53、通信电路54、地图DB 55以及图像处理电路56通过通信总线57连接，能够相互交换数据。
CPU 51是控制运行管理装置50的动作的信号处理电路(计算机)。典型地，CPU51是半导体集成电路。
存储器52是存储CPU 51执行的计算机程序的易失性存储装置。存储器52也可以用作CPU 51进行运算时的工作存储器。
位置DB 53贮存表示可能成为各AGV 10的目的地的各位置的位置数据。位置数据例如可以由管理员在工厂内虚拟地设定的坐标来表示。位置数据由管理员来确定。
通信电路54例如进行依据以太网(注册商标)标准的有线通信。通信电路54与接入点2(图3)有线连接，能够经由接入点2与AGV 10进行通信。通信电路54经由总线57从CPU 51接收应发送给AGV 10的数据。此外，通信电路54将从AGV10接收到的数据(通知)经由总线57发送给CPU 51和/或存储器52。
地图DB 55存储AGV 10行驶的工厂等的内部的地图的数据。该地图可以与地图40(图9)相同，也可以不同。只要是与各AGV 10的位置具有一对一对应关系的地图，则数据的形式不受限制。例如，贮存在地图DB 55中的地图也可以是由CAD制作的地图。
位置DB 53以及地图DB 55可以构建在非易失性半导体存储器上，也可以构建在以硬盘为代表的磁记录介质、或以光盘为代表的光学式记录介质上。
图像处理电路56是生成在监视器58上显示的影像的数据的电路。图像处理电路56专门在管理员操作运行管理装置50时进行动作。在本实施方式中，特别省略进一步的详细说明。另外，监视器59也可以与运行管理装置50一体化。此外，CPU 51也可以进行图像处理电路56的处理。
(6)运行管理装置的动作
参照图11，对运行管理装置50的动作的概要进行说明。图11是示意地示出由运行管理装置50决定的AGV 10的移动路径的一例的图。
AGV 10以及运行管理装置50的动作的概要如下所述。以下，说明某AGV 10现在位于位置M1，通过几个位置，行驶到作为最终目的地的位置Mn+1(n：1以上的正整数)的例子。另外，在位置DB 53中记录有表示位置M1之后应通过的位置M2、位置M2之后应通过的位置M3等各位置的坐标数据。
运行管理装置50的CPU 51参照位置DB 53读出位置M2的坐标数据，生成朝向位置M2的行驶指令。通信电路54经由接入点2向AGV 10发送行驶指令。
CPU 51经由接入点2定期地从AGV 10接收表示当前位置和姿势的数据。这样，运行管理装置50能够追踪各AGV 10的位置。CPU 51在判定为AGV 10的当前位置与位置M2一致时，读出位置M3的坐标数据，生成朝向位置M3的行驶指令并发送给AGV 10。即，运行管理装置50在判定为AGV 10到达了某个位置时，发送朝向接下来应该通过的位置的行驶指令。由此，AGV 10能够到达最终的目标位置Mn+1。AGV10的上述通过位置和目标位置可以被称为“标记”。
(7)AGV的动作例
接着，说明AGV 10的动作的更具体的例子。
在按照图8A～图8E所示的顺序新生成环境地图EM之后，环境地图EM正确地反映了现实的环境。因此，如果位置估计装置14e进行该地图的数据和从激光测距仪15输出的传感器数据的匹配，则两者非常一致。但是，当在环境中放置新的物体、或者去除地图制作时存在的物体时，现实的环境与环境地图EM不同。因此，在本实施方式中，与环境地图EM分开地准备路标地图LM。在估计自身位置时，AGV 10根据规定的条件选择环境地图EM和路标地图LM中的一个，并将所选择的地图的数据与传感器数据进行对照。以下，详细说明处理。
首先，对路标的具体例进行说明。
图12A和图12B分别示出了路标的物理结构例。
