DE102022127511B4

DE102022127511B4 - Mobiles robotersystem

Info

Publication number: DE102022127511B4
Application number: DE102022127511.6A
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Kanai; Shinichi Ishikawa
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2021-11-05
Filing date: 2022-10-19
Publication date: 2024-04-18
Anticipated expiration: 2042-10-20
Also published as: DE102022127511A1; JP2023069316A; US20230145056A1

Abstract

Mobiles Robotersystem (1), das einen mobilen Roboter (2) aufweist, der dazu ausgelegt ist, sich zu einer Ziel-Stopp-Position in der Nähe mindestens eines Arbeitsziels (5) zu bewegen und dort zu stoppen und eine vorbestimmte Arbeit an dem Arbeitsziel (5) auszuführen, und mit einem Bewegungsmechanismus (21) und einer an dem Bewegungsmechanismus (21) angebrachten Manipulationseinheit (20), wobei das mobile Robotersystem (1) umfasst:eine Datenverwaltungseinheit (3), die Umgebungsdaten (30) in Bezug auf eine Struktur des Arbeitsziels (5), Roboterdaten (31) in Bezug auf einen Bewegungsbereich der Manipulationseinheit (20) und einen Bewegungsbereich des Bewegungsmechanismus (21), Lerndaten in Bezug auf die vorbestimmte Arbeit und Stoppgenauigkeitsdaten (33), die die Stoppgenauigkeit des Bewegungsmechanismus (21) darstellen, enthält; undeine Bewegungssteuereinheit (4), die eine Stopppositionskandidaten-Sucheinheit (40) enthält, die dazu ausgelegt ist, unter Verwendung der Umgebungsdaten (30), der Roboterdaten (31) und der Lerndaten nach einem Stopppositionskandidaten, an dem die vorbestimmte Arbeit ausgeführt werden kann, zu suchen, so dass ein Ereignis, dass sich der mobile Roboter außerhalb eines Bewegungsbereichs der Manipulationseinheit (20) befindet, ein Ereignis, dass sich der mobile Roboter (2) außerhalb eines Bewegungsbereichs des Bewegungsmechanismus (21) befindet, und ein Ereignis, dass die Manipulationseinheit (20) und der Bewegungsmechanismus (21) eine Struktur des Arbeitsziels (5) stören, nicht eintritt, und eine Ziel-Stopppositions-Bestimmungseinheit (41), die dazu ausgelegt ist, unter Verwendung des Stopppositionskandidaten und der Stoppgenauigkeitsdaten (33) aus den Stopppositionskandidaten eine Ziel-Stoppposition zu bestimmen, die die Lerndaten ausführen kann.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein mobiles Robotersystem, das sich durch einen Bewegungsmechanismus bewegt und eine vorgegebene Arbeit durch eine Manipulationseinheit ausführt.
Um Arbeitskräfte zu sparen und die Arbeit zu automatisieren, wurden an verschiedenen Standorten mobile Robotersysteme entwickelt und untersucht, die sich an denselben Ort wie eine Person begeben und nach Erreichen einer Ziel-Stoppposition eine vorher festgelegte Arbeit ausführen.
Als Hintergrundtechnik auf einem solchen technischen Gebiet sind beispielsweise JP 2017-016359 A und JP 2006-159399 A bekannt.
JP 2017-016359 A offenbart ein mobiles Robotersystem, umfassend: eine Speichereinheit, die Rauminformationen, die eine Position in einem Bewegungsraum für jeden den Bewegungsraum bildenden Teilraum angeben, Attributinformationen, die angeben, ob ein Funktionsfehler für jeden Teilraum auftritt oder nicht, und eine Zielobjektposition, die eine Position des Zielobjekts angibt, speichert; eine Positionsschätzeinheit, die eine aktuelle Eigenposition und -stellung eines autonomen mobilen Roboters schätzt; eine Routensucheinheit, die eine Bewegungszielposition festlegt und eine Bewegungsroute von der Eigenposition zu der Bewegungszielposition berechnet; und eine Bewegungssteuereinheit, die den autonomen mobilen Roboter steuert, um sich entlang der Bewegungsroute zu bewegen, wobei die Routensucheinheit eine Position, an der die Funktion in Bezug auf das Zielobjekt gezeigt werden kann, aus einer Positionsbeziehung zwischen der Position des Teilraums, an der ein Funktionsfehler auftritt, die aus den Rauminformationen und den Attributinformationen erhalten wird, und den Attributinformationen und der Position des Zielobjekts ermittelt und die Bewegungszielposition an dieser Position festlegt (siehe Zusammenfassung von JP 2017-016359 A ). Darüber hinaus offenbart JP 2006-159399 A ein mobiles Arbeitsrobotersystem, umfassend: eine Einheit zur Erfassung der Position und Stellung des Zielobjekts; eine Bewegungseinheit; eine Manipulationseinheit, eine Steuereinheit; eine Detektionseinheit, die externe Informationen erfasst, die sich mit dem Betrieb der Manipulationseinheit ändern; eine Zielobjektsucheinheit, die nach einem Arbeitszielobjekt sucht; eine Greifbereichsbestimmungseinheit, die einen Bereich bestimmt, in dem ein Greifbetriebsablauf unter Verwendung der Manipulationseinheit möglich ist; eine Einheit zur Erzeugung eines Bewegungsvorgangs, die einen Bewegungsvorgang der sich bewegenden Einheit erzeugt; und eine Einheit zur Erzeugung von Greifbetriebsabläufen, die einen Vorgang für einen Greifbetriebsablauf der Manipulationseinheit erzeugt (siehe Zusammenfassung von JP 2006-159399 A ). JP 2017-016359 A und JP 2006-159399 A beschreiben ein mobiles Robotersystem, das eine Bewegungsroute und einen Bewegungsvorgang zur Ausführung einer vorbestimmten Arbeit sowie eine Ziel-Stoppposition festlegt.
JP 2017-016359 A und JP 2006-159399 A offenbaren jedoch kein mobiles Robotersystem, das eine Ziel-Stoppposition bestimmt, so dass eine vorbestimmte Arbeit auch dann zuverlässig ausgeführt werden kann, wenn eine Positionsabweichung zwischen einer Soll-Stopp-Position und einer tatsächlichen Stopp-Position auftritt.
Außerdem dauert es in einem Fall, in dem die Arbeit nicht an der Stopp-Position des Roboters ausgeführt werden kann, aufgrund eines Korrekturbetriebsablaufs der Stopp-Position des Roboters, einer Korrektur des Arbeitsinhalts oder Ähnlichem, bis der Roboter mit der Arbeit beginnen kann.
Die DE 20 2019 102 226 U1 beschreibt ein Robotersystem mit einem mobilen Wagen und einer Robotereinheit, wobei der mobile Wagen eine Andockeinheit aufweist.
Die DE 10 2018 000 627 B4 beschreibt einen beweglichen Roboter, der neben eine Bearbeitungsposition fahren kann.
Die DE 21 2018 000 178 U1 beschreibt einen Roboter mit einer mobilen Plattform. Die DE 10 2017 128 543 A1 beschreibt einen mobilen Roboter mit einer Störbereichseinstellvorrichtung.
Die DE 20 2017 003 104 U1 beschreibt eine Arbeitsmaschine mit einer Bearbeitungsplattform mit mehreren Verschiebemechanismen.
Die JP 2010-094768 A beschreibt ein Manipulatorsytem mit einer Basis, Peripherieeinheiten, einem Folgeträger und einem Makromanipulator.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein mobiles Robotersystem anzugeben, das vor Beginn der Arbeit feststellt, ob die Arbeit ausgeführt werden kann, und eine geeignete Bewegungsposition einnimmt, wodurch eine Ziel-Stoppposition bestimmt wird, so dass eine vorgegebene Arbeit in kurzer Zeit zuverlässig ausgeführt werden kann, selbst wenn eine Positionsabweichung zwischen einem Soll-Stopppositionskandidaten und einer tatsächlichen Stopp-Position auftritt.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ein mobiles Robotersystem hat die Merkmale des Anspruchs 1. Das mobile Robotersystem enthält einen mobilen Roboter, der sich zu einer Ziel-Stoppposition in der Nähe mindestens eines Arbeitsziels bewegt und dort stoppt und vorbestimmte Arbeiten an dem Arbeitsziel ausführt, und einen Bewegungsmechanismus und eine an dem Bewegungsmechanismus angebrachte Manipulationseinheit.
