JP2001255939A - 移動ロボットの移動制御方法 - Google Patents

移動ロボットの移動制御方法

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JP2001255939A JP2000064209A JP2000064209A JP2001255939A JP 2001255939 A JP2001255939 A JP 2001255939A JP 2000064209 A JP2000064209 A JP 2000064209A JP 2000064209 A JP2000064209 A JP 2000064209A JP 2001255939 A JP2001255939 A JP 2001255939A
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    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1615—Programme controls characterised by special kind of manipulator, e.g. planar, scara, gantry, cantilever, space, closed chain, passive/active joints and tendon driven manipulators
    • B25J9/162—Mobile manipulator, movable base with manipulator arm mounted on it
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/007—Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36429—Power assisted positioning

Abstract

(57)【要約】 【課題】人間と移動ロボットとが協調して物体を操るこ
とを可能にした移動ロボットの移動制御方法を提供す
る。 【解決手段】移動ロボットの運動特性を制御するための
移動ロボットの移動制御方法において、移動ロボットの
運動特性を仮想的にキャスターと同等の運動特性にする
ことで、外力に適応する運動性能を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動ロボットの移
動制御方法に関し、さらに詳細には、人間と移動ロボッ
トとが協調して単一物体を操る際における当該移動ロボ
ットの移動の制御に用いて好適な移動ロボットの移動制
御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ロボットは、主として化学プラ
ントや原子力プラントなどのような大規模施設内や工場
内など、あるいは各種の屋外作業現場や屋内作業現場に
おいて、作業者たる人間の労働を支援するものとして発
展してきた。
【０００３】ところで、こうしたロボットの作業現場に
おいては、ロボットの稼働中は安全性の面から人間はそ
の作業現場に入らないことが前提となっており、こうし
た前提にたって各種のロボットが構成されている。
【０００４】一方、近年におけるロボット技術の発展に
より、医療現場や福祉現場あるいは家庭内などの新しい
分野へのロボットの応用が期待されており、こうした医
療現場や福祉現場あるいは家庭内などにおいては、人間
とロボットとが同一の作業空間内に共存・共生し、人間
とロボットとが協調して作業を行うような場面が数多く
あるものと考えられている。
【０００５】ここで、工場などにロボットを据え付けて
利用しようとする場合には、ロボットに移動機構などを
設ける必要はないが、それ以外の場合、即ち、上記した
ような医療現場や福祉現場あるいは家庭内などでロボッ
トを利用しようする際には、ロボットがその場所を自由
に移動することができるような移動機構を設けることが
不可欠となる。
【０００６】この場合に、医療現場や福祉現場あるいは
家庭内などでの利用を考慮すると、あまり大きなロボッ
トに上記したような移動機構を設けるようにすることは
安全性の面から問題があるので、比較的小型のロボット
に上記したような移動機構を設け、こうした自らが位置
する場所を移動可能なロボット（本明細書においては、
「場所を自由に移動することができるような移動機構を
設けられ、自らの場所を移動可能なロボット」を「移動
ロボット」と適宜に称する。）を人間に対して協調的に