图12A所示的路标60a通过在杆62的周围卷绕回归性反射材料64而构成。图12B所示的路标60b通过在半圆的芯材66的圆筒面上卷绕回归性反射材料64而构成。
回归性反射材料64具有将入射的光向其入射方向反射的光学特性。即，入射到回归性反射材料64的光的入射角与由回归性反射材料64反射的光的射出角相等。然而，该特性是理想的，实际上也可以在与入射方向不同的方向上反射。作为回归性反射材料，例如可以使用涂布了玻璃珠的布。
图12A和图12B的左侧所示的3个箭头表示从激光测距仪15放射的激光束的行进方向。激光束入射到回归性反射材料64上，被反射而返回到原来的方向。即，反射光由激光测距仪15检测。当将路标投影到与光的入射方向垂直的平面上时的、该平面上的路标的宽度表示为“W”时，包含在宽度W的范围内的入射光返回激光测距器15而被检测出。
图12A所示的路标60a使来自任意方向的入射光都向原来的方向反射。这样的路标60a可以配置在AGV 10移动的空间内的任意位置，例如沿着AGV 10的行驶路径、交叉点的角、任意的壁面的位置。另一方面，图12B所示的路标60b向来自180度的范围内的入射光的原来的方向反射。这样的路标60b例如可以沿着使回归性反射材料64朝向AGV 10的行驶路侧的壁面配置。如上所述，放置路标的位置是已知的，并且可以用在空间中设置的XY垂直坐标系中的位置坐标来表示。
路标60a以及60b的结构只不过是一个例子。可以考虑其他各种路标，例如在板状体上粘贴回归性反射材料64等。以下，将包含路标60a以及60b的任意的路标记述为“路标60”。
接着，说明路标60的检测方法。在本实施方式中，作为路标60的检测条件设定阈值。
图13示出距路标60的距离与来自该距离的反射光的强度之间的关系70。如上所述，在路标60中使用了回归性反射材料64。作为参考，图13还示出了使用金属板代替回归性反射材料64时的相同关系72和使用白板时的相同关系74。根据图13，可以理解使用回归性反射材料64时的反射强度相对非常高。
为了判别所取得的光是由回归性反射材料64反射的反射光还是由回归性反射材料64以外反射的反射光，本发明人设置了反射强度的阈值Ith。阈值Ith是不依赖于距离的固定值。阈值Ith小于使用回归性反射材料64时的反射强度，并且是比使用金属板和白板时的反射强度大的值。在反射光的强度为阈值Ith以上的情况下，传感器数据符合路标的检测条件。
为了能够进行比阈值Ith更灵活的判别，也能够根据距离使阈值变化。图13示出了阈值强度函数76的一例。阈值强度函数76是被设定为距离越短则阈值越大、距离越长则阈值越小的一次函数。由于激光测距仪15能够计算距反射点的距离，因此能够将计算出的距离代入阈值强度函数76，求出该距离处的反射强度的阈值。通过比较所获得的反射光的强度和阈值，可以确定所获得的光是否是由回归性反射材料64反射的反射光。利用阈值强度函数76，特别是对于提高强度会变大的、来自相对短的距离的反射光的判别精度有用。
假定阈值强度函数76是表示距离和反射强度的阈值之间的关系的连续函数。代替这样的阈值强度函数76，也可以设置阈值强度表。例如，只要准备每隔5m使距离和反射强度的阈值对应的阈值强度表即可。在阈值强度表中，设定为距离越短则阈值强度越大，距离越长则阈值强度越小。可以将计算出的距离减为每5m的数值，或者进行四舍五入，参照表，求出该距离下的反射强度的阈值。或者，也可以利用每5m的距离与反射强度的阈值的关系进行插值，计算出其间的距离中的反射强度的阈值。
位置估计装置14e通过上述任意方法取得阈值，判定从激光测距仪15放射并取得的各反射光的强度是否大于该阈值。在较大的情况下，作为符合路标60的检测条件，位置估计装置14e能够检测具有回归性反射材料64的路标60。
接着，说明判别回归性反射材料64是相同的路标60的回归性反射材料还是不同的路标60的回归性反射材料的方法。