Das mobile Robotersystem umfasst auch eine Datenverwaltungseinheit, die Umgebungsdaten in Bezug auf eine Struktur des Arbeitsziels, Roboterdaten in Bezug auf einen bewegbaren Bereich der Manipulationseinheit und einen Bewegungsbereich des Bewegungsmechanismus, Lerndaten in Bezug auf die vorbestimmte Arbeit und Stoppgenauigkeitsdaten, die die Stoppgenauigkeit des Bewegungsmechanismus darstellen, enthält.
Das mobile Robotersystem hat auch eine Bewegungssteuereinheit, umfassend: eine Stopppositionskandidatensucheinheit, die nach einem Stopppositionskandidaten, an dem die vorbestimmte Arbeit ausgeführt werden kann, unter Verwendung der Umgebungsdaten, der Roboterdaten und der Lerndaten sucht, so dass ein Ereignis, dass sich der mobile Roboter außerhalb eines bewegbaren Bereichs der Manipulationseinheit befindet, ein Ereignis, dass sich der mobile Roboter außerhalb eines Bewegungsbereichs des Bewegungsmechanismus befindet, und ein Ereignis, dass sich die Manipulationseinheit und der Bewegungsmechanismus mit einer Struktur des Arbeitsziels überlagern, nicht eintritt; und eine Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit, die eine Ziel-Stoppposition, die in der Lage ist, die Lerndaten auszuführen, aus den Stopppositionskandidaten unter Verwendung des Stopppositionskandidaten und der Stoppgenauigkeitsdaten bestimmt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein mobiles Robotersystem bereitzustellen, das eine Ziel-Stoppposition ermittelt, so dass eine vorgegebene Arbeit auch bei einer Positionsabweichung zwischen einem Soll-Stopp-Positionskandidaten und einer Ist-Stopp-Position in kurzer Zeit zuverlässig ausgeführt werden kann.
Weitere Gegenstände, Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen.

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines mobilen Robotersystems gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ist eine erklärende Ansicht zur Erläuterung des Aussehens eines mobilen Roboters in der ersten Ausführungsform;
3 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf bis zur Bestimmung einer Ziel-Stoppposition durch das mobile Robotersystem in der ersten Ausführungsform zeigt;
4A ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf von der Bewegung/dem Stoppen des mobilen Roboters bis zur Ausführung der Lerndaten gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4B ist ein erklärendes Diagramm zur Erläuterung der Vorgänge in 4A;
5 ist ein erklärendes Diagramm, das eine Datenverwaltungseinheit des mobilen Robotersystems gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ist ein erklärendes Diagramm zur Beschreibung eines Stopppositionskandidaten-Suchverfahrens einer Stopppositionskandidaten-Sucheinheit gemäß der ersten Ausführungsform;
7 ist ein erklärendes Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Bestimmung der Ziel-Stoppposition einer Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit in der ersten Ausführungsform;
8 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Ablaufs, bis das mobile Robotersystem gemäß der ersten Ausführungsform eine Ziel-Stoppposition bestimmt;
9 ist eine erklärende Ansicht zur Erläuterung eines Benutzerschnittstellenbildschirms zur Bestimmung einer Ziel-Stoppposition im mobilen Robotersystem gemäß der ersten Ausführungsform;
10A ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung von Zeitserien-Lerndaten in einem Ziel-Stopppositionsbestimmungsverfahren einer Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit in einer zweiten Ausführungsform; und
10B ist eine erläuternde Ansicht zur Beschreibung eines Zustands in der Nähe eines Arbeitsziels in dem Ziel-Stopppositionsbestimmungsverfahren der Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit in der zweiten Ausführungsform.

Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass in den Zeichnungen im Wesentlichen gleiche oder ähnliche Konfigurationen mit den gleichen Bezugszeichen beschrieben werden. Überschneidet sich die Beschreibung in jeder Zeichnung, so kann die überschneidende Beschreibung weggelassen werden. Außerdem kann im Rahmen des patentierten Anspruchs 1 ein Teil der Konfiguration einer Ausführungsform durch einen Teil der Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden. Darüber hinaus kann die Konfiguration einer bestimmten Ausführungsform durch die Konfiguration einer anderen Ausführungsform ergänzt werden. Darüber hinaus kann ein Teil der Konfiguration jeder Ausführungsform gelöscht werden, und ein Teil einer anderen Konfiguration kann hinzugefügt und durch einen Teil einer anderen Konfiguration ersetzt werden.
Zunächst wird eine Konfiguration eines mobilen Robotersystems 1 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des mobilen Robotersystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
Das mobile Robotersystem 1 umfasst einen mobilen Roboter 2, eine Datenverwaltungseinheit 3 und eine Bewegungssteuereinheit 4.
Der mobile Roboter 2 umfasst einen Bewegungsmechanismus 21 und eine auf dem Bewegungsmechanismus 21 montierte Manipulationseinheit 20. Dann bewegt sich der mobile Roboter 2 durch den Bewegungsmechanismus 21 zu einer Ziel-Stopp-Position, die in der Nähe eines Arbeitszielbereichs in der Nähe des mindestens einen Arbeitsziels 5 liegt, und hält dort an, und führt eine vorbestimmte Arbeit an dem Arbeitsziel 5 durch die Manipulationseinheit 20 aus.
Die Datenverwaltungseinheit 3 enthält Umgebungsdaten 30, die Informationen über die Größe und Anordnung einer Struktur 50 des Arbeitsziels 5 aufweisen, Roboterdaten 31 (Roboterdaten 31, die einen bearbeitbaren Bereich des mobilen Roboters 2 aufweisen) mit Informationen über die Größe und den beweglichen Bereich der Manipulationseinheit 20, die Größe und den Bewegungsbereich des Bewegungsmechanismus 21 und dergleichen, Lerndaten 32, in denen Informationen über eine vorbestimmte Arbeit beschrieben sind, und Stoppgenauigkeitsdaten 33 mit Informationen über die Stoppgenauigkeit des Bewegungsmechanismus 21. Die in den Umgebungsdaten 30 enthaltenen Informationen über die Größe und Anordnung der Struktur 50 des Arbeitsziels 5 werden beispielsweise durch 3D-Modelldaten der Struktur 50 des Arbeitsziels 5, eine Datei, in der die Form und Position der Struktur 50 des Arbeitsziels 5 in einem Textformat beschrieben sind, oder Ähnliches ausgedrückt.
Die in den Roboterdaten 31 enthaltenen Informationen wie die Größe und der Bewegungsbereich der Manipulationseinheit 20 und die Größe und der Bewegungsbereich des Bewegungsmechanismus 21 werden beispielsweise durch 3D-Modelldaten des mobilen Roboters 2 oder eine Datei ausgedrückt, in der die Form und Konfiguration des mobilen Roboters 2 in einem Textformat beschrieben sind. Die in den Lerndaten 32 beschriebenen Informationen über die vorgegebene Arbeit werden beispielsweise durch eine Datei ausgedrückt, in der die Fingerposition und die Stellungsinformationen des in der Manipulationseinheit 20 installierten Endeffektors 200 in Zeitreihen angeordnet sind oder ein Arbeitsvorgang in einem Textformat beschrieben ist. Es ist zu beachten, dass die Lerndaten 32 an die Manipulationseinheit 20 ausgegeben werden und der in der Manipulationseinheit 20 installierte Endeffektor 200 auf der Grundlage der Lerndaten 32 eine vorbestimmte Arbeit an dem Arbeitsziel 5 ausführt.