用いることにより、人間と移動ロボットとが協調して作
業を行うことができるようにすることが要望されてい
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな要望に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、人間と移動ロボットとが協調して物体を操る
ことを可能にした移動ロボットの移動制御方法を提供し
ようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による移動ロボットの移動制御方法は、移動
ロボットに物体を把持させることにより重力方向におけ
る負荷を全て負担させ、人間は当該移動ロボットに対し
て動作指令を送ることにより、当該移動ロボットを所望
の方向に移動させるようにして、物体を操るようにしよ
うとするものである。なお、人間の動作指令により移動
ロボットの運動が制御されることは、安全性の点で非常
に有効である。
【０００９】ここで、人間と移動ロボットとが協調して
作業する場合について検討すると、人間と移動ロボット
とが協調して単一の物体を操る場合には、次に示す二つ
の作業を行う必要がある。
【００１０】そのうちの一つの作業は、単一の物体の位
置ならびに姿勢を正確に定めて配置する位置決め作業で
あり、また、他の一つの作業は、ある目的地まで単一物
体を運ぶ搬送作業である。
【００１１】ここで、位置決め作業においては、人間が
物体に加えた力とその方向とに基づいてその物体が移動
されるように、移動ロボットを制御できることが好まし
く、一方、搬送作業においては、その物体の進行方向に
のみ物体が移動されるように、移動ロボットを制御でき
ることが好ましい。このようにすると、人間の負担を軽
くしながら物体を操ることができる。
【００１２】本発明は、移動ロボットが上記した位置決
め作業と搬送作業とを行うことを可能とした移動ロボッ
トの制御方法を実現するものである。
【００１３】即ち、本発明による移動ロボットの移動制
御方法は、人間と移動ロボットとが協調して単一物体を
操るための制御系における移動ロボットの制御の手法を
提供するものである。より具体的には、単一物体の操り
作業を位置決め作業と搬送作業との二つの作業に分類
し、この二つの作業において人間の負担を軽減するため
に、移動ロボットにキャスターの特性を持たせるための
手法を提供するものである。
【００１４】なお、後述する「発明の実施の形態」の項
においては、本発明による移動ロボットの移動制御方法
の手法を全方向移動ロボットに適用し、人間と協調して
単一の物体を操るようにした場合の実験結果が示されて
おり、本発明の有効性が明らかにされている。
【００１５】つまり、本発明のうちの請求項１に記載の
発明は、移動ロボットの運動特性を制御するための移動
ロボットの移動制御方法において、移動ロボットの運動
特性を仮想的にキャスターと同等の運動特性にすること
で、外力に適応する運動性能を実現するようにしたもの
である。
【００１６】また、本発明のうちの請求項２に記載の発
明は、移動ロボットの運動特性を制御するための移動ロ
ボットの移動制御方法において、仮想的にキャスターと
同等の運動特性をもたせた移動ロボットの制御におい
て、キャスターの特性パラメータを動的に変化させるこ
とで適正に移動ロボットの運動特性を変化させるように
したものである。
【００１７】従って、本発明のうちの請求項１に記載の
発明ならびに本発明のうちの請求項２に記載の発明によ
れば、人間の負担を軽減した単一物体の協調操りを実現
することができるようになる。
【００１８】また、本発明のうちの請求項３に記載の発
明は、移動ロボットの運動特性を制御するための移動ロ
ボットの移動制御方法において、移動ロボットの進行方
向への速度が小さいときには制御パラメータｒｉを小さ
くするとともに、該移動ロボットの進行方向への速度が
大きいときには制御パラメータｒｉを大きくし、制御パ
ラメータｒｉは、該移動ロボットの移動中心と該移動ロ
ボットが物体を把持する把持点とのオフセットであるよ
うにしたものである。
【００１９】また、本発明のうちの請求項４に記載の発
明は、移動ロボットの運動特性を制御するための移動ロ
ボットの移動制御方法において、移動ロボットの進行方
向への速度が小さいときには制御パラメータｔｒａｎＤ
ｉを大きくするとともに、該移動ロボットの進行方向へ
の速度が大きいときには制御パラメータｔｒａｎＤｉを
小さくし、制御パラメータｔｒａｎＤｉは、該移動ロボ
ットの把持点に固定されたロボット座標系ｒΣｉの原点
