JP2002082720A - 移動体の目標位置教示方法、移動制御方法、光誘導方法および光誘導システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の技術とは異なる手法により、移動ロボッ
トなどの移動体が移動する際の目標位置を教示し、ま
た、多数の移動ロボットなどの移動体が存在する環境下
において各移動体が移動すべき目標位置を設定し、ま
た、複数の移動体が環境内に存在する際にその複数の移
動体それぞれに別々の移動目標位置を教示することがで
きるようにする。 【解決手段】所定の環境内を移動可能とされた少なくと
も１以上の移動体を有する移動体の目標位置教示方法に
おいて、光照射装置により移動面上に光の目印を形成す
ることにより、移動体が移動すべき目標位置を指し示す
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体の目標位置
教示方法、移動制御方法、光誘導方法および光誘導シス
テムに関し、さらに詳細には、移動ロボットなどの各種
の移動体を誘導する際に用いて好適な移動体の目標位置
教示方法、移動制御方法、光誘導方法および光誘導シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、所定の環境内を自由に移動可能
とされた移動体として、自律的に所定の環境内を全方向
に移動可能とされた移動ロボットなどの移動体が知られ
ている。

【０００３】ところで、こうした移動体が移動する際に
おいて、当該移動体が移動の目標とする位置（以下、
「目標位置」と称する。）を設定するには、当該移動体
が移動可能な環境内における当該移動体の座標位置を特
定する必要がある。

【０００４】ここで、上記した移動体の座標位置は、一
般には、移動体の走行距離データに基づいて求めること
ができる。

【０００５】しかしながら、移動体の走行距離データに
基づいて座標位置を求めるだけでは、当該移動体の走行
車輪の加工精度の限界や、当該移動体が環境内を移動す
る際における走行車輪の滑り（空回り）などにより、移
動体の走行距離データに基づいて求められる当該移動体
の座標位置と当該移動体が実際に存在する座標位置との
誤差が蓄積されることになるという問題点があった。

【０００６】このため、環境内において移動体が存在す
る位置を正確に特定するためには、移動体の走行距離デ
ータに基づいて得られた座標位置を、センサーとして機
能するソナー、ジャイロスコープあるいはカメラなどを
利用したり、環境内に存在する目標物を利用したりして
補正する必要があった。

【０００７】一方、環境内における移動体の動作制御に
関する公知の手法としては、例えば、環境内における移
動体の座標位置と環境内に存在する目標物の座標位置と
をそれぞれ算定し、当該算定により得られたそれぞれの
座標位置を当該環境を示す環境モデル内に表すという共
通座標システムによるものが知られている。

【０００８】ここで、環境内において移動体の最新の位
置を得るためには、環境モデル内に移動体の最新の座標
位置が常に供給されることが必要である。

【０００９】しかしながら、上記したように、移動体の
走行距離データに基づいて求められる当該移動体の座標
位置と当該移動体が実際に存在する座標位置との誤差が
存在し、移動体が移動するに従って当該誤差が蓄積され
ることになるために、環境内における移動体の実際の位
置と環境モデル内において算出された移動体の座標位置
との不一致が大きなものとなってしまうこととなってい
た。

【００１０】そして、環境内において移動体が実際に存
在する位置とは対応していない環境モデル内における移
動体の座標位置に基づいて、移動体が移動すべき目標位
置を設定するならば、それは環境内における移動体の予
期しない危険な運動をもたらすことになるという問題点
があった。

【００１１】従って、環境内において移動体が移動すべ
き目標位置を設定する際において、環境内における移動
体の予期しない危険な運動を排除するためには、上記し
た不一致（環境内における移動体の実際の位置と環境モ
デル内において算出された移動体の座標位置との不一
致）を補正する必要がある。

【００１２】ここで、仮に、移動体が移動すべき目標位
置が環境内において表示され、当該目標位置の数値座標
が絶対的に移動体に伝達され、当該移動体が表示された
当該目標位置を検出し、視覚フィードバックによってそ
の相対座標を求めるものであれば、上記した問題点を排
除することができる。この場合には、共通座標システム
と移動体の座標システムとの間の変換は不要であり、そ
して上記した不一致は視覚フィードバックによって補償
されるものである。

【００１３】なお、移動体を誘導する手法としては、こ
れまでに種々の手法が提案されてきている。

【００１４】即ち、米国特許第５，６２２，２３６号公
報には、床面上に案内ラインを引くことが開示され、ま
た、米国特許第４，９４７，０９４号公報には、天井に
案内ラインを引くことが開示され、また、米国特許第
５，８１５，８２５号公報には、床面内に磁気マーカー
を使用することが開示され、また、米国特許第４，７７
３，０１８号公報ならびに米国特許第４，８５８，１３
２号公報には、固定された光源を追跡することが開示さ
れている。

【００１５】さらに、米国特許第５，２８５，２０５号
公報においては、レーザー光線による車輌案内が提案さ
れており、車輌内部に位置している操作者たる人間に対
し、固定されたレーザーが通路の方向を指示することが
開示されている。なお、この手法については、米国特許
第４，８５６，８９６号公報も参照されたい。

【００１６】さらにまた、米国特許第４，７９０，４０
２号公報においては、車輌に搭載された走査レーザーが
提案されており、当該走査レーザーが、周囲の目標物に
対する相対的距離を測定する送受信機として機能するこ
とが開示されている。

【００１７】また、米国特許第４，８５５，９１５号公
報、米国特許第４，８４６，２９７号公報ならびに米国
特許第４，８１７，０００号公報には、環境内における
反射ビーコンが提案されている。