Die in den Stoppgenauigkeitsdaten 33 enthaltenen Informationen über die Stoppgenauigkeit des Bewegungsmechanismus 21 werden beispielsweise durch einen numerischen Wert, einen mathematischen Ausdruck, eine Karte oder Ähnliches ausgedrückt, der in allen Richtungen gleichmäßig ist und sich in Bezug auf die Stoppposition kreisförmig ausbreitet. Anschließend können die Daten zur Stoppgenauigkeit 33 z. B. durch ein Gitterkennfeld 43 unter Verwendung von Zellen 430 dargestellt werden.
Die Stoppgenauigkeit des Bewegungsmechanismus 21, die in den Stoppgenauigkeitsdaten 33 enthalten ist, umfasst integral einen Faktor einer Positionsabweichung zwischen dem Soll-Stopppositionskandidaten und der tatsächlichen Stoppposition, die auftritt, wenn sich der mobile Roboter 2 zu einer beliebigen Stelle im Bewegungsraum bewegt, wie die Steuerungsgenauigkeit des Bewegungsmechanismus 21, die Gleitfähigkeit des Bewegungsmechanismus 21 in Bezug auf die Bodenfläche (die Bewegungsgenauigkeit der Bewegungseinheit) und die Positionierungsgenauigkeit (die Detektionsgenauigkeit der Detektionseinheit) des Positionssensors (insbesondere in der ersten Ausführungsform der am Bewegungsmechanismus 21 angebrachte Positionssensor), der zur Schätzung der Eigenposition im Bewegungsraum des Bewegungsmechanismus 21 verwendet wird.
Daher werden die Daten für die Stoppgenauigkeit 33 vorzugsweise im Voraus in derselben Umgebung und im selben System ermittelt.
Die Bewegungssteuereinheit 4 umfasst: eine Stopppositionskandidaten-Sucheinheit 40, die nach einem Bereich (im Folgenden ein bearbeitbarer Bereich) sucht, in dem eine vorbestimmte Arbeit durchgeführt werden kann, so dass ein Ereignis, dass der mobile Roboter außerhalb des bewegbaren Bereichs der Manipulationseinheit 20 ist, ein Ereignis, dass der mobile Roboter außerhalb des Bewegungsbereichs des Bewegungsmechanismus 21 ist, und ein Ereignis, dass sich die Manipulationseinheit 20 und der Bewegungsmechanismus 21 mit der Struktur 50 des Arbeitsziels 5 überlagern, nicht in dem Arbeitszielbereich in der Nähe des Arbeitsziels 5 auftreten, und nach einem Stopppositionskandidaten (Stopppositionskandidateninformation) sucht; und eine Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit 41, die die Stoppgenauigkeitsdaten 33 berücksichtigt und eine Ziel-Stoppposition (Ziel-Stopppositionsinformationen) aus dem Stopppositionskandidaten bestimmt, so dass der mobile Roboter 2 zuverlässig in dem bearbeitbaren Bereich (ein Bereich, der einen später zu beschreibenden Arbeitsausführungsbereich umfasst) stoppen kann.
Die Stopppositionskandidaten-Sucheinheit 40 verwendet die Umgebungsdaten 30, die Roboterdaten 31 und die Lerndaten 32, um den bearbeitbaren Bereich zu suchen und einen Stopppositionskandidaten (bearbeitbarer Bereich) zu suchen.
Die Bestimmungseinheit 41 für die Ziel-Stoppposition bestimmt eine Ziel-Stoppposition unter Verwendung der Stopppositionskandidaten und der von der Sucheinheit 40 für die Stopppositionskandidaten erfassten Stoppgenauigkeitsdaten 33 und gibt die Ziel-Stoppposition an den Bewegungsmechanismus 21 aus. Als nächstes wird das Aussehen des mobilen Roboters 2 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
2 ist eine erläuternde Ansicht, um das Aussehen des mobilen Roboters 2 gemäß der ersten Ausführungsform zu erklären.
Der mobile Roboter 2, der eine Bewegungseinheit und eine bewegliche Einheit des mobilen Robotersystems 1 ist, umfasst einen Bewegungsmechanismus 21, der mit einem Aktor und einem Positionssensor montiert ist und ein oder mehrere Räder aufweist, und eine Manipulationseinheit 20, die an dem Bewegungsmechanismus 21 montiert ist, mit einem Aktor und einem Positionssensor montiert ist und eine Vielzahl von Gelenken aufweist.
Es ist zu beachten, dass der am Bewegungsmechanismus 21 montierte Positionssensor und der an der Manipulationseinheit 20 montierte Positionssensor verwendet werden, wenn die Eigenposition des Bewegungsmechanismus 21 im Bewegungsraum geschätzt wird. In der ersten Ausführungsform ist der Positionssensor am Bewegungsmechanismus 21 und an der Manipulationseinheit 20 angebracht, kann aber auch am Bewegungsmechanismus 21 oder an der Manipulationseinheit 20 angebracht werden.
Der Bewegungsmechanismus 21 umfasst eine Robotersteuereinheit 22, die Räder und Gelenke steuert.
Die Manipulationseinheit 20 umfasst einen Endeffektor 200, der ein Greifzielobjekt 51 im Arbeitsziel 5 ergreift, und eine Einheit zur Erfassung der relativen Positionsbeziehung 23, die das Arbeitsziel 5 erkennt und eine relative Positionsbeziehung (Information der relativen Positionsbeziehung) zwischen dem Endeffektor 200 und dem Arbeitsziel 5 erfasst. Es ist zu beachten, dass in der ersten Ausführungsform die Einheit zur Erfassung der relativen Positionsbeziehung 23 die Funktion eines an der Manipulationseinheit 20 angebrachten Positionssensors hat.
Das heißt, die Manipulationseinheit 20 umfasst die Einheit 23 zur Erfassung der relativen Positionsbeziehung, die das Arbeitsziel 5 erkennt und die relative Positionsbeziehung zwischen der Manipulationseinheit 20 (dem mobilen Roboter 2 im weiteren Sinne und dem Endeffektor 200 im engeren Sinne) und dem Arbeitsziel 5 erfasst, nachdem der Bewegungsmechanismus 21 an der Ziel-Stoppposition stoppt.
Die Datenverwaltungseinheit 3 und/oder die Bewegungssteuereinheit 4 können innerhalb des mobilen Roboters 2, insbesondere in der Robotersteuereinheit 22, oder außerhalb des mobilen Roboters 2 installiert sein.
Als nächstes wird ein Ablauf F1 beschrieben, bis das mobile Robotersystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform die Ziel-Stoppposition bestimmt.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf F1 zeigt, bis das mobile Robotersystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform eine Ziel-Stoppposition bestimmt. Bei Vorgang F10 wird der zu verwendende mobile Roboter 2 vorbereitet, und gleichzeitig werden die Roboterdaten 31 und die Daten der Stoppgenauigkeit 33 erfasst.
Bei Vorgang F11 wird die Anordnung des Greifzielobjekts 51 im Arbeitsziel 5 bestimmt, und gleichzeitig werden die Umgebungsdaten 30 erfasst.
Bei Vorgang F12 wird die Anordnung des Greifzielobjekts 51 im Arbeitsziel 5 bestimmt, und gleichzeitig werden die Lerndaten 32 zum Unterrichten der Anordnung des Greifzielobjekts 51 im Arbeitsziel 5 der Struktur 50 des Arbeitsziels 5 an den mobilen Roboter 2 in einem Zustand, in dem die Umgebungsdaten 30 erfasst werden, erstellt.
Es ist zu beachten, dass es sich bei den Vorgängen F10, F11 und F12 um Vorgänge handelt, die vom Benutzer verarbeitet werden (Verarbeitungsbereich des Benutzers).
Bei Vorgang F13 erfasst die Stopppositionskandidaten-Sucheinheit 40 die Umgebungsdaten 30, die Roboterdaten 31 und die Lerndaten 32 und sucht dann unter Verwendung der Umgebungsdaten 30, der Roboterdaten 31 und der Lerndaten 32 nach einem bearbeitbaren Bereich und einem Stopppositionskandidaten.
Bei Vorgang F14 bestimmt die Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit 41 eine Ziel-Stoppposition unter Verwendung der Stopp-Positionskandidaten und der Stopp-Genauigkeitsdaten 33 und bewegt den mobilen Roboter 2.