图14A示出隔开角度间距Δθ从激光测距仪15放射的2个激光被同一路标60反射的情况。如果利用一方的反射光(第1反射光)计算出的距离(第1距离)与利用另一方的反射光(第2反射光)计算出的距离(第2距离)之差d1在规定的范围内，例如在圆柱状的路标60的半径以下，则能够判别为2个反射点被同一路标60反射。
图14B示出了隔开角度间距Δθ从激光测距仪15放射的2个激光束被不同的路标60c和60d反射的情况。在上述第1距离与第2距离之差d2超过上述规定的范围时，例如大于圆柱状的路标60的半径时，能够判别为2个反射点分别被不同的路标60c以及60d反射。
通过用上述方法判别是来自同一路标的反射光还是来自不同的路标的反射光，能够适当地进行下面说明的路标地图LM的制作或更新。
因此，接下来，参照图15A～图17，对路标地图LM的制作以及更新进行说明。另外，在进行以下的处理之前，假设不存在路标地图LM。另外，存储路标地图LM的空的数据文件也可以设置在存储器14b或存储装置14c中。
图15A示出了由AGV 10检测到的单独的路标60a和60b的位置。为了参考，在图15A中用点划线表示AGV 10能够行驶的空间。
图15B示出了通过检测路标60a和60b而生成的路标地图LM 80。在路标地图LM 80中，在地图上与检测到的路标60a和60b相对应的位置处示出了路标80a和80b的存在。实际空间的位置坐标与路标地图LM 80上的路标80a和80b相对应。
图16A示出了由AGV 10进一步检测到的单独的路标60c和60d的位置。图16B示出了通过检测路标60c和60d而更新的路标地图LM 80。在路标地图LM 80中，在与新检测出的路标60c和60d对应的地图上的位置，追加路标80c和80d的存在。实际空间的位置坐标也与路标地图LM 80上的路标80c和80d相对应。
图17示出了更新并完成的路标地图LM 80。在本图中，为了参考，用点划线表示AGV10能够行驶的空间。实际空间的位置坐标与路标地图LM 80上的各路标相对应。
如参照图2A所说明的那样，AGV 10的位置估计装置14e根据检测出的路标的数量，切换是使用环境地图EM 40估计自身位置，还是使用路标地图LM 80估计自身位置。
具体而言，在进行通常的行驶的过程中，激光测距仪15如图8A所示，利用来自壁等物体的反射光，取得点群的数据(传感器数据)。传感器数据还可以包含路标数据。位置估计装置14e从激光测距仪15取得传感器数据。位置估计装置14e设定作为上述路标的检测条件的阈值，从传感器数据中提取各路标的传感器数据。然后，位置估计装置14e判定路标的数量是否不足有效数量。
在检测出的路标的数量为有效数量以上的情况下，使用路标地图LM 80能够实现足够高精度的自身位置估计。因此，位置估计装置14e对照各路标的传感器数据和路标地图LM 80，估计当前的自身位置。用于该对照的算法典型地是ICP(Iterative Closest Point)匹配。由此，位置估计装置14e能够估计路标地图LM 80上的自身位置(x，y，θ)。
如果检测到的路标的数量不足有效数量，则使用环境地图EM 40来估计自身位置。位置估计装置14e不仅对照路标的传感器数据，还对照从来自包含路标的壁等物体的反射光得到的传感器数据和环境地图EM 40，估计当前的自身位置。
即使在环境变化剧烈、难以通过环境地图EM进行位置估计的位置，在能够检测出规定的有效数量以上的路标的情况下，将传感器数据和路标地图的数据进行对照，输出位置信息。例如，通过仅在容易发生环境变化的位置配置路标，能够在抑制成本的同时维持位置估计的精度。通过切换使用环境地图EM的自身位置估计和使用路标地图LM的自身位置估计，能够利用精度更高的地图进行自身位置估计。