【００１８】また、目標に対して光の目印を形成するレ
ーザー光の照射によって目標を指示することが、例え
ば、兵器の分野において知られている。即ち、米国特許
第４，９１６，７１３号公報には、レーザー光軸を兵器
の軸に調整するための装置が提案されている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来の技術に鑑みてなされたものであり、その目的
とするところは、上記したような従来の技術とは異なる
手法により、移動ロボットなどの移動体が移動する際の
目標位置を教示することのできる移動体の目標位置教示
方法、移動制御方法、光誘導方法および光誘導システム
を提供しようとするものである。

【００２０】さらに、本発明の目的とするところは、多
数の移動ロボットなどの移動体が存在する環境下におい
て、各移動体が移動すべき目標位置を設定する際に用い
て好適な移動体の目標位置教示方法、移動制御方法、光
誘導方法および光誘導システムを提供しようとするもの
である。

【００２１】さらにまた、本発明の目的とするところ
は、複数の移動体が環境内に存在する際に、その複数の
移動体それぞれに別々の移動目標位置を教示することが
できる移動体の目標位置教示方法、移動制御方法、光誘
導方法および光誘導システムを提供しようとするもので
ある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうちの請求項１に記載の発明は、所定の環
境内を移動可能とされた少なくとも１以上の移動体を有
する移動体の目標位置教示方法において、光照射装置に
より移動面上に光の目印を形成することにより、移動体
が移動すべき目標位置を指し示すようにしたものであ
る。

【００２３】即ち、本発明のうちの請求項１に記載の発
明は、移動体が移動すべき目標位置を教示することがで
きるものであり、例えば、複数の移動体の中の特定の移
動体に対して移動の目標位置を知らせることができる。

【００２４】ここで、光の目印とは、単に光を照射する
あるいは照射しないことにより得られるもののほか、例
えば、所定の特徴（例えば、当該光の色彩、当該光の照
射領域の形状、当該光の照射領域の輝度あるいは当該光
を点滅させる際の点滅の仕方やパターンなどの照射態様
などである。）を備えた光を照射することにより得られ
るものでもよい。

【００２５】所定の特徴を備えた光を照射することによ
り光の目印を形成した場合には、複数の移動体のそれぞ
れに対して各移動体毎に識別する特徴（即ち、光の色
彩、光の照射領域の形状、光を点滅させる際の点滅の仕
方などである。）を決めておくと、複数の移動体を各移
動体毎に別々の目標位置を教示することができるように
なる。

【００２６】光照射装置により光を照射して移動面上に
光の目印を形成するに際しては、ユーザー（人間）がユ
ーザーインターフェースを介して、画面の地図上の目標
位置をマウスでクリックすることなどによって指定し
て、その場所に光照射装置により光を照射したり、ま
た、他のコンピューターや他の移動体がネットワークを
介して光照射装置を遠隔で操作して、その場所に光照射
装置により光を照射したり、直接ユーザー（人間）が光
照射装置を手に持ち照射したりすることができる。

【００２７】また、光照射装置としては、例えば、レー
ザーポインター、ＬＥＤ、水銀灯あるいは蛍光灯などを
用いることができる。

【００２８】なお、レーザーポインターとしては、天井
などの所定の場所に設置したレーザーポインターや、ユ
ーザー（人間）が把持して手元で自由に照射位置を変更
することのできる小型のレーザーポインターを用いるこ
とができる。

【００２９】さらに、レーザーポインターを移動体に搭
載するようにして、他の移動体の目標位置を表示するよ
うにしてもよい。

【００３０】また、本発明のうちの請求項２に記載の発
明は、請求項１に記載の発明において、移動体が該移動
体上に搭載した視覚装置を用いて上記移動面上に形成さ
れた光の目印を検出し、画像処理または信号処理によっ
て、該光の目印で示された目標位置と該移動体の現在位
置との相対位置関係を算出し、上記移動面上に形成され
た該光の目印に移動するように該移動体を制御するよう
にしたものである。

【００３１】ここで、上記視覚装置としては、例えば、
ＣＣＤカメラ、ＰＳＤカメラあるいは光センサーなどを
用いることができる。

【００３２】また、本発明のうちの請求項３に記載の発
明は、本発明のうちの請求項２に記載の発明において、
所定の移動体に対して上記光照射装置を用いながら目標
位置を教示し、該移動体を該目標位置に誘導するように
したものである。

【００３３】ここで、上記した目標位置の教示は、ユー
ザー（人間）や他のコンピューターあるいは他の移動体
などにより行われる。

【００３４】また、本発明は、光を使用して、単に光を
照射するあるいは照射しないことにより得られる光の目
印や、所定の特徴（例えば、当該光の色彩、当該光の照
射領域の形状、当該光の照射領域の輝度あるいは当該光
を点滅させる際の点滅の仕方やパターンなどの照射態様
などである。）を備えた光を照射して得られる光の目印
を、環境内における移動体の移動面上に形成してこれを
目標位置とし、移動体は目標位置として示されたこの光
の目印を検出して、当該光の目印と移動体との相対座標
位置を特定することにより、目標位置を得るようにした
ものである。

【００３５】所定の特徴を備えた光を照射することによ
り光の目印を形成した場合には、複数の移動体のそれぞ
れに対して各移動体毎に識別する特徴（即ち、光の色
彩、光の照射領域の形状、光を点滅させる際の点滅の仕
方などである。）を決めておくと、複数の移動体を各移
動体毎に別々に目標位置を教示することができるように
なる。

【００３６】ここで、移動体の移動面上において光の目
印として示された目標位置を検出して特定する際におい
て、視覚フィードバックを利用すると、環境内における
移動体の位置決め精度を向上することができる。