Es ist zu beachten, dass es sich bei Vorgang F13 und Vorgang F14 um Vorgänge, die von der Bewegungssteuereinheit 4 zu verarbeiten sind (Verarbeitungsbereich der Bewegungssteuereinheit 4), und um Vorgänge handelt, die vor der Bewegung des mobilen Roboters 2 softwaremäßig zu verarbeiten sind.
Infolgedessen können gemäß der ersten Ausführungsform die Bestimmung der Ziel-Stoppposition und die Ausführung der Lerndaten 32 im Voraus (vor der Bewegung des mobilen Roboters 2) gewährleistet werden, verglichen mit dem Fall, in dem das Arbeitsziel 5 erfasst und der Soll-Stopppositionskandidat nach der Bewegung des mobilen Roboters 2 korrigiert wird, so dass die Betriebszeit des mobilen Roboters 2 verkürzt werden kann.
Als Nächstes wird ein Ablauf F2 von der Bewegung/dem Stoppen des mobilen Roboters 2 bis zur Ausführung der Lerndaten 32 (Arbeitsausführungsbetriebsablauf der Lerndaten 32 nach dem Stoppen des mobilen Roboters 2) in der ersten Ausführungsform beschrieben.
4A ist ein Flussdiagramm, das einen Fluss F2 von der Bewegung/dem Stoppen des mobilen Roboters 2 bis zur Ausführung der Lerndaten 32 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
In Vorgang F20 veranlasst der Bewegungsmechanismus 21 den mobilen Roboter, sich zu der bestimmten Ziel-Stoppposition zu bewegen und an der bestimmten Ziel-Stoppposition zu stoppen.
Bei Vorgang F21 erfasst die Erfassungseinheit 23 für die relative Positionsbeziehung die relative Positionsbeziehung zwischen dem Endeffektor 200 und dem Arbeitsziel 5.
Bei Vorgang F22 werden die Lerndaten 32 in Daten, die vom mobilen Roboter 2 ausgeführt werden können, auf der Grundlage der erfassten relativen Positionsbeziehung umgewandelt. Das heißt, auf der Grundlage der erfassten relativen Positionsbeziehung wandelt eine in der Datenverwaltungseinheit 3 installierte Lerndatenumwandlungseinheit 34 die Lerndaten 32 in Daten (Roboterkoordinatendaten) um, die in Bezug auf ein Roboterkoordinatensystem (am mobilen Roboter 2 befestigtes Koordinatensystem) ausgedrückt werden). Wie oben beschrieben, enthält die Datenverwaltungseinheit 3 die Lerndatenumwandlungseinheit 34, die die Lerndaten 32 in Daten auf der Grundlage des Roboterkoordinatensystems auf der Basis der erfassten relativen Positionsbeziehung umwandelt.
Bei Vorgang F23 führt die Manipulationseinheit 20 die umgewandelten Lerndaten 32 aus. Infolgedessen kann die Manipulationseinheit 20 eine vorbestimmte Arbeit ausführen.
Als nächstes werden der Vorgang F21 und der Vorgang F22 in 4A beschrieben.
4B ist ein erläuterndes Diagramm, das der Vorgang F21 und der Vorgang F22 in 4A veranschaulicht.
Das Arbeitsziel 5 umfasst die Struktur 50 und das Greifzielobjekt 51.
Die Lerndaten 32 werden als eine Punkttrajektorie (d.h. eine Lerndatentrajektorie 320) der Position und Stellung des distalen Endes (Finger) des Endeffektors 200 ausgedrückt, wenn das Greifzielobjekt 51 vom Endeffektor 200 ergriffen wird.
Die Lerndaten 32 sind Daten, die in Bezug auf ein Koordinatensystem (Arbeitsziel-Koordinatensystem 52) ausgedrückt werden, das mit dem Arbeitsziel 5 fest verbunden ist, und die Lerndaten-Trajektorie 320 wird in der Datenverwaltungseinheit 3 als Fingerpositions- und Stellungsinformation des Endeffektors 200 in Bezug auf das Arbeitsziel-Koordinatensystem 52 gespeichert, das ein mit dem Arbeitsziel 5 fest verbundenes Koordinatensystem ist.
Bei Vorgang F21 erfasst die Einheit 23 zur Erfassung der relativen Positionsbeziehung die relative Positionsbeziehung zwischen dem Roboterkoordinatensystem 24, das ein am mobilen Roboter 2 befestigtes Koordinatensystem ist, und dem Arbeitszielkoordinatensystem 52.
Bei Vorgang F22 wandelt die Lerndatenumwandlungseinheit 34 die Lerndaten 32 auf der Grundlage der erfassten relativen Positionsbeziehung in Daten um, die auf dem Roboterkoordinatensystem 24 basieren und die vom mobilen Roboter 2 ausgeführt werden können. Dann wird der Gelenkwinkel der Manipulationseinheit 20 so gesteuert, dass das distale Ende (Finger) des Endeffektors 200 die Position und Stellung der umgewandelten Daten überlappt. Dadurch kann der Endeffektor 200 der Lerndatentrajektorie 320 folgen.
Als nächstes wird die Datenverwaltungseinheit 3 des mobilen Robotersystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
5 ist ein erklärendes Diagramm, das die Datenverwaltungseinheit 3 des mobilen Robotersystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
Die Datenverwaltungseinheit 3 umfasst eine Einheit zur Bestimmung der Stoppgenauigkeit 37, die die Stoppgenauigkeitsdaten 33 ermittelt.
In Bezug auf eine Positionsabweichung zwischen dem Soll-Stopppositionskandidaten und der Ist-Stoppposition kann insbesondere eine Positionsabweichung durch das Gleiten des Bewegungsmechanismus 21 gegenüber der Bodenfläche je nach Position im Bewegungsraum unterschiedlich sein. Außerdem kann sich die Positionierungsgenauigkeit des Positionssensors, der für die Schätzung der Eigenposition im Bewegungsraum verwendet wird, je nach Position im Bewegungsraum ändern.
Um die Daten für die Stoppgenauigkeit 33 in Abhängigkeit von der Position im Bewegungsraum variabel zu machen, bestimmt die Stoppgenauigkeits-Bestimmungseinheit 37 in der Datenverwaltungseinheit 3 die Stoppgenauigkeitsdaten 33 unter Verwendung von Bewegungsraumdaten 35 und Genauigkeitsdaten für die Eigenpositionsschätzung 36.
Die Bewegungsraumdaten 35 sind Umgebungsinformationen des Bewegungsraums, in dem der Bewegungsmechanismus 21 beweglich ist, die sich auf die Bewegung oder den Stopp des Bewegungsmechanismus 21 an einer Position in einem beliebigen Bewegungsraum auswirken, und werden beispielsweise durch einen mathematischen Ausdruck oder eine Karte des Gleitbetrags des Bewegungsmechanismus 21 in Bezug auf die Bodenfläche in dem Bewegungsraum, Informationen, die den Zustand der Bodenfläche anzeigen, oder Ähnliches ausgedrückt.
Die Daten der Eigenpositionsschätzungsgenauigkeit 36 sind Informationen (z. B. ein Abstand zu einem Positionierungsziel wie einer Wand oder einer Säule eines Arbeitsraums) der Eigenpositionsschätzungsgenauigkeit, die sich auf die Bewegung oder den Stopp des Bewegungsmechanismus 21 auswirken, der von der Eigenpositionsschätzeinheit 42, die in der Bewegungssteuereinheit 4 installiert ist, an einer Position in einem beliebigen Bewegungsraum geschätzt wird, und werden z. B. durch einen mathematischen Ausdruck oder eine Karte der Eigenpositionsschätzungsgenauigkeit, Informationen, die einen zu verwendenden Positionssensor angeben, oder Ähnliches ausgedrückt.
Wie oben beschrieben, umfasst die Bewegungssteuereinheit 4 die Eigenpositionsschätzeinheit 42, die die Eigenposition und die Stellung des mobilen Roboters 2 im Bewegungsraum schätzt, und die Eigenpositionsschätzeinheit 42 schätzt die Genauigkeitsdaten 36 der Eigenpositionsschätzung.