在先前参照的图16A以及16B中，说明了更新刚开始制作后的路标地图LM 80，向路标地图LM 80追加新的路标的例子。路标地图LM 80的更新也可以在路标地图LM完成后进行。
图18示出AGV 10检测出的路标60a～60e的位置。假设检测出的路标的数量为预先确定的有效数量以上(例如：有效数量＝3个)，位置估计装置14e使用路标地图LM进行自身位置估计。
图19示出AGV 10检测出的路标60a～60e的位置和路标地图LM上的路标80a～80d。实际检测出的路标60a～60d的位置分别从路标地图LM上的路标80a～80d的位置稍微偏离。实际检测出的路标中的路标60e还不存在于路标地图LM 80上。
当进行ICP匹配时，包含路标60e在内，进行实际检测出的路标与路标地图LM的路标的对照。以使包含这样偏差的偏差量成为最小的方式进行运算。其结果，判定为实际检测出的路标60a～60d与路标地图LM上的路标60a～60d分别对应。
对照的结果，位置估计装置14e判定为在路标地图LM中还不存在路标60e。位置估计装置14e在与路标60e的位置相当的路标地图LM 80上的位置上追加路标80e。图20示出了追加到路标地图LM 80的路标80e。根据上述处理，能够在路标地图LM80完成后的任意的定时更新路标地图LM 80。
在上述例子中，判定为1个路标60e的位置不包含在路标地图LM 80中，路标80e被追加到路标地图LM 80中。但是，在实际检测出的多个路标的位置未包含在路标地图LM中的情况下，也可以将多个路标追加到路标地图LM中。即，可以是，在路标地图LM中不包含至少一个路标的位置的情况下，将该至少一个路标的位置追加到路标地图LM中。
接着，对用于以更高精度进行路标的检测的方法进行说明。
在根据反射强度的大小与阈值的关系判断是否为路标的情况下，有可能将来自不是本来的路标的物体的反射光检测为路标。例如，由于来自具有接近镜面的表面的物体的反射强度可以大于上述阈值，因此会将原本不作为路标设置的该物体检测为路标。在这种情况下，即使将表示反射光的位置的传感器数据与路标地图LM进行对照，自身位置的估计精度也会降低。如果能够仅检测本来的路标，则能够避免自身位置的估计精度的降低。
在对于某激光产生镜面反射或接近镜面反射的反射的情况下，通常仅该激光的反射强度大，偏离1角度间距的激光的反射强度大多不会变大。另一方面，如果是本来的路标，则如参照图12A以及图12B所说明的那样，由于包含在宽度W的范围内的入射光返回激光测距仪15而被检测出，所以相邻1角度间距的激光的反射强度也大。即，相邻1角度间距的激光的反射光的反射强度也大。也存在相邻2个以上角度间距的激光的反射光的反射强度也大的情况。因此，如果在上述的路标的检测条件中，除了反射强度之外，还加上来自一个路标的反射光的数量(反射点数量)，则能够提高路标的检测精度。
但是，反射点数量的条件需要根据距反射点的距离而变化。
图21A和图21B示意性地示出了反射点数量根据距离而变化的情况。如图21A所示，在从激光测距仪15到路标的距离为L1时，反射点数量为5个。另一方面，如图21B所示，在从激光测距仪15到路标的距离为L2(＞L1)时，反射点数量减少为3个。
图22是用于说明检测点数量的理论值的计算方法的图。设从激光测距仪15到路标60的距离为L，路标60的宽度为W，角度间距为Δθ。于是，根据几何学关系，以下的式成立。
(式1)L×tanθ＝W/2
θ定义如下。
(式2)θ＝n×Δθ
这里，“n”是包含在角度范围θ内的激光的条数。
由路标60反射的激光的条数为(2×n+1)条。n可以表示如下。
(式3)n＝arctan(W/2L)/Δθ