【００３７】また、環境モデル内における移動体の位置
を更新するときに、その環境内において実際に移動体が
存在する位置を特定することにより、当該更新の際の精
度を向上することができる。

【００３８】即ち、本発明のうちの請求項４に記載の発
明は、所定の環境内を移動可能とされた少なくとも１以
上の移動体を有する移動体の光誘導システムにおいて、
所定の移動面上における所望の領域に所定の光のビーム
を照射して、上記移動面上における所望の領域に所定の
光の目印を形成することによって移動体の目標位置を指
し示す光照射手段と、上記光照射手段の点灯／消灯の動
作を制御することによって上記移動面上への光の照射開
始／照射停止を制御するとともに、上記光照射手段から
照射される光の光軸を上記移動面上の所望の位置上に指
向させる光照射制御手段とを有する光による目標位置教
示手段と、上記移動面上に形成された所定の光の目印を
視覚装置で検出する検出手段と、上記検出手段の検出結
果に従って、上記検出手段の検出対象とされた所定の光
の目印と移動体との相対位置を特定して該相対位置を示
す相対位置情報を生成する相対位置特定手段とを有する
検出特定手段と、上記動作教示手段による光の目印によ
って目標位置を示された移動体が、上記相対位置特定手
段により生成された相対位置情報に基づき目標位置に移
動するように制御する移動制御手段とを有するようにし
たものである。

【００３９】ここで、視覚装置としては、例えば、ＣＣ
Ｄカメラ、ＰＳＤカメラあるいは光センサーなどを用い
ることができる。

【００４０】また、本発明のうちの請求項５に記載の発
明は、本発明のうち請求項４に記載の発明において、さ
らに、特定の移動体に対して移動目標位置を教示するた
めの通信手段とを有するようにしたものである。

【００４１】従って、本発明のうちの請求項５に記載の
発明によれば、移動体毎に識別する光の色、光の照射領
域の形状、光の点滅の仕方などを決めておき、複数の移
動体に別々の目標位置を教示することができる。

【００４２】また、本発明のうちの請求項６に記載の発
明は、本発明のうち請求項４に記載の発明において、上
記検出特定手段は、所定の環境内を移動可能とされた少
なくとも１以上の移動体にそれぞれ設けられているよう
にしたものである。

【００４３】また、本発明のうちの請求項７に記載の発
明は、本発明のうち請求項４、請求項５または請求項６
のいずれか１項に記載の発明において、上記光照射手段
は、所定の位置に固定されているようにしたものであ
る。

【００４４】また、本発明のうちの請求項８に記載の発
明は、本発明のうち請求項４、請求項５または請求項６
のいずれか１項に記載の発明において、上記光照射手段
は、移動体に搭載されているようにしたものである。

【００４５】また、本発明のうちの請求項９に記載の発
明は、本発明のうち請求項４、請求項５または請求項６
のいずれか１項に記載の発明において、上記光照射手段
は、ロボットマニピュレータに搭載されており、上記光
照射制御手段は、上記ロボットマニピュレータの動作を
制御することにより、上記光照射手段から照射される光
の光軸を上記移動面上の所望の位置上に指向させるよう
にしたものである。

【００４６】また、本発明のうちの請求項１０に記載の
発明は、本発明のうち請求項４、請求項５または請求項
６のいずれか１項に記載の発明において、上記光照射手
段は、ユーザー（人間）が身に付けており、ユーザー
（人間）が直接に上記光照射手段を操作して移動体の目
標位置を教示することができるようにしたものである。

【００４７】従って、本発明のうちの請求項１０に記載
の発明によれば、ユーザー（人間）が直接に光照射手段
を操作することにより、光照射手段から照射される光の
光軸を移動面上の所望の位置上に指向させることができ
る。

【００４８】また、本発明のうちの請求項１１に記載の
発明は、本発明のうち請求項４、請求項５、請求項６、
請求項７、請求項８，請求項９または請求項１０のいず
れか１項に記載の発明において、上記光照射制御手段
は、ネットワークを介して得た情報に基づいて上記光照
射手段を制御するようにしたものである。

【００４９】また、本発明のうちの請求項１２に記載の
発明は、所定の環境内を移動可能とされた少なくとも１
以上の移動体を有する移動体の光誘導システムにおい
て、所定の移動面上における所望の領域に所定の光のビ
ームを照射して、上記移動面上における所望の領域に所
定の光の目印を形成することによって移動体の目標位置
を指し示すものであって、人間によって把持され、該人
間の操作によって光の光軸を上記移動面上の所望の位置
上に指向させる光照射手段と、上記移動面上に形成され
た所定の光の目印を視覚装置で検出する検出手段と、上
記検出手段の検出結果に従って、上記検出手段の検出対
象とされた所定の光の目印と移動体との相対位置を特定
して該相対位置を示す相対位置情報を生成する相対位置
特定手段とを有する検出特定手段と、上記動作教示手段
による光の目印によって目標位置を示された移動体が、
上記相対位置特定手段により生成された相対位置情報に
基づき目標位置に移動するように制御する移動制御手段
とを有するようにしたものである。

【００５０】なお、光の目印とは、上記した各発明と同
様に、単に光を照射するあるいは照射しないことにより
得られるもののほか、例えば、所定の特徴（例えば、当
該光の色彩、当該光の照射領域の形状、当該光の照射領
域の輝度あるいは当該光を点滅させる際の点滅のパター
ンなどの照射態様などである。）を備えた光を照射する
ことにより得られるものを意味する。

【００５１】所定の特徴を備えた光を照射することによ
り光の目印を形成した場合には、複数の移動体のそれぞ
れに対して各移動体毎に識別する特徴（即ち、光の色
彩、光の照射領域の形状、光を点滅させる際の点滅の仕
方などである。）を決めておくと、複数の移動体を各移
動体毎に別々に誘導することができるようになる。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明による移動体の目標位置教示方法、移動制御
方法、光誘導方法および光誘導システムの実施の形態の
一例を詳細に説明する。