Dadurch kann die Änderung der Stoppgenauigkeit des Bewegungsmechanismus 21 an der Position im Bewegungsraum bei der Bestimmung der Ziel-Stoppposition berücksichtigt werden.
Es ist zu beachten, dass durch das Verlegen von Fliesen oder ähnlichem, die eine einheitliche Bodenbeschaffenheit aufweisen, auf der Bodenfläche im Bewegungsraum, oder durch das separate Anordnen eines Positionierungsziels, das als Hinweis für die Schätzung der Eigenposition im Bewegungsraum dient, es auch möglich ist, eine Änderung der Stoppgenauigkeit des Bewegungsmechanismus 21 in Abhängigkeit von der Position im Bewegungsraum zu eliminieren.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Suche von Stopppositionskandidaten durch die Stopppositionskandidaten-Sucheinheit 40 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
6 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Verfahren zur Suche nach Stopppositionskandidaten der Stopppositionskandidaten-Sucheinheit 40 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
Bei der Suche nach einem Stopppositionskandidaten bestimmt die Stopppositionskandidaten-Sucheinheit 40, ob eine vorgegebene Arbeit ausgeführt werden kann oder nicht (ob die Arbeit ausgeführt werden kann oder nicht), und sucht nach einem Stopppositionskandidaten für jede Zelle 430 (Suchpunkt mit konstanter vorderer, hinterer, linker und rechter Breite), die in konstanten Abständen (Gitterform) in vorderer, hinterer, linker und rechter Richtung in der Gitterkarte 43 in der Nähe des Arbeitszielbereichs 431 angeordnet ist, in dem das Arbeitsziel 5 vorhanden ist. Das heißt, bei der Suche nach dem Stopppositionskandidaten verwendet die Stopppositionskandidaten-Sucheinheit 40 die Gitterkarte 43, die in regelmäßigen Abständen in der vorderen, hinteren, linken und rechten Richtung in der Nähe des Arbeitszielbereichs 431 in der Nähe des Arbeitsziels 5 in eine Vielzahl von Zellen 430 unterteilt ist, um festzustellen, ob die Arbeit für jede Zelle 430 ausgeführt werden kann oder nicht (konstante Suchbreite in der vorderen, hinteren, linken und rechten Richtung), und sucht nach dem Stopppositionskandidaten (Zelle 430, für die die Arbeit ausgeführt werden kann).
Der mobile Roboter 2 wird an einer bestimmten Zelle 430 in der Nähe des Arbeitszielbereichs 431 angehalten, und der in der Manipulationseinheit 20 installierte Endeffektor 200 wird auf der Grundlage der Lerndaten 32 tatsächlich betrieben. Wenn der Endeffektor 200 in Betrieb ist (wenn die Lerndaten 32 erstellt werden können), wird diese Zelle 430 (der zuerst gesuchte Stopppositionskandidat) als Lernpunkt 4300 und als Startpunkt der Suche nach dem Stopppositionskandidaten festgelegt. Ausgehend vom Lernpunkt 4300 wird in den vorderen, hinteren, linken und rechten Zellen 430 nach Stopppositionskandidaten gesucht.
Dann wird bei der Suche nach Stopppositionskandidaten der mobile Roboter an einer bestimmten Zelle 430 angehalten, und es wird nach Stopppositionskandidaten auf der Grundlage der Lerndaten 32 gesucht, wobei bestimmt wird, dass die Zelle ein bearbeitbarer Punkt 4301 als bearbeitbarer Bereich ist, wenn sich der mobile Roboter 2 innerhalb des Bewegungsbereichs des Endeffektors 200 (innerhalb des beweglichen Bereichs der Manipulationseinheit 20) befindet und wenn sich der Endeffektor 200 (die Manipulationseinheit 20) nicht mit der Struktur 50 des Arbeitsziels 5 überlagert. Der Lernpunkt 4300 ist der erste bearbeitbare Punkt 4301.
Anschließend wird in ähnlicher Weise in den Zellen 430A (die der Einfachheit halber definiert sind) auf vier Seiten (vorne, hinten, links und rechts) des Lernpunkts 4300 nach Stopppositionskandidaten gesucht. Darüber hinaus wird in den Zellen 430B (die der Einfachheit halber definiert sind), die an die vier Seiten der Zelle 430A angrenzen, und in den Zellen 430C (die der Einfachheit halber definiert sind), die an die vier Seiten der Zelle 430B angrenzen, nach Kandidaten für Stopppositionen gesucht.
Darüber hinaus wird in der Zelle 430, in der nach dem Kandidaten für die Stoppposition gesucht wird, wenn der mobile Roboter außerhalb des Bewegungsbereichs des Endeffektors 200 (außerhalb des beweglichen Bereichs der Manipulationseinheit 20) ist oder wenn sich der Endeffektor 200 (die Manipulationseinheit 20) mit der Struktur 50 des Arbeitsziels 5 überlagert, die Zelle als nicht bearbeitbarer Punkt bestimmt, und die Suche nach dem Kandidaten für die Stoppposition wird für die Zelle 430 und die nachfolgenden Zellen beendet. Es ist zu beachten, dass für die Zelle 430 in der Nähe des Arbeitszielbereichs 431 ein beliebiger Bereich festgelegt werden kann, und die Suche nach dem Stopppositionskandidaten kann beendet werden, wenn die Zelle außerhalb des Bereichs liegt.
Auf diese Weise wird nach Stopppositionskandidaten gesucht, die eine Gruppe von mehreren bearbeitbaren Punkten 4301 (eine Gruppe von mehreren Zellen 430) darstellen.
Durch die Festlegung des Lernpunktes 4300, an dem die Ausführung der vorgegebenen Arbeit gewährleistet ist, als Startpunkt der Suche nach dem Stopppositionskandidaten und die Suche nach dem Stopppositionskandidaten ist es möglich, den Stopppositionskandidaten mit geringerem Rechenaufwand zu suchen als bei der Suche nach allen Arbeitszielbereichen 431 in der Umgebung des Arbeitsziels 5.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Bestimmung der Ziel-Stoppposition der Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit 41 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
7 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung der Ziel-Stoppposition der Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit 41 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
Die Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit 41 erfasst einen Arbeitsausführungsgarantiepunkt 4302, in dem die Ausführung der vorbestimmten Arbeit unter Berücksichtigung der Stoppgenauigkeitsdaten 33 in Bezug auf die Stopppositionskandidaten, die eine Menge der Vielzahl von bearbeitbaren Punkten 4301 sind, garantiert wird.
Wenn der Arbeitsausführungsgarantiepunkt 4302 als eine Zelle 430 erfasst wird, wird die eine Zelle 430 als Ziel-Stoppposition bestimmt. Wenn der Arbeitsausführungsgarantiepunkt 4302 als eine Vielzahl von Zellen 430 erfasst wird, wird eine baryzentrische Position 432 der Vielzahl von Zellen 430 (der Arbeitsausführungsbereich ist ein Satz der Vielzahl von Arbeitsausführungsgarantiepunkten 4302) als die Ziel-Stoppposition bestimmt.
Dementsprechend kann im Arbeitsausführungsgarantiepunkt 4302 die Zelle 430 mit der höchsten Toleranz der Stoppgenauigkeit des Bewegungsmechanismus 21 als Ziel-Stoppposition bestimmt werden.
Der Abstand zwischen den Zellen 430 in der Gitterkarte 43 ist vorzugsweise ein Wert, der von den Stoppgenauigkeitsdaten 33 abhängt. Wenn beispielsweise die Stoppgenauigkeit des Bewegungsmechanismus 21 auf einen Kreis von ±Rmm eingestellt ist, ist es vorteilhaft, den Abstand zwischen den Zellen 430 auf Rmm oder mehr einzustellen.