图23是示出激光测距仪15与路标60的距离与检测点数量的关系的曲线图。图23中的“·”表示根据上述式3计算出的每个距离的理论的检测点数量。本发明人将与检测点数量相关的阈值设定为与距离对应的阈值个数函数。
图24示出了用于路标检测的阈值个数函数92。在图24中，作为一例，示出了距离与检测点数量的关系94。以下，作为位置估计装置14e的动作，进行具体说明。对检测点数量进行计数的对象是反射光的强度比阈值强度大的传感器数据。
例如，在路标60存在于5000mm(5m)之前的情况下，检测到比阈值个数函数92表示的3.8个多的反射点数量。位置估计装置14e判定使用图14A的检测方法检测出的来自同一路标60的反射光的检测点数量是否为阈值个数3.8个以上。在图24所示的距离和检测点数量的关系94的例子的情况下，来自存在于5000mm(5m)之前的物体的反射点数为5个，大于阈值个数3.8个。关于其他距离也同样。因此，位置估计装置14e关于距离与检测点数量的关系94，判定为得到了来自路标60的反射光。
另外，与上述阈值强度表同样，阈值个数函数92也可以作为阈值个数表来安装。即，例如可以每隔5m设置使距离和检测点数量的阈值对应的阈值个数表。阈值个数函数92和阈值个数表表示距反射点的距离越近阈值个数越多的关系。
上述综合的或具体的方式也可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或记录介质来实现。或者，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。
产业上的可利用性
本公开的例示的移动体和移动体系统可适当地用于工厂、仓库、建筑工地、物流、医院等中的货物、零件、成品等物品的移动以及搬运。

Claims (12)

1.一种移动体，其能够自主地移动，其中，
该移动体具有：
驱动装置，其使所述移动体移动；
外界传感器，其反复扫描周围的空间，在每次扫描时输出传感器数据；
存储装置，其预先存储环境地图和路标地图的各数据；
位置估计装置，其将所述传感器数据与所述环境地图的数据进行对照，根据对照结果依次输出表示所述移动体的位置和姿势的位置信息；以及
控制器，其一边参照从所述位置估计装置输出的所述位置信息一边控制所述驱动装置而使所述移动体移动，
所述环境地图是与所述移动体移动的空间相关的地图，
所述路标地图是表示在使用所述外界传感器时分别满足规定的检测条件的多个路标的各位置的地图，该多个路标设置在所述空间内，
所述位置估计装置根据符合所述规定的检测条件的传感器数据，判定在进行了所述扫描的范围内设置的路标的数量，
在所述路标的数量不足预先确定的有效数量的情况下，将所述传感器数据与所述环境地图的数据进行对照，输出所述位置信息，
在所述路标的数量为预先确定的有效数量以上的情况下，将所述传感器数据与所述路标地图的数据进行对照，输出所述位置信息。
2.根据权利要求1所述的移动体，其中，
所述位置估计装置根据符合所述规定的检测条件的传感器数据检测至少一个路标，
在检测出的所述至少一个路标的位置不包含于所述路标地图中的情况下，将所述至少一个路标的位置追加到所述路标地图中。
3.根据权利要求1或2所述的移动体，其中，
所述外界传感器是激光测距仪。
4.根据权利要求3所述的移动体，其中，
在所述激光测距仪取得的反射光的强度大于预先确定的阈值的情况下，所述位置估计装置判定为所述传感器数据符合所述规定的检测条件。
5.根据权利要求3所述的移动体，其中，
所述位置估计装置预先保存有表示距反射点的距离与所述距离处的反射光的阈值强度之间的关系的阈值强度函数或阈值强度表，
根据所述激光测距仪取得的所述传感器数据计算反射光的强度和距反射点的距离，
根据计算出的所述距离从所述阈值强度函数或阈值强度表取得所述阈值强度，