と一致するとともに該原点回りに自由に回転することの
できるキャスター座標系ｃΣｉのｃｘｉ軸を該移動ロボ
ットの進行方向とし、該ｃｘｉ軸方向に働く力ｃｆｘｉ
に基づいて該移動ロボットをダンピング制御する際にお
ける正の減衰係数であるようにしたものである。
【００２０】また、本発明のうちの請求項５に記載の発
明は、移動ロボットの運動特性を制御するための移動ロ
ボットの移動制御方法において、移動ロボットの進行方
向への速度が小さいときには制御パラメータｒｏｔＤｉ
を小さくするとともに、該移動ロボットの進行方向への
速度が大きいときには制御パラメータｒｏｔＤｉを大き
くし、制御パラメータｒｏｔＤｉは、該移動ロボットに
働くモーメントによって、該移動ロボットをダンピング
制御する際における正の減衰係数であるようにしたもの
である。
【００２１】また、本発明のうちの請求項６に記載の発
明は、移動ロボットの運動特性を制御するための移動ロ
ボットの移動制御方法において、移動ロボットの進行方
向への速度が小さいときには、制御パラメータｒｉを小
さくし、かつ、制御パラメータｔｒａｎＤｉを大きく
し、かつ、制御パラメータｒｏｔＤｉを小さくするとと
もに、該移動ロボットの進行方向への速度が大きいとき
には、制御パラメータｒ ｉを大きくし、かつ、制御パラ
メータｔｒａｎＤｉを小さくし、かつ、制御パラメータ
ｒｏｔＤｉを大きくし、制御パラメータｒｉは、該移動
ロボットの移動中心と該移動ロボットが物体を把持する
把持点とのオフセットであり、制御パラメータｔｒａｎ
Ｄｉは、該移動ロボットの把持点に固定されたロボット
座標系ｒΣ ｉの原点と一致するとともに該原点回りに自
由に回転することのできるキャスター座標系ｃΣｉのｃ
ｘｉ軸を該移動ロボットの進行方向とし、該ｃｘｉ軸方
向に働く力ｃｆｘｉに基づいて該移動ロボットをダンピ
ング制御する際における正の減衰係数であり、制御パラ
メータｒｏｔＤｉは、該移動ロボットに働くモーメント
によって、該移動ロボットをダンピング制御する際にお
ける正の減衰係数であるようにしたものである。
【００２２】ここで、移動ロボットの運動特性は、制御
パラメータｒｉ、制御パラメータｔ ｒａｎＤｉならびに
制御パラメータｒｏｔＤｉによって変化するものであ
る。
【００２３】従って、本発明のうちの請求項３に記載の
発明、本発明のうちの請求項４に記載の発明、本発明の
うちの請求項５に記載の発明ならびに本発明のうちの請
求項６に記載の発明のように、移動ロボットの進行速度
に基づいて制御パラメータｒ ｉ、制御パラメータ
ｔｒａｎＤｉならびに制御パラメータｒｏｔＤｉを定め
ることにより、人間の負担を軽減した単一物体の協調操
りを実現することができるようになる。
【００２４】また、本発明のうちの請求項７に記載の発
明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求
項５または請求項６のいずれか１項に記載の移動ロボッ
トの移動制御方法をコンピューターに実行させるための
プログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体
に記録するようにしたものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明による移動ロボットの移動制御方法の実施の
形態の一例を詳細に説明する。
【００２６】なお、以下に説明する実施の形態において
は、ｎ台（ｎ：正の整数）の分散制御されたホロノミッ
クな移動ロボットに物体をしっかり把持させ、人間がそ
の物体に力を加えることで、単一の物体を操る場合につ
いて説明する。
【００２７】まず、人間と移動ロボットとの協調による
単一の物体の操りを実現する手法の一つとして、ダンピ
ング制御がある。
【００２８】このダンピング制御とは、各移動ロボット
をどの方向に対しても指令した速度で運動するように速
度を制御し、各移動ロボットに搭載された力覚センサー
からの力情報を用いて、式（１）の特性を満たすように
移動ロボットを制御するものである。
【００２９】
【数１】 ・・・式（１） 上記した式（１）において、添字ｉはｉ番目の移動ロボ
ットを表し、また、
【数２】 は正定な減衰係数行列を表し、また、
【数３】 は各移動ロボットに働く力／モーメントを表し、また、
【数４】 は移動ロボットの実際の速度を表す。
【００３０】ここで、移動ロボットは物体をしっかりと
把持し、移動ロボットと物体との間に相対運動が生じな
いとすると、人間は物体に力を加えることにより、物体
を任意の方向に操ることが可能となる。