Wenn der Arbeitsausführungsgarantiepunkt 4302 erfasst ist, können, wenn die Zellen 430 in acht Richtungen (vorne, hinten, links, rechts, vorne links, vorne rechts, hinten links, hinten rechts) eines bestimmten bearbeitbaren Punktes 4301 ähnlich dem bearbeitbaren Punkt 4301 sind, die Zellen 430 als Arbeitsausführungsgarantiepunkt 4302 erfasst werden. Dadurch kann der Punkt 4302 der Arbeitsausführungsgarantie mit einem geringen Rechenaufwand erreicht werden. Als nächstes wird ein Ablauf F11 beschrieben, bis das mobile Robotersystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform die Ziel-Stoppposition bestimmt.
8 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf F11 veranschaulicht, bis das mobile Robotersystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform eine Ziel-Stoppposition bestimmt.
Hier wird ein Ablauf F11 dargestellt, wenn die Ziel-Stoppposition in dem in 3 dargestellten Ablauf F1 mit dem Vorgang F14 nicht bestimmt werden kann.
Bei Vorgang F141 ermittelt die Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit 41, ob die Ziel-Stoppposition bestimmt werden kann. Das heißt, es wird festgestellt, ob der Arbeitsausführungsgarantiepunkt 4302 bestimmt werden kann. Wenn die Ziel-Stoppposition erfasst werden kann (YES), geht der Prozess weiter zu Vorgang F142, und wenn die Ziel-Stoppposition nicht bestimmt werden kann (NO), geht der Prozess weiter zu Vorgang F143.
Wenn in Vorgang F141 festgestellt wird, dass die Ziel-Stoppposition bestimmt werden kann (JA), bestimmt die Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit 41 die Ziel-Stoppposition und bewegt den mobilen Roboter 2 in Vorgang F142.
Wenn bei Vorgang F14 festgestellt wird, dass die Ziel-Stoppposition nicht bestimmt werden kann (NEIN), korrigiert die in der Ziel-Stopppositions-Bestimmungseinheit 41 eingestellte Korrekturverfahren-Berechnungseinheit 410 mindestens einen der Einflussfaktoren, die die Bestimmung der Ziel-Stoppposition beeinflussen, wie z.B. die Konfiguration der Manipulationseinheit 20, die Beschaffenheit der Bodenfläche, die Anordnung der Struktur 50 des Arbeitsziels 5 und die Lerndaten 32, oder zeigt dem Benutzer die Korrektur an. Das heißt, mindestens einer der Einflussfaktoren wird so korrigiert, dass sich eine Ziel-Stoppposition ergibt, die die Bedingung der Ziel-Stopppositions-Bestimmungseinheit 41 erfüllt, oder die Korrektur wird dem Benutzer angezeigt.
Die Berechnungseinheit 410 für die Korrekturverfahren korrigiert den Einflussfaktor oder zeigt dem Benutzer die Korrektur z.B. durch die folgenden Korrekturverfahren an.
Korrekturverfahren (1): Die Konfiguration der Manipulationseinheit 20 wird so geändert, dass der Bewegungsbereich der Manipulationseinheit 20 vergrößert wird. Korrekturverfahren (2): Der Positionssensor wird ausgetauscht und die Beschaffenheit der Bodenfläche wird verändert, so dass die Stoppgenauigkeit des Bewegungsmechanismus 21 verbessert wird.
Korrekturverfahren (3): Die Anordnung der Struktur 50 des Arbeitsobjekts 5 wird so verändert, dass die Manipulationseinheit 20 problemlos arbeiten kann. Korrekturverfahren (4): Die Lerndaten 32 werden so geändert, dass sie die Struktur 50 des Arbeitsziels 5 nicht beeinträchtigen.
Bei der Korrektur wie dem Korrekturverfahren (1) oder dem Korrekturverfahren (2) ist es notwendig, die Hardwarekonfiguration des mobilen Roboters 2 zu ändern. Daher ist die Korrektur, wie das Korrekturverfahren (3) und/oder das Korrekturverfahren (4), vorzuziehen. Dadurch kann die Anzahl der für die Korrektur erforderlichen Bearbeitungsschritte durch den Benutzer reduziert werden.
Wenn dann in Vorgang F141 festgestellt wird, dass die Ziel-Stoppposition nicht bestimmt werden kann (NEIN), zeigt die Berechnungseinheit 410 der Korrekturverfahren dem Benutzer in Vorgang F143 den Korrekturinhalt des Einflussfaktors an, und der Prozess kehrt zu Vorgang F10 zurück.
Bei der Korrektur des Einflussfaktors korrigiert der Benutzer mindestens eines der Vorgänge F10, 11 und F12 auf der Grundlage des angezeigten Korrekturinhalts des Einflussfaktors.
Darüber hinaus kann die Korrektur des Einflussfaktors automatisch durch eine Softwareverarbeitung durchgeführt werden. Wenn zum Beispiel die Lerndaten 32 geändert werden (die Positionen einiger Datenpunkte der Lerndaten 32 werden geändert), können die Datenpunkte automatisch geändert werden. Dadurch kann die Nacharbeit für den Benutzer entfallen und die Anzahl der Bearbeitungsschritte für den Benutzer reduziert werden.
Als nächstes wird ein Benutzerschnittstellenbildschirm G1 zur Bestimmung einer Ziel-Stoppposition im mobilen Robotersystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
9 ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Benutzerschnittstellenbildschirm G1 zur Bestimmung einer Ziel-Stoppposition im mobilen Robotersystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
Der Benutzerschnittstellenbildschirm (Anzeigeeinheit) G1 zeigt die Gitterkarte 43, ein Kartenkoordinatensystem G100 und einen Ziel-Stopppositionsauswahlcursor G101 an und enthält eine Kartenanzeigeeinheit G10, die die Umgebung des Arbeitsziels 5 und die Ziel-Stoppposition anzeigt, eine Lerndatennamensanzeigeeinheit G11, die den Namen der Lerndaten 32 anzeigt, eine Cursorbewegungstaste G12, die einen Ziel-Stopppositionsauswahlcursor G101 bewegt und die Ziel-Stoppposition auswählt, eine Cursorpositionsinformationsanzeigeeinheit G13, die Positionsinformationen des Ziel-Stopppositionsauswahlcursors G101 anzeigt, und eine Ziel-Stopppositionseinstelltaste G14, die die Ziel-Stoppposition einstellt.
Der Ziel-Stopppositionsauswahlcursor G101 wählt nur den Arbeitsausführungsgarantiepunkt 4302 aus, und der Benutzer kann einen beliebigen Arbeitsausführungsgarantiepunkt 4302 als Ziel-Stoppposition festlegen.
Im Allgemeinen kann im mobilen Robotersystem 1 in einem Fall, in dem eine Positionsabweichung zwischen der Soll-Stoppposition und der Ist-Stopp-Position auftritt und die Lerndaten 32 nicht ausgeführt werden können, ein Ereignis eintreten, dass sich der mobile Roboter außerhalb des Bewegungsbereichs des Bewegungsmechanismus 21 befindet, ein Ereignis eintreten, dass sich der mobile Roboter außerhalb des bewegbaren Bereichs der Manipulationseinheit 20 befindet, und ein Ereignis eintreten, dass sich die Manipulationseinheit 20 oder der Bewegungsmechanismus 21 mit der Struktur 50 des Arbeitsziels 5 zum Zeitpunkt der Ausführung der Arbeit überlagert.
Daher sucht das mobile Robotersystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform nach einem bearbeitbaren Bereich, in dem ein Ereignis, dass sich der mobile Roboter außerhalb des Bewegungsbereichs des Bewegungsmechanismus 21 befindet, ein Ereignis, dass sich der mobile Roboter außerhalb des Bewegungsbereichs der Manipulationseinheit 20 befindet, und ein Ereignis, dass sich die Manipulationseinheit 20 und der Bewegungsmechanismus 21 mit der Struktur 50 des Arbeitsziels 5 überlagern, in dem Arbeitszielbereich 431 in der Nähe des Arbeitsziels 5 auf der Grundlage der Lerndaten 32, der Roboterdaten 31 und der Umgebungsdaten 30 nicht auftreten, sucht nach einem Stopppositionskandidaten und fügt die Stoppgenauigkeitsdaten 33, die die Stoppgenauigkeit des Bewegungsmechanismus 21 sind, zu dem Stopppositionskandidaten hinzu, wodurch eine Ziel-Stoppposition bestimmt wird, an der der mobile Roboter 2 in dem Arbeitsausführungsbereich (einem Bereich innerhalb des bearbeitbaren Bereichs) zuverlässig stoppen kann.