【００５３】図１には、本発明による移動体の光誘導シ
ステムの実施の形態の一例の概念構成説明図が示されて
おり、また、図２には、図１に示す本発明による移動体
の光誘導システムの実施の形態の一例のブロック構成図
が示されている。

【００５４】この図１ならびに図２に示す移動体の光誘
導システムは、この移動体の光誘導システムの全体の動
作の制御を行う制御装置１０と、環境内に存在する移動
体としての全方向に移動可能な少なくとも１以上の移動
ロボット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・・，１２−
ｎ（ただし、「ｉ」ならびに「ｎ」は正の整数であり、
かつ、「１≦ｉ≦ｎ」である。）と、当該環境内におい
て当該移動ロボット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・
・，１２−ｎが移動可能な移動面たる床面１４上にレー
ザー光を照射して光の目印を形成するための光照射手段
たる光照射装置としてのレーザーポインター１６とを有
して構成されている。

【００５５】この実施の形態においては、レーザーポイ
ンター１６は天井に固定的に設置されている。

【００５６】また、図３には、図２に示すブロック構成
図のさらに詳細なブロック構成図が示されており、以
下、図３を参照しながら、この移動体の光誘導システム
の詳細な構成について説明する。

【００５７】はじめに、レーザーポインター１６は、レ
ーザーユニット１６ａと、サーボユニット１６ｂと、通
信ユニット１６ｃと、コントロールユニット１６ｄとを
有して構成されており、コントロールユニット１６ｄに
よってサーボユニット１６ｂならびに通信ユニット１６
ｃの動作が制御されている。

【００５８】ここで、レーザーユニット１６ａは、床面
１４上における所望の領域に所定の色彩のレーザー光の
ビームを照射して、床面１４上における所望の領域に所
定の色彩の光の目印を形成するものである。そして、こ
うして形成された光の目印は、移動ロボット１２−１，
・・・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎが床面１４上を移
動する際の目標位置を示すものでる。

【００５９】また、サーボユニット１６ｂは、コントロ
ールユニット１６ｄによりその動作を制御されて、レー
ザーユニット１６ａの点灯／消灯の動作を制御すること
によって床面１４上へのレーザー光の照射開始／照射停
止を制御するとともに、レーザーユニット１６ａから照
射されるレーザー光の光軸を床面１４上の所望の座標位
置上に指向させるようにするものである。

【００６０】即ち、サーボユニット１６ｂは、レーザー
ユニット１６ａから出射されたレーザー光が環境内にお
ける所望の表面上の所望の座標位置に到達するように、
レーザーユニット１６ａを移動させるものである。

【００６１】そして、上記したようなサーボユニット１
６ｂは、例えば、ロボットマニピュレータとして構成す
ることができるものであり、このロボットマニピュレー
タにカラーＣＣＤカメラを搭載するようにして、カラー
ＣＣＤカメラから得られる視覚データに基づき、レーザ
ーユニット１６ａから出射されるレーザー光の光軸の方
位を制御するようにしてもよい。

【００６２】さらに、通信ユニット１６ｃは、コントロ
ールユニット１６ｄによりその動作を制御されて、制御
装置１０の通信ユニット１０ｃとの間で通信を行うもの
である。

【００６３】そして、コントロールユニット１６ｄはマ
イクロコンピューターにより構成されており、上記した
サーボユニット１６ｂならびに通信ユニット１６ｃを制
御するための制御コマンドを出力する処理の他に、床面
１４とサーボユニット１６ｂとの間で座標変換を行う処
理をしたりするものである。

【００６４】従って、上記したレーザーポインター１６
によれば、レーザーユニット１６ａから照射されるレー
ザー光のビームを、移動ロボット１２−１，・・・，１
２−ｉ，・・・，１２−ｎが移動する際の目標位置とし
て光の目印を形成すべき床面１４における所定の座標位
置上に指向させることができるものある。

【００６５】即ち、レーザーポインター１６は、環境内
における床面１４上に、移動ロボット１２−１，・・
・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎが移動する際の目標位
置を表示するものであって、当該環境内においては、制
御装置１０によって移動ロボット１２−１，・・・，１
２−ｉ，・・・，１２−ｎの移動の必要性に従って目標
位置が測定され、その目標位置はレーザーポインター１
６のコントロールユニット１６ｄに伝えられることにな
る。

【００６６】つまり、レーザーポインター１６から出射
されるレーザー光のビームは、床面１４上の所定の位置
に指向されており、当該レーザー光のビームが照射され
る位置の数値座標は、移動ロボット１２−１，・・・，
１２−ｉ，・・・，１２−ｎが移動する際の目標位置と
して、制御装置１０からコントロールユニット１６ｄに
伝えられて得られるものである。

【００６７】そして、レーザーポインター１６のコント
ロールユニット１６ｄは、座標変換を行うとともに、光
ビームの光軸を再配向させて床面１４上の所望の座標上
に指向させるための制御コマンドを出力する。

【００６８】さらに、レーザーポインター１６のコント
ロールユニット１６ｄは、制御装置１０から対応する制
御コマンドを受信すると、レーザーユニット１６ａの駆
動を制御して、レーザー光を照射開始したり、あるいは
照射停止したりする。