在计算出的所述反射光的强度大于所述阈值强度的情况下，判定为所述传感器数据符合所述规定的检测条件。
6.根据权利要求3所述的移动体，其中，
所述位置估计装置预先保存有表示距反射点的距离与所述距离处的反射光的阈值强度之间的关系的阈值强度函数或阈值强度表以及表示距反射点的距离与在所述距离处检测出的反射点的阈值个数之间的关系的阈值个数函数或阈值个数表，
根据所述激光测距仪取得的所述传感器数据计算反射光的强度和距反射点的距离，
根据计算出的所述距离，从所述阈值强度函数或阈值强度表取得所述阈值强度，
根据计算出的所述距离，从所述阈值个数函数或阈值个数表取得所述阈值个数，
在计算出的所述反射光的强度比所述阈值强度大的传感器数据的个数比所述阈值个数多的情况下，判定为所述传感器数据符合所述规定的检测条件。
7.根据权利要求5或6所述的移动体，其中，
所述阈值强度函数或所述阈值强度表表示出了距反射点的距离越近则所述阈值强度越大的关系。
8.根据权利要求6所述的移动体，其中，
所述阈值个数函数或所述阈值个数表表示出了距反射点的距离越近则所述阈值个数越多的关系。
9.根据权利要求1所述的移动体，其中，
所述激光测距仪在一次扫描的期间一边使激光的射出方向在规定的角度范围内以规定的角度间距依次变化一边取得来自各射出方向的反射光，
在符合所述规定的检测条件的传感器数据包含根据来自所述激光的第n个射出方向的第n反射光以及来自偏离了所述规定的角度间距的所述激光的第(n+1)个射出方向的第(n+1)反射光而分别取得的传感器数据时，
所述位置估计装置根据利用第n反射光计算出的第1距离与利用第(n+1)反射光计算出的第2距离之差是否在规定的范围内，来判定是否是同一路标，并判定所述路标的数量，
这里，n是1以上的整数。
10.根据权利要求2所述的移动体，其中，
所述激光测距仪在一次扫描的期间一边使激光的射出方向在规定的角度范围内以规定的角度间距依次变化一边取得来自各射出方向的反射光，
在符合所述规定的检测条件的传感器数据包含根据第1反射光和第2反射光而分别取得的传感器数据时，
所述位置估计装置在利用所述第1反射光计算出的第1距离与利用所述第2反射光计算出的第2距离之差在规定的范围内时，判定为是同一路标，
在所述差超过所述规定的范围时，判定为是不同的路标，检测所述至少一个路标，
其中，所述第1反射光和所述第2反射光是射出方向偏离了所述规定的角度间距的2个激光的各反射光。
11.一种移动体，其能够自主地移动，其中，
该移动体具有：
驱动装置，其使所述移动体移动；
外界传感器，其反复扫描周围的空间，在每次扫描时输出传感器数据；
存储装置，其预先存储与所述移动体移动的空间相关的环境地图的数据；
位置估计装置，其将所述传感器数据与所述环境地图的数据进行对照，根据对照结果依次输出表示所述移动体的位置和姿势的位置信息；以及
控制器，其一边参照从所述位置估计装置输出的所述位置信息一边控制所述驱动装置而使所述移动体移动，
所述位置估计装置根据符合规定的检测条件的传感器数据，检测在进行了所述扫描的范围内设置的至少一个路标，生成表示所述至少一个路标的位置的路标地图，将所述路标地图存储在所述存储装置中。
12.根据权利要求11所述的移动体，其中，
在所述存储装置存储了生成的所述路标地图之后，
所述位置估计装置根据符合所述规定的检测条件的传感器数据，判定在进行了所述扫描的范围内设置的路标的数量，
在所述路标的数量不足预先确定的有效数量的情况下，将所述传感器数据与所述环境地图的数据进行对照，输出所述位置信息，
在所述路标的数量为预先确定的有效数量以上的情况下，将所述传感器数据与所述路标地图的数据进行对照，输出所述位置信息。
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