【００３１】ところで、このダンピング制御による制御
系においては、物体に働く力の大きさならびに物体に働
く力の方向に基づいてその運動を制御することになる。
【００３２】従って、ダンピング制御は、物体の位置決
め作業を行う際に用いるのに適しているが、移動距離が
長い搬送作業においては、人間の負担を大きくしてしま
うことになる。
【００３３】即ち、物体の搬送作業を行う場合には、人
間が力を加える方向は常に進行方向と平行でなければな
らないが、力覚センサーの誤差や、人間の特性を考慮す
ると、進行方向と運動方向との間にずれが生じることが
考えられ、この運動のずれを修正する動作はすべて人間
が負担しなければならないため、人間の負担が大きくな
ってしまうものである。
【００３４】このため、本発明による移動ロボットの移
動制御方法においては、搬送作業時における人間の負担
を軽減するために、図１（ａ）（ｂ）に示すようなキャ
スターと同等の動きをするように移動ロボットを制御す
る手法、即ち、移動ロボットの運動特性を仮想的にキャ
スターと同等の運動特性に制御する手法（なお、本明細
書においては、「移動ロボットの運動特性を仮想的にキ
ャスターと同等の運動特性に制御する手法」を「キャス
ター・アクション」と称する。）と上記したダンピング
制御とを組み合わせるようにしたものである。
【００３５】なお、図１において、キャスター１０は、
支持部材１２に回転自在に取り付けられた車輪１４を備
えており、支持部材１２にはフリージョイント１６が設
けられていて、このフリージョイント１６を介して椅子
などの取付対象物１８に取り付けられている。
【００３６】従って、キャスター１０は、図１（ａ）に
おいて矢印Ａで示すように、取付対象物１８に対してフ
リージョイント１６の軸回りに回転自在となされてい
る。
【００３７】以下、キャスター・アクションについて説
明するが、まずはじめに、人間がキャスター１０を取り
付けられた椅子などの取付対象物１８を動かす場合につ
いて検討すると、人間が取付対象物１８に力、即ち、外
力を加えると、その力に応じて車輪１４が床面上で転動
するとともに、取付対象物１８に取り付けられたキャス
ター１０は、人間が加えた力の方向に向けてフリージョ
イント１６の軸回りに回転し、これにより取付対象物１
８を所望の方向に動かすことができる。
【００３８】また、こうしたキャスター１０の稼働中
に、細かい段差などによってキャスター１０の向きが進
行方向からずれたとしても、キャスター１０はフリージ
ョイント１６の軸回りに回転し、その向きは自然に力の
働いている方向に修正されることになる。
【００３９】ここで、キャスター１０の回転速度は、図
１に示すキャスター１０のオフセットｒによって決定さ
れ、これによって、取付対象物１８に力を加えたときの
運動特性が定まるものである。
【００４０】ここで、椅子など取付対象物１８に取り付
けられたキャスター１０は、そのオフセットｒの値が一
定のため、取付対象物１８の運動特性は不変であるが、
オフセットｒの値を任意に変化させることにより、その
運動特性を任意に変化させることができるものである。
【００４１】本発明は、こうしたキャスターの特性を利
用することによって、移動ロボットの運動特性を仮想的
にキャスターと同等の運動特性とし、これにより外力に
適応した移動ロボットの運動性能を実現し、人間と移動
ロボットとの協調による単一物体の操りを実現するもの
である。
【００４２】次に、各移動ロボットの制御系を検討する
が、一般に椅子などの取付対象物１８に取り付けられた
キャスターは、図１に示すように、フリージョイントを
介して取付対象物に接続されている。
【００４３】しかしながら、各移動ロボットにおいて物
体の把持点をフリージョイントとすることは、フリージ
ョイントが大きな負荷に耐えることが困難であるため
に、各移動ロボットの可搬重量を低くせざるを得ず、あ
まり好ましいものではない。
【００４４】そこで、各移動ロボットが物体をしっかり
把持し、物体と移動ロボットとの間に相対運動がない状
態での単一物体を操るものとして説明する。
【００４５】即ち、フリージョイントを介せずに物体を
把持すると、各移動ロボットには並進方向の力とモーメ
ントとが発生する。そこで、この本発明による移動ロボ
ットの移動制御方法においては、各移動ロボットに働く
並進の力に対しては、キャスターの動きを模擬するよう
にキャスター・アクションによる制御を行い、各移動ロ
ボットに働くモーメントに対しては、その大きさに応じ
て移動ロボットの回転速度を生成するダンピング制御を
行うようにするものである。