【００６９】次に、移動ロボット１２−１，・・・，１
２−ｉ，・・・，１２−ｎについて説明すると、これら
移動ロボット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・・，１
２−ｎはそれぞれ、環境内において移動のタスクを遂行
するものであり、センサーユニット１２ａと、サーボユ
ニット１２ｂと、通信ユニット１２ｃと、コントロール
ユニット１２ｄとを有して構成されており、コントロー
ルユニット１２ｄによってセンサーユニット１２ａ、サ
ーボユニット１２ｂならびに通信ユニット１２ｃの動作
が制御されている。

【００７０】ここで、センサーユニット１２ａは、床面
１４上に形成された所定の色彩の光の目印を検出するも
のであり、例えば、カラーＣＣＤカメラなどにより構成
することができる。そして、センサーユニット１２ａ
は、移動ロボット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・
・，１２−ｎのフレームと環境内における目標物との間
の相対距離を測定して、床面１４上の所定の色彩の目印
の相対座標を算定するとともに、共通座標システムに関
する移動ロボット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・
・，１２−ｎの座標を推定するためのための視覚データ
を供給する。

【００７１】そして、コントロールユニット１２ｄはマ
イクロコンピューターにより構成されており、センサー
ユニット１２ａの検出結果に基づいて、センサーユニッ
ト１２ａの検出対象とされた光の目印が存在する位置の
相対座標を特定する処理を行うものである。

【００７２】即ち、コントロールユニット１２ｄは、セ
ンサーユニット１２ａが収集したデータ（センサーユニ
ット１２ａがカラーＣＣＤカメラもしくはＰＳＤカメラ
である場合には、視覚データである。）を処理し、所定
の色彩の光の目印が存在する位置の相対座標を特定する
処理を行う。また、コントロールユニット１２ｄは、移
動ロボット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・・，１２
−ｎの移動に必要な方位、位置および速度の算定によっ
て目標位置を追跡するための制御コマンドを生成するも
のである。

【００７３】一方、サーボユニット１２ｂは、コントロ
ールユニット１２ｄにより生成される制御コマンドを実
行するものであって、コントロールユニット１２ｄによ
り特定された相対座標に応じて、サーボユニット１２ｂ
が配設された移動ロボット１２−１，・・・，１２−
ｉ，・・・，１２−ｎを移動させるものである。

【００７４】さらに、通信ユニット１２ｃは、コントロ
ールユニット１２ｄにより特定された相対座標などに関
して、制御装置１０の通信ユニット１０ｃとの間で通信
を行うものである。

【００７５】なお、センサーユニット１２ａおよびサー
ボユニット１２ｂから得たデータは、サーボユニット１
２ｂのための制御コマンドを生成するコントロールユニ
ット１２ｄに供給されることになる。

【００７６】また、コントロールユニット１２ｄは、通
信ユニット１２ｃを介して、制御装置１０のコントロー
ルユニット１０ｃならびに自分以外の他の移動ロボット
のコントロールユニット１２ｄとワイヤレス・イーサネ
ット（登録商標）によって通信することができるもので
ある。

【００７７】さらに、制御装置１０について説明する
と、この制御装置１０は、ユーザーインターフェース１
０ａと、通信ユニット１０ｂと、コントロールユニット
１０ｃとを有して構成されており、コントロールユニッ
ト１０ｃによってユーザーインターフェース１２ａなら
びに通信ユニット１２ｂの動作が制御されている。

【００７８】ここで、ユーザーインターフェース１０ａ
は、コントロールユニット１０ｃに対して、移動ロボッ
ト１２−１，・・・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎの特
性や当該移動ロボット１２−１，・・・，１２−ｉ，・
・・，１２−ｎが移動する環境の条件などをユーザー
（人間）が入力するためのものである。

【００７９】また、コントロールユニット１０ｃはマイ
クロコンピューターにより構成されており、通信ユニッ
ト１０ｂを介して、レーザーポインター１６の通信ユニ
ット１６ｃに対して、移動ロボット１２−１，・・・，
１２−ｉ，・・・，１２−ｎが移動する際の目標位置を
伝達する処理を行うものである。

【００８０】さらに、コントロールユニット１０ｃは、
通信ユニット１０ｂを介して、移動ロボット１２−１，
・・・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎの通信ユニット１
２ｃとの間で通信を行い、移動ロボット１２−１，・・
・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎからの準備完了の報告
を得て新しい目標位置を受け入れたり、目標位置の特定
の成功または不成功の結果を得たり、移動ロボット１２
−１，・・・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎが目標位置
へ到達したとの報告を得るなどの処理を行うものであ
る。

【００８１】即ち、制御装置１０は、環境モデルとして
表される環境内で移動ロボット１２−１，・・・，１２
−ｉ，・・・，１２−ｎの動作を監視し、かつ調整する
ための制御を行う。また、移動ロボット１２−１，・・
・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎに関する目標位置を算
定し、そして移動ロボット１２−１，・・・，１２−
ｉ，・・・，１２−ｎのコントロールユニット１２ｄと
通信するものである。

【００８２】つまり、制御装置１０は、移動ロボット１
２−１，・・・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎの移動の
必要性に従う移動ロボット１２−１，・・・，１２−
ｉ，・・・，１２−ｎのタスク・プランニングおよび移
動の割り当てを遂行する。それは、移動ロボット１２−
１，・・・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎの移動の目標
位置の指示をスケジュールに組み込むために、移動ロボ
ット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎの
コントロールユニット１２ｄおよびレーザーポインター
１６のコントロールユニット１６ｄと通信し、移動ロボ
ット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎに
よる目標位置の検出および特定の要求を送り、そして環
境モデル内における移動ロボット１２−１，・・・，１
２−ｉ，・・・，１２−ｎの位置を最新に更新するもの
である。