Das heißt, gemäß der ersten Ausführungsform kann die Ziel-Stoppposition so bestimmt werden, dass die vorgegebene Arbeit auch dann zuverlässig ausgeführt werden kann, wenn eine Positionsabweichung zwischen dem Soll-Stopppositionskandidaten und der Ist-Stoppposition auftritt.
Darüber hinaus kann gemäß der ersten Ausführungsform die Ziel-Stoppposition so bestimmt werden, dass die vorgegebene Arbeit zuverlässig ausgeführt werden kann, ohne von der Bewegungsgenauigkeit der Bewegungseinheit oder der Detektionsgenauigkeit der Detektionseinheit abhängig zu sein.
Ferner kann gemäß der ersten Ausführungsform die Zeit, die der mobile Roboter 2 benötigt, um sich der Ziel-Stoppposition anzunähern, verkürzt werden, und die Betriebszeit des mobilen Roboters 2 kann verkürzt werden.
Darüber hinaus kann der mobile Roboter 2 gemäß der ersten Ausführungsform insbesondere auch in einem Fall, in dem der Bereich, in dem die vorbestimmte Arbeit ausgeführt wird, eng ist, leicht in dem Bereich anhalten.
Wie oben beschrieben, kann das vorliegende System eine vorgegebene Arbeit in kurzer Zeit zuverlässig ausführen, auch wenn eine Positionsabweichung zwischen dem eingestellten Stopppositionskandidaten und der tatsächlichen Stoppposition auftritt.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Bestimmung der Ziel-Stoppposition einer Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit 41 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben.
10A ist eine erläuternde Ansicht zur Beschreibung der Zeitserien-Lerndaten 6 in einem Ziel-Stopp-Positionsbestimmungsverfahren der Ziel-Stopp-Positionsbestimmungseinheit 41 in der zweiten Ausführungsform, und 10B ist eine erläuternde Ansicht zur Beschreibung eines Zustands in der Nähe des Arbeitsziels 5 in einem Ziel-Stopp-Positionsbestimmungsverfahren der Ziel-Stopp-Positionsbestimmungseinheit 41 in der zweiten Ausführungsform.
In der zweiten Ausführungsform werden Teile beschrieben, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden. Die in der zweiten Ausführungsform nicht beschriebenen Teile sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
10A zeigt Zeitserien-Lerndaten 6 mit mindestens zwei Stücken von Lerndaten 32 für ein Arbeitsziel 5. In der zweiten Ausführungsform umfasst die Datenverwaltungseinheit 3 beispielsweise drei Stücke von Lerndaten 32, und die drei Stücke von Lerndaten 32 werden in der Reihenfolge der Lerndaten A61, der Lerndaten B62 und der Lerndaten C63 als Zeitserien-Lerndaten ausgeführt.
10B zeigt einen Zustand in der Nähe eines Arbeitsziels 5, in dem der bearbeitbare Bereich nach den in den Zeitserien-Lerndaten 6 enthaltenen Lerndaten A61, den Lerndaten B62 und den Lerndaten C63 durchsucht wird.
10B zeigt den bearbeitbaren Bereich 610 bezogen auf die Lerndaten A61 und die daraus ermittelte Ziel-Stoppposition 611, den bearbeitbaren Bereich 620 bezogen auf die Lerndaten B62 und die daraus ermittelte Ziel-Stoppposition 621 und den bearbeitbaren Bereich 630 bezogen auf die Lerndaten C63 und die daraus ermittelte Ziel-Stoppposition 631.
Wenn die Zeitserien-Lerndaten 6 ausgeführt werden, wird also die Ziel-Stoppposition für alle in den Zeitserien-Lerndaten 6 enthaltenen Lerndaten (Lerndaten A61, Lerndaten B62 und Lerndaten C63) bestimmt.
Das heißt, wenn die Lerndaten 32 eine Vielzahl von Stücken von Zeitserien-Lerndaten (Zeitserien-Lerndaten 6) für eine vorbestimmte Arbeit sind, bestimmt die Ziel-Stopp-Positionsbestimmungseinheit 41 die Ziel-Stopp-Position für jedes von allen Stücken von Lerndaten (Lerndaten A61, Lerndaten B62 und Lerndaten C63).
Wenn die vorbestimmte Arbeit ausgeführt wird, kann die Standposition des mobilen Roboters 2 in die Ziel-Stopp-Position für jeden Lerndatensatz geändert werden, und jeder Lerndatensatz kann an jeder Ziel-Stopp-Position ausgeführt werden.
Wenn die vorgegebene Arbeit ausgeführt wird, überschneiden sich die bearbeitbaren Bereiche (Stopppositionskandidaten) in den fortlaufenden Lerndaten, und für die sich überschneidenden bearbeitbaren Bereiche (Stopppositionskandidaten) kann dieselbe (eine) Ziel-Stoppposition bestimmt werden, wobei alle Lerndaten an derselben Ziel-Stoppposition ausgeführt werden können.
Das heißt, die Ziel-Stopppositions-Bestimmungseinheit 41 bestimmt dieselbe Ziel-Stoppposition für einen Bereich (bearbeitbaren Bereich), in dem sich Bereiche (bearbeitbare Bereiche), die einen Stopp-Positions-Kandidaten bilden, in einer Vielzahl von Stücken von Zeitserien-Lerndaten überlappen (gemeinsam sind), d.h. mindestens zwei aufeinanderfolgende Stücken von Lerndaten, und der die überlappenden (gemeinsamen) Stopp-Positions-Kandidaten bildet.
Bei der zweiten Ausführungsform überschneiden sich beispielsweise der bearbeitbare Bereich der Lerndaten A61 und der bearbeitbare Bereich der Lerndaten B62, und die gemeinsame Ziel-Stoppposition 64 zwischen den Lerndaten A61 und den Lerndaten B62 wird unter Berücksichtigung der Stoppgenauigkeitsdaten 33 bestimmt, die die Stoppgenauigkeit des Bewegungsmechanismus 21 für den überlappenden bearbeitbaren Bereich darstellen. In diesem Fall fährt der mobile Roboter 2 zunächst zur Ziel-Stoppposition 64, führt die Lerndaten A61 und die Lerndaten B62 aus, fährt dann zur Ziel-Stoppposition 631 und führt die Lerndaten C63 aus.
Die Lerndaten können so korrigiert werden, dass alle in den Zeitreihen-Lerndaten 6 enthaltenen Lerndaten an der gemeinsamen Ziel-Stoppposition ausgeführt werden können.
In diesem Fall werden die zu korrigierenden Lerndaten so ausgewählt, dass sich die bearbeitbaren Bereiche aller Lerndaten überschneiden, die Ziel-Stoppposition für den überlappenden bearbeitbaren Bereich bestimmt werden kann und die Anzahl der zu korrigierenden Stücke von Lerndaten minimiert wird, und die Berechnungseinheit 410 für das Korrekturverfahren korrigiert die ausgewählten Lerndaten auf dieselbe Weise wie bei der ersten Ausführungsform.
Da jedoch das Korrekturverfahren (1), das Korrekturverfahren (2) und das Korrekturverfahren (3), die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind, den bearbeitbaren Bereich aller Lerndaten beeinflussen, ist es vorzuziehen, die Korrektur durch das Korrekturverfahren (4) durchzuführen).
Das heißt, die Ziel-Stopppositions-Bestimmungseinheit 41 enthält die Korrekturverfahren-Berechnungseinheit 410, die mindestens einen der Einflussfaktoren korrigiert, die die Bestimmung der Ziel-Stoppposition beeinflussen, und beim Korrigieren der Lerndaten wählt die Korrekturverfahren-Berechnungseinheit 410 die zu korrigierenden Lerndaten so aus, dass die Anzahl der zu korrigierenden Stücke von Lerndaten minimiert wird.