【００４６】まず、移動ロボットに働いた並進方向の力
に応じて、キャスターの動きを模擬するように、キャス
ター・アクションによる制御を行うようにする。
【００４７】ここで、図２に示すように、４個の全方向
移動車用車輪２２を備えて全方向に移動可能な全方向移
動ロボットたるｉ番目の移動ロボット２０における座標
系ｒΣｉおよび座標系ｃΣｉを定義する。ここで、座標
系ｒΣｉは、移動ロボットの把持点に固定されたロボッ
ト座標系であり、移動ロボット２０とともに動くもので
ある。また、座標系ｃΣｉは、ロボット座標系の原点と
一致し、その原点回りに自由に回転することのできるキ
ャスター座標系である。このとき、ロボット座標系とキ
ャスター座標系との回転角度をｃθｉと定義する。
【００４８】はじめに、キャスター座標系のｃｘｉ軸を
移動ロボットの進行方向とし、この軸方向に働く力ｃｆ
ｘｉに基づいて、各移動ロボットを式（２）の特性を満
たすようにダンピング制御する。
【００４９】
【数５】 ・・・式（２） ここで、
【数６】 は、正の減衰係数を表し、また、
【数７】 は、キャスター座標系におけるｃｘｉ軸方向の移動ロボ
ットの実際の速度を表し、また、
【数８】 は、移動ロボットに働く力をロボット座標系で表したも
のであり、また、
【数９】 は、移動ロボットによって物体に加えられる内力の目標
値である。
【００５０】この移動ロボットによって物体に加えられ
る内力の目標値を適宜に指定することにより、各移動ロ
ボットは内力によって物体を保持することができるよう
になる。
【００５１】次に、移動ロボットがキャスターの動きを
模擬するために、キャスター座標系のｃｙｉ軸方向に働
く力ｃｆｙｉに基づいて、式（３）によって座標系の回
転速度を求める。そして、その速度に基づいて、座標系
を原点回りに回転させる。
【００５２】
【数１０】 ・・・式（３） ここで、
【数１１】 は、正の減衰係数を表し、また、ｒｉは、図１に示すよ
うな車軸と物体の把持点との間のキャスターのオフセッ
ト、即ち、移動ロボットの移動中心と当該移動ロボット
が物体を把持する把持点とのオフセット、つまり、移動
ロボットの移動中心と当該移動ロボットが物体を把持す
る把持点との距離を表すものである。
【００５３】ここで、上記した式（２）および式（３）
を用いることにより、移動ロボットに働く並進方向の力
に基づいて、移動ロボットはその姿勢を維持したまま、
キャスターと同等の動きをすることができる。
【００５４】また、移動ロボットに働くモーメントｎｉ
によって、各移動ロボットを式（４）に示すようにダン
ピング制御する。
【００５５】
【数１２】 ・・・式（４） ここで、
【数１３】 は、正の減衰係数を表し、また、
【数１４】 は、移動ロボットの実際の回転速度を表す。
【００５６】これにより、移動ロボットは、移動ロボッ
トに働くモーメントに基づいて回転を行うことができ
る。
【００５７】即ち、移動ロボットの運動特性は、キャス
ターの特性を仮想的に示す特性パラメータたる式
（２）、式（３）および式（４）における制御パラメー
タｔｒａｎＤｉ、ｒｉ、ｒｏｔＤｉによって変化する。
【００５８】本発明者は、移動ロボットと人間とが協調
して単一物体を操る作業として、上記したように、位置
決め作業と搬送作業との二つの作業に分類した。
【００５９】そこで、この実施の形態においては、制御
パラメータｔｒａｎＤｉ、ｒｉ、ｒ ｏｔＤｉを任意に定
めることによって、上記したような作業を実現するもの
である。
【００６０】即ち、各移動ロボットは、式（３）の制御
パラメータｒｉを変えることによって、キャスター・ア
クションの特性を定めることができる。
【００６１】つまり、制御パラメータｒｉを小さくすれ
ば、ある力が移動ロボットに働いたときのキャスター座
標系の回転速度は大きくなり、あたかも全方向にダンピ
ング制御しているかのように移動ロボットを動かすこと
ができる。
【００６２】一方、制御パラメータｒｉを大きくすれ
ば、ある力が移動ロボットに働いたときのキャスター座
標系の回転速度は小さくなり、進行方向に垂直な力成分
ｃｆｙ ｉより生じる移動ロボットの運動への影響を小さ
くすることができる。
【００６３】従って、各移動ロボットの進行方向への速
度
【数１５】 が小さい（遅い）ときには、位置決め作業をしているも
のとして制御パラメータｒｉを小さくし、各移動ロボッ
トの進行方向への速度
【数１６】 が大きい（速い）ときには、搬送作業をしているものと
して制御パラメータｒｉを大きくすればよい。
【００６４】また、各移動ロボットの進行方向に関する
減衰係数ｔｒａｎＤｉは、位置決め作業のように移動ロ