【００８３】つまり、移動ロボット１２−１，・・・，
１２−ｉ，・・・，１２−ｎは、例えば、アセンブリー
・ステーション間などのような環境内において、対象物
を移送したり、あるいは対象物を点検したりするもので
ある。こうした移動ロボット１２−１，・・・，１２−
ｉ，・・・，１２−ｎはそれぞれ、特定の目標位置に対
し自律的に移動することができるようになされている。

【００８４】移動ロボット１２−１，・・・，１２−
ｉ，・・・，１２−ｎのセンサーユニット１２ａは、局
地的な環境を監視し、床面１４上の所定の色彩の光の目
印を検出し、かつその位置を特定するために機能する。

【００８５】センサーユニット１２ａは、光学センサー
（光学センサーとしては、例えば、カラーＣＣＤカメラ
や赤外線センサーなどがある。）から構成されており、
これは局地的な環境についての視覚的データを収集する
ためのものである。

【００８６】センサーユニット１２ａによって収集され
たデータは、コントロールユニット１２ｄ内で処理され
て床面１４上の所定の光の目印を検出し、そして当該光
の目印と当該移動体との相対座標を特定する。

【００８７】このセンサーユニット１２ａはまた、エン
コーダーまたは他のセンサーを含んでおり、これは共通
座標システムに関する移動ロボット１２−１，・・・，
１２−ｉ，・・・，１２−ｎの走行距離データを算出す
るためのものである。

【００８８】サーボユニット１２ｂは、ホイールサーボ
システムを含んでおり、コントロールユニット１２ｄか
ら出力された制御コマンドを実行するものである。

【００８９】このサーボユニット１２ｂは、制御コマン
ドにより指定された位置、方位および速度が達成される
ように動作する。

【００９０】コントロールユニット１２ｄは、センサー
ユニット１２ａおよびサーボユニット１２ｂから得られ
たデータを処理し、そして制御コマンドを出力し、当該
出力された制御コマンドは、上記したようにサーボユニ
ット１２ｂにより実行される。 コントロールユニット
１２ｄは、クライアント／サーバー通信方式ならびに無
線イーサネット（登録商標）によって制御装置１０と通
信するとともに、自分以外の他の移動ロボットと通信す
ることが可能となされている。

【００９１】以上の構成において、上記した移動体の光
誘導システムによる処理の概要について説明すると、こ
の移動体の光誘導システムは、クライアント／サーバー
方式を利用するとともに、制御装置１０の通信ユニット
と移動ロボット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・・，
１２−ｎの通信ユニット１２ｃあるいはレーザーポイン
ター１６の通信ユニット１６ｃとの間の通信の手法とし
て無線通信を用いている。

【００９２】即ち、この移動体の光誘導システムにおい
ては、レーザーポインター１６のレーザーユニット１６
ａにより所定の色彩のレーザー光を床面１４上に照射
し、当該床面１４上に光の目印を形成することにより、
当該光の目印の示す位置を移動ロボット１２−１，・・
・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎが移動すべき目標位置
とするものである。

【００９３】ここで、床面１４上に形成される光の目印
の位置は、所要のタスクや、移動ロボット１２−１，・
・・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎが移動する環境を示
す地図を表示した表示装置の画面上の所望の位置を、ユ
ーザー（人間）がマウスで「ポイント」および「クリッ
ク」する操作による設定に従って、制御装置１０のコン
トロールユニット１０ｃによって算定される目標位置の
数値座標に対応している。

【００９４】なお、この移動体の光誘導システムにおい
ては、単一のレーザーポインター１６により、環境内に
存在する多数の移動ロボット１２−１，・・・，１２−
ｉ，・・・，１２−ｎに関する目標位置を次々に指定す
ることが可能である。

【００９５】そして、移動ロボット１２−１，・・・，
１２−ｉ，・・・，１２−ｎは、センサーユニット１２
ａにより床面１４上に形成される光の目印を検出し、さ
らに、コントロールユニット１２ｄにより当該光の目印
の移動ロボット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・・，
１２−ｎに対する相対座標を求める。

【００９６】こうしたセンサーユニット１２ａならびに
コントロールユニット１２ｄを用いた視覚フィードバッ
クは、移動ロボット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・
・，１２−ｎが目標位置を正確に追尾することを保証す
るものである。

【００９７】即ち、この移動体の光誘導システムにおい
ては、オープンループ制御に代わる視覚フィードバック
に基づくクローズループの制御を用いているので、移動
ロボット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・・，１２−
ｎの位置決め精度を向上することができる。

【００９８】また、この移動体の光誘導システムによれ
ば、移動ロボット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・
・，１２−ｎが追尾すべき所望の通路を、レーザーポイ
ンター１６により連続する目標位置として指示すること
ができるものである。

【００９９】そして、この移動体の光誘導システムにお
いては、正確でない走行距離データに基づく位置の特定
は行わずに、移動ロボット１２−１，・・・，１２−
ｉ，・・・，１２−ｎがサーボユニット１２ｂによって
それぞれの目標位置に到達すると、環境内における移動
ロボット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・・，１２−
ｎの位置の特定がなされ、当該特定された位置に基づい
て環境モデル内における移動ロボット１２−１，・・
・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎの位置情報が最新の情
報に更新されることになる。

【０１００】次に、図１を参照しながら、この移動体の
光誘導システムにより実行される処理について説明する
が、図１において（Ｘ_ｗ，Ｙ_ｗ）は、共通座標システム
を表すものとする。

【０１０１】ここで、座標（ｘ_ｔ，ｙ_ｔ）は、移動ロボ
ット１２−ｉが移動すべき目標位置の座標であり、そし
て座標（ｘ_０，ｙ_０）はレーザーポインター１６の座標
であるものとする。