Dann werden für jeden Lerndatensatz die Lerndaten so korrigiert, dass sich die bearbeitbaren Bereiche aller Lehrdateien auf der Grundlage der Bereichsinformationen des bearbeitbaren Bereichs jedes Lerndatensatzes überschneiden.
Das heißt, wenn es keine Ziel-Stoppposition gibt, die die Bedingung der Ziel-Stopppositions-Bestimmungseinheit 41 für alle Lerndaten erfüllt, berechnet die Ziel-Stopppositions-Bestimmungseinheit 41 einen Bereich von Stopp-Positions-Kandidaten in jedem Lerndatensatz für jeden Lerndatensatz und wählt die zu korrigierenden Lerndaten basierend auf dem berechneten Bereich von Stopp-Positions-Kandidaten aus, so dass es eine Ziel-Stoppposition gibt, die die Bedingung der Ziel-Stopppositions-Bestimmungseinheit 41 erfüllt, und die Anzahl der Stücke von zu korrigierenden Lerndaten minimiert wird.
In der zweiten Ausführungsform müssen zum Beispiel nur die Lerndaten C63 auf der Grundlage der Bereichsinformationen des bearbeitbaren Bereichs der einzelnen Lerndaten korrigiert werden, da sich die bearbeitbaren Bereiche aller Lerndaten überschneiden. Nachdem nur die Lerndaten C63 korrigiert wurden, fährt der mobile Roboter 2 in die gemeinsame Ziel-Stoppposition für alle Lerndaten und führt alle Lerndaten aus.
Gemäß der zweiten Ausführungsform kann selbst bei einer Vielzahl von auszuführenden Lerndaten die Ziel-Stoppposition bestimmt werden, so dass die vorgegebene Arbeit in kurzer Zeit zuverlässig ausgeführt werden kann.

Claims

Mobiles Robotersystem (1), das einen mobilen Roboter (2) aufweist, der dazu ausgelegt ist, sich zu einer Ziel-Stopp-Position in der Nähe mindestens eines Arbeitsziels (5) zu bewegen und dort zu stoppen und eine vorbestimmte Arbeit an dem Arbeitsziel (5) auszuführen, und mit einem Bewegungsmechanismus (21) und einer an dem Bewegungsmechanismus (21) angebrachten Manipulationseinheit (20), wobei das mobile Robotersystem (1) umfasst: eine Datenverwaltungseinheit (3), die Umgebungsdaten (30) in Bezug auf eine Struktur des Arbeitsziels (5), Roboterdaten (31) in Bezug auf einen Bewegungsbereich der Manipulationseinheit (20) und einen Bewegungsbereich des Bewegungsmechanismus (21), Lerndaten in Bezug auf die vorbestimmte Arbeit und Stoppgenauigkeitsdaten (33), die die Stoppgenauigkeit des Bewegungsmechanismus (21) darstellen, enthält; und eine Bewegungssteuereinheit (4), die eine Stopppositionskandidaten-Sucheinheit (40) enthält, die dazu ausgelegt ist, unter Verwendung der Umgebungsdaten (30), der Roboterdaten (31) und der Lerndaten nach einem Stopppositionskandidaten, an dem die vorbestimmte Arbeit ausgeführt werden kann, zu suchen, so dass ein Ereignis, dass sich der mobile Roboter außerhalb eines Bewegungsbereichs der Manipulationseinheit (20) befindet, ein Ereignis, dass sich der mobile Roboter (2) außerhalb eines Bewegungsbereichs des Bewegungsmechanismus (21) befindet, und ein Ereignis, dass die Manipulationseinheit (20) und der Bewegungsmechanismus (21) eine Struktur des Arbeitsziels (5) stören, nicht eintritt, und eine Ziel-Stopppositions-Bestimmungseinheit (41), die dazu ausgelegt ist, unter Verwendung des Stopppositionskandidaten und der Stoppgenauigkeitsdaten (33) aus den Stopppositionskandidaten eine Ziel-Stoppposition zu bestimmen, die die Lerndaten ausführen kann.
Mobiles Robotersystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Manipulationseinheit (20) eine Einheit (23) zur Erfassung einer relativen Positionsbeziehung enthält, die dazu ausgelegt ist, das Arbeitsziel (5) zu erkennen und eine relative Positionsbeziehung zwischen der Manipulationseinheit (20) und dem Arbeitsziel (5) zu erfassen.
Mobiles Robotersystem (1) nach Anspruch 2, wobei die Datenverwaltungseinheit (3) eine Lerndatenumwandlungseinheit (34) enthält, die dazu ausgelegt ist, die Lerndaten auf der Grundlage eines auf das Arbeitsziel (5) fixierten Koordinatensystems in Daten auf der Grundlage eines Roboterkoordinatensystems auf der Basis der relativen Positionsbeziehung umzuwandeln.
Mobiles Robotersystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Datenverwaltungseinheit (3) eine Stopp-Genauigkeits-Bestimmungseinheit (37) enthält, die dazu ausgelegt ist, die Stoppgenauigkeitsdaten (33) zu bestimmen.
Mobiles Robotersystem (1) nach Anspruch 4, wobei die Stopp-Genauigkeits-Bestimmungseinheit (37) dazu ausgelegt ist, die Stopp-Genauigkeitsdaten unter Verwendung von Bewegungsraumdaten, die Informationen über einen Bewegungsraum sind, in dem sich der Bewegungsmechanismus (21) bewegen kann, und von Eigenpositions-Schätzgenauigkeitsdaten, die Informationen über die Eigenpositions-Schätzgenauigkeit sind, die die Bewegung oder den Stopp des Bewegungsmechanismus (21) beeinflussen, zu bestimmen.
Mobiles Robotersystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Stopppositionskandidaten-Sucheinheit (40) dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von Zellen (430) in der Nähe des Arbeitsziels (5) zu verwenden, zu bestimmen, ob für jede Zelle (430) Arbeit ausgeführt werden kann, und nach einem Stopppositionskandidaten zu suchen.
Mobiles Robotersystem (1) nach Anspruch 6, wobei die Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit (41) dazu ausgelegt ist, einen Arbeitsausführungsgarantiepunkt (4302) zu erfassen, an dem die Ausführung der vorbestimmten Arbeit unter Berücksichtigung der Stoppgenauigkeitsdaten (33) in Bezug auf den Stopppositionskandidaten garantiert ist, und eine baryzentrische Position als die Ziel-Stoppposition zu bestimmen, wenn eine Mehrzahl von Arbeitsausführungsgarantiepunkten (4302) bestimmt ist.
Mobiles Robotersystem (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Anzeigeeinheit (G1, G10, G11, G13), die dazu ausgelegt ist, eine Nähe des Arbeitsziels (5) und die Ziel-Stoppposition anzuzeigen.
Mobiles Robotersystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit (41) eine Korrekturverfahrensberechnungseinheit (410) enthält, die dazu ausgelegt ist, mindestens einen der Einflussfaktoren zu korrigieren, die die Bestimmung der Ziel-Stoppposition beeinflussen.
Mobiles Robotersystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Ziel-Stopppositions-Bestimmungseinheit (41) dazu ausgelegt ist, die Ziel-Stoppposition für alle Stücke von Lerndaten zu bestimmen, wenn es sich bei den Lerndaten um eine V
Mobiles Robotersystem (1) nach Anspruch 10, wobei die Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit (41) dazu ausgelegt ist, dieselbe Ziel-Stoppposition für die sich überschneidenden Stopppositionskandidaten zu bestimmen, wenn sich die Stopppositionskandidaten in den Zeitserien-Lerndaten überschneiden.
Mobiles Robotersystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Ziel-Stopppositionsbestimmungseinheit (41) eine Korrekturverfahrensberechnungseinheit (410) enthält, die dazu ausgelegt ist, mindestens einen der Einflussfaktoren zu korrigieren, die die Bestimmung der Ziel-Stoppposition beeinflussen, und die Korrekturverfahrensberechnungseinheit (410) dazu ausgelegt ist, bei der Korrektur der Lerndaten die zu korrigierenden Lerndaten so auszuwählen, dass die Anzahl von Stücken von zu korrigierenden Lerndaten minimiert ist.