ボットの速度が小さい（遅い）ときには、安定性を増す
ために大きくし、一方、搬送作業のように移動ロボット
の速度が大きい（速い）ときには、小さくすることが好
ましい。
【００６５】さらに、回転方向に関しては、移動ロボッ
トの速度が小さい（遅い）位置決め作業では、モーメン
トに基づいて適当に動くように回転の減衰係数ｒｏｔＤ
ｉを小さくし、一方、移動ロボットの速度が大きい（速
い）搬送作業では、回転する必要はないものとして減衰
係数ｒｏｔＤｉを大きくすることが好ましい。
【００６６】このように、本発明による移動ロボットの
制御方法によれば、移動ロボットの進行速度
【数１７】 に基づいて制御パラメータを定めてよることにより、人
間の負担を軽減した単一物体の協調操りを実現すること
ができるようになる。
【００６７】ここで、本発明による移動ロボットの制御
方法を実施したシステムによる実験結果について説明す
る。
【００６８】即ち、図３に示すように、力覚センサーを
それぞれ搭載した２台の分散制御された全方向移動可能
な移動ロボット２０を準備し、この移動ロボット２０の
運動を制御するためのコンピューターのＣＰＵ（中央処
理装置）に、本発明による移動ロボットの制御方法を実
施するための協調制御アルゴリズムのソフトウェアを適
用し、人間とロボットとによる単一物体の協調操り実験
を行った。
【００６９】ここで、移動ロボット２０は、上記したＣ
ＰＵの制御によって、全方向に自律的に移動することが
できるものである。
【００７０】そして、この実験においては、位置決め作
業と搬送作業との二つの作業を行ったものであり、位置
決め作業を行った結果が図４に示されており、搬送作業
を行った結果が図５に示されている。
【００７１】これら図４ならびに図５に示す実験結果
は、移動ロボット２０に働いた力／モーメントによる、
移動ロボット２０の実際の運動を表したものである。
【００７２】ここで、図４に示すように、位置決め作業
の実験においては、移動ロボット２０に働く力／モーメ
ントの大きさ、方向に基づいて移動ロボット２０が運動
を行っているのがわかる。
【００７３】また、搬送作業の実験は、図３に示す座標
系のｙ軸方向に力を加えることにより行い、その際に、
キャスター特性の有効性を示すために、搬送作業の途中
でｘ軸方向に意図的に力を加えた。そのときの結果が、
図５に示されている。
【００７４】図５の（ａ）に示すグラフからわかるよう
に、搬送途中で進行方向の垂直の向きに力が加わってい
るにもかかわらず、各移動ロボット２０はその力にほと
んど影響を受けずに、図５の（ｂ）に示すように、ｙ軸
方向への搬送をうまく行っている。
【００７５】なお、図４（ａ）ならびに図５（ａ）に示
すように、各移動ロボット２０はｘ軸方向に１０［Ｎ］
の内力を加えることにより物体を把持しているものであ
る。
【００７６】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、人間と移動ロボットとが協調して物体を操
ることを可能にした移動ロボットの移動制御方法を提供
することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はキャスターの正面図であり、（ｂ）は
（ａ）に示すキャスターの斜視図である。
【図２】移動ロボットの座標系を示す説明図である。
【図３】本発明者による実験に用いたシステム構成を示
す説明図である。
【図４】本発明者による実験結果を示すグラフであり、
図３に示すシステムで位置決め作業を行った結果を示
す。
【図５】本発明者による実験結果を示すグラフであり、
図３に示すシステムで搬送作業を行った結果を示す。
【符号の説明】
１０ キャスター １２ 支持部材 １４ 車輪 １６ フリージョイント １８ 取付対象物 ２０ 移動ロボット ２２ 全方向移動車用車輪
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川端 邦明 東京都中野区新井２−６−７ フェアコー ト新井102 (72)発明者 小菅 一弘 宮城県仙台市泉区館３丁目21−10 (72)発明者 平田 泰久 宮城県仙台市泉区松森字明神22−44 Ｆターム(参考） 3F059 AA10 BA08 BB07 DA02 DA09 FA03 FB01 FB15 FB30 FC02 FC03 FC13 3F060 AA01 AA10 CA12 CA26 GA05 GA13 GB06 GD12 GD14 HA11 HA35 5H301 AA01 AA10 BB05 CC06 CC08 HH03 HH18 JJ06