【０１０２】さらに、レーザーポインター１６は床面１
４から高さｈ_０に位置し、そして少なくとも２個の自由
度（θ_１，θ_２）を有するものとする。

【０１０３】そうすると、下記の式（１）および式
（２）からレーザーポインター１６の方位θ（θ＝（θ
_１，θ_２）^Ｔ）が得られれば、そのレーザーポインター
１６からの光のビームは床面上の座標（ｘ_ｔ，ｙ_ｔ）を
示すことになる。

【０１０４】 ｔａｎθ_１＝（ｙ_０−ｙ_ｔ）／（ｘ_０−ｘ_ｔ） ・・・ 式 （１） ｔａｎθ_２＝｛（ｘ_０−ｘ_ｔ）^２＋（ｙ_０−ｙ_ｔ）^２／ｈ_０｝^１／２ ・・ ・ 式（２） 移動ロボット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・・，１
２−ｎの目標位置を示すために、この移動体の光誘導シ
ステムは、下記のステップ１乃至ステップ６に示す基本
アルゴリズムに従って動作するものである。

【０１０５】ステップ１：制御装置１０のコントロール
ユニット１０ｃと移動ロボット１２−１，・・・，１２
−ｉ，・・・，１２−ｎのコントロールユニット１２ｄ
との間の通信を確立する。

【０１０６】ステップ２：制御装置１０のコントロール
ユニット１０ｃから、移動ロボット１２−１，・・・，
１２−ｉ，・・・，１２−ｎのコントロールユニット１
２ｄが新しい目標位置を処理するための準備を完了して
いるか否かを確認するための要求を送信する。

【０１０７】ステップ３：移動ロボット１２−１，・・
・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎのコントロールユニッ
ト１２ｄが新しい目標位置を処理するための準備を完了
している場合には、レーザーポインター１６を適切な方
位θに設定し、そうでなければステップ２へ戻る。

【０１０８】ステップ４：床面１４上に目標位置を表示
するために、レーザーポインター１６のレーザーユニッ
ト１６ａを駆動させて、床面１４上にレーザー光を照射
する。

【０１０９】ステップ５：移動ロボット１２−１，・・
・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎのコントロールユニッ
ト１２ｄによる床面１４上に表示された目標位置の検出
を確認すれば、レーザーポインター１６のレーザーユニ
ット１６ａの駆動を停止してレーザー光の照射を停止
し、そうでなければ移動ロボット１２−１，・・・，１
２−ｉ，・・・，１２−ｎのコントロールユニット１２
ｄによる床面１４上に表示された目標位置の検出の確認
または当該確認の失敗の応答を受信するまで待機する。

【０１１０】ステップ６：表示された目標位置を検出す
ることができない場合（上記した確認の失敗の応答）、
当該検出ができない理由の分析ならびにその補償、例え
ば、移動ロボット１２−１，・・・，１２−ｉ，・・
・，１２−ｎにより近接して目標位置を設定することな
どの補償を行う。

【０１１１】ステップ７：他の目標位置を設定しなけれ
ばならない場合には、ステップ２へ戻って処理を繰り返
し、そうでなければ停止する。

【０１１２】なお、上記した移動体の光誘導システムに
よれば、目標位置を設定する際の精度および信頼性を向
上することができる。

【０１１３】また、上記した移動体の光誘導システム
は、低価格で技術的に実現可能である。

【０１１４】なお、上記した実施の形態は、詳細な説明
は省略したが、クライアント／サーバー方式として、制
御装置１０のコントロールユニット１０ｃと移動ロボッ
ト１２−１，・・・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎのコ
ントロールユニット１２ｄとの通信に、ＴＣＰ／ＩＰお
よび無線イーサネット（登録商標）を使用することがで
きる。

【０１１５】また、上記した実施の形態において、ネッ
トワークを介して制御装置１０へ各種の情報を送信した
り、あるいは、ネットワークを介して制御装置１０から
各種の情報を受信するようにしてもよい。具体的には、
レーザーポインター１６を制御するための情報を、ネッ
トワークを介して制御装置１０へ送出するようにして、
この情報に基づいてレーザーポインター１６を制御する
ようにしてもよい。

【０１１６】また、上記した実施の形態においては、光
照射装置としてレーザーポインター１６を用いたが、こ
れに限られるものではないことは勿論であり、光照射装
置としては、ＬＥＤ、水銀灯あるいは蛍光灯などを用い
ることができる。

【０１１７】また、上記した実施の形態においては、光
の目印を形成して移動ロボットに目標位置を教示するレ
ーザーポインター１６を天井に設置するようにしたが、
これに限られるものではないことは勿論であり、ユーザ
ー（人間）が把持して自由に照射位置を変更することの
できる小型のレーザーポインターを用いるようにして、
ユーザーが手元で移動ロボットに目標位置を教示するよ
うにしてもよく、また、移動ロボット自体がレーザーポ
インターを有するようにして、他の移動ロボットに目標
位置を教示するようにしてもよい。さらには、ロボット
マニピュレータにレーザーポインターを搭載し、ロボッ
トマニピュレータの動作を制御することにより、レーザ
ーポインターの光の光軸を変更するようにしてもよい。

【０１１８】また、上記した実施の形態においては、所
定の色彩のレーザー光を用いて目標位置を教示するため
の光の目印としたが、これに限られるものではないこと
は勿論であり、光の目印としては、例えば、単にレーザ
ー光を照射するあるいは照射しないことにより得られる
もののほか、所定の特徴（例えば、上記した実施の形態
に示すレーザー光の色彩、当該レーザー光の照射領域の
形状、当該レーザー光の照射領域の輝度あるいは当該レ
ーザー光を点滅させる際の点滅の仕方やパターンなどの
照射態様などである。）を備えたレーザー光を照射する
ことにより得られるものでもよい。