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 移動ロボットの運動特性を制御するため
    の移動ロボットの移動制御方法において、 移動ロボットの運動特性を仮想的にキャスターと同等の
    運動特性にすることで、外力に適応する運動性能を実現
    するものである移動ロボットの移動制御方法。
  2. 【請求項２】 移動ロボットの運動特性を制御するため
    の移動ロボットの移動制御方法において、 仮想的にキャスターと同等の運動特性をもたせた移動ロ
    ボットの制御において、キャスターの特性パラメータを
    動的に変化させることで適正に移動ロボットの運動特性
    を変化させるものである移動ロボットの移動制御方法。
  3. 【請求項３】 移動ロボットの運動特性を制御するため
    の移動ロボットの移動制御方法において、 移動ロボットの進行方向への速度が小さいときには制御
    パラメータｒｉを小さくするとともに、該移動ロボット
    の進行方向への速度が大きいときには制御パラメータｒ
    ｉを大きくし、 制御パラメータｒｉは、該移動ロボットの移動中心と該
    移動ロボットが物体を把持する把持点とのオフセットで
    あるものである移動ロボットの移動制御方法。
  4. 【請求項４】 移動ロボットの運動特性を制御するため
    の移動ロボットの移動制御方法において、 移動ロボットの進行方向への速度が小さいときには制御
    パラメータｔｒａｎＤ ｉを大きくするとともに、該移動
    ロボットの進行方向への速度が大きいときには制御パラ
    メータｔｒａｎＤｉを小さくし、 制御パラメータｔｒａｎＤｉは、該移動ロボットの把持
    点に固定されたロボット座標系ｒΣｉの原点と一致する
    とともに該原点回りに自由に回転することのできるキャ
    スター座標系ｃΣｉのｃｘｉ軸を該移動ロボットの進行
    方向とし、該ｃｘｉ軸方向に働く力ｃｆｘｉに基づいて
    該移動ロボットをダンピング制御する際における正の減
    衰係数であるものである移動ロボットの移動制御方法。
  5. 【請求項５】 移動ロボットの運動特性を制御するため
    の移動ロボットの移動制御方法において、 移動ロボットの進行方向への速度が小さいときには制御
    パラメータｒｏｔＤｉを小さくするとともに、該移動ロ
    ボットの進行方向への速度が大きいときには制御パラメ
    ータｒｏｔＤｉを大きくし、 制御パラメータｒｏｔＤｉは、該移動ロボットに働くモ
    ーメントによって、該移動ロボットをダンピング制御す
    る際における正の減衰係数であるものである移動ロボッ
    トの移動制御方法。
  6. 【請求項６】 移動ロボットの運動特性を制御するため
    の移動ロボットの移動制御方法において、 移動ロボットの進行方向への速度が小さいときには、制
    御パラメータｒｉを小さくし、かつ、制御パラメータ
    ｔｒａｎＤｉを大きくし、かつ、制御パラメータ ｒｏｔ
    Ｄｉを小さくするとともに、 該移動ロボットの進行方向への速度が大きいときには、
    制御パラメータｒｉを大きくし、かつ、制御パラメータ
    ｔｒａｎＤｉを小さくし、かつ、制御パラメータｒｏｔ
    Ｄｉを大きくし、 制御パラメータｒｉは、該移動ロボットの移動中心と該
    移動ロボットが物体を把持する把持点とのオフセットで
    あり、 制御パラメータｔｒａｎＤｉは、該移動ロボットの把持
    点に固定されたロボット座標系ｒΣｉの原点と一致する
    とともに該原点回りに自由に回転することのできるキャ
    スター座標系ｃΣｉのｃｘｉ軸を該移動ロボットの進行
    方向とし、該ｃｘｉ軸方向に働く力ｃｆｘｉに基づいて
    該移動ロボットをダンピング制御する際における正の減
    衰係数であり、 制御パラメータｒｏｔＤｉは、該移動ロボットに働くモ
    ーメントによって、該移動ロボットをダンピング制御す
    る際における正の減衰係数であるものである移動ロボッ
    トの移動制御方法。
  7. 【請求項７】 請求項１、請求項２、請求項３、請求項
    ４、請求項５または請求項６のいずれか１項に記載の移
    動ロボットの移動制御方法を、コンピューターに実行さ
    せるためのプログラムを記録したコンピューター読み取
    り可能な記録媒体。
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