【０１１９】なお、所定の特徴を備えた光を照射するこ
とにより光の目印を形成した場合には、複数の移動ロボ
ットのそれぞれに対して各移動ロボット毎に識別する特
徴（即ち、光の色彩、光の照射領域の形状、光を点滅さ
せる際の点滅の仕方などである。）を決めておくと、複
数の移動ロボットを各移動ロボット毎に別々の目標位置
を教示することができるようになる。

【０１２０】また、上記した実施の形態においては、レ
ーザーポインター、制御装置、移動ロボットがそれぞれ
通信ユニットを備えているので、通信ユニットを用いて
特定の移動ロボットに対して移動目標位置を教示するこ
とができるようになり、移動ロボット毎に識別する光の
色、光の照射領域の形状、光の点滅の仕方などを決めて
おき、複数の移動ロボットに別々の目標位置を教示する
ことができる。

【０１２１】

【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、従来の技術とは異なる手法により、移動ロ
ボットなどの移動体が移動する際の目標位置を設定する
ことのできる移動体の目標位置教示方法、移動制御方
法、光誘導方法および光誘導システムを提供することが
できるという優れた効果を奏する。

【０１２２】また、本発明は、以上説明したように構成
されているので、多数の移動ロボットなどの移動体が存
在する環境下において、各移動体が移動すべき目標位置
を設定する際に用いて好適な移動体の目標位置教示方
法、移動制御方法、光誘導方法および光誘導システムを
提供することができるという優れた効果を奏する。

【０１２３】また、本発明は、以上説明したように構成
されているので、複数の移動体が環境内に存在する際
に、その複数の移動体それぞれに別々の移動目標位置を
教示することができる移動体の目標位置教示方法、移動
制御方法、光誘導方法および光誘導システムを提供する
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】本発明による移動体の光誘導システムの実施の
形態の一例の概念構成説明図である。

【図２】図１に示す本発明による移動体の光誘導システ
ムの実施の形態の一例のブロック構成図である。

【図３】図２に示すブロック構成図のさらに詳細なブロ
ック構成図である。

【符号の説明】

１０ 制御装置 １０ａ ユーザーインターフェース １０ｂ 通信ユニット １０ｃ コントロールユニット １２−１，・・・，１２−ｉ，・・・，１２−ｎ
移動ロボット １２ａ センサーユニット １２ｂ サーボユニット １２ｃ 通信ユニット １２ｄ コントロールユニット １４ 床面 １６ レーザーポインター １６ａ レーザーユニット １６ｂ サーボユニット １６ｃ 通信ユニット １６ｄ コントロールユニット

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の環境内を移動可能とされた少なく
   とも１以上の移動体を有する移動体の目標位置教示方法
   において、 光照射装置により移動面上に光の目印を形成することに
   より、移動体が移動すべき目標位置を指し示すものであ
   る移動体の目標位置教示方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の移動体の目標位置教示
   方法において、 移動体が該移動体上に搭載した視覚装置を用いて前記移
   動面上に形成された光の目印を検出し、画像処理または
   信号処理によって、該光の目印で示された目標位置と該
   移動体の現在位置との相対位置関係を算出し、前記移動
   面上に形成された該光の目印に移動するように該移動体
   を制御するものである移動体の移動制御方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の移動体の移動制御方法
   において、 所定の移動体に対して前記光照射装置を用いながら目標
   位置を教示し、該移動体を該目標位置に誘導するもので
   ある移動体の光誘導方法。
4. 【請求項４】 所定の環境内を移動可能とされた少なく
   とも１以上の移動体を有する移動体の光誘導システムに
   おいて、 所定の移動面上における所望の領域に所定の光のビーム
   を照射して、前記移動面上における所望の領域に所定の
   光の目印を形成することによって移動体の目標位置を指
   し示す光照射手段と、 前記光照射手段の点灯／消灯の動作を制御することによ
   って前記移動面上への光の照射開始／照射停止を制御す
   るとともに、前記光照射手段から照射される光の光軸を
   前記移動面上の所望の位置上に指向させる光照射制御手
   段とを有する光による目標位置教示手段と、 前記移動面上に形成された所定の光の目印を視覚装置で
   検出する検出手段と、 前記検出手段の検出結果に従って、前記検出手段の検出
   対象とされた所定の光の目印と移動体との相対位置を特
   定して該相対位置を示す相対位置情報を生成する相対位
   置特定手段とを有する検出特定手段と、 前記動作教示手段による光の目印によって目標位置を示
   された移動体が、前記相対位置特定手段により生成され
   た相対位置情報に基づき目標位置に移動するように制御
   する移動制御手段とを有する移動体の光誘導システム。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の移動体の光誘導システ
   ムにおいて、さらに、 特定の移動体に対して移動目標位置を教示するための通
   信手段とを有する移動体の光誘導システム。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の移動体の光誘導システ
   ムにおいて、 前記検出特定手段は、所定の環境内を移動可能とされた
   少なくとも１以上の移動体にそれぞれ設けられているも
   のである移動体の光誘導システム。
7. 【請求項７】 請求項４、請求項５または請求項６のい
   ずれか１項に記載の移動体の光誘導システムにおいて、 前記光照射手段は、所定の位置に固定されているもので
   ある移動体の光誘導システム。
8. 【請求項８】 請求項４、請求項５または請求項６のい
   ずれか１項に記載の移動体の光誘導システムにおいて、 前記光照射手段は、移動体に搭載されているものである
   移動体の光誘導システム。
9. 【請求項９】 請求項４、請求項５または請求項６のい
   ずれか１項に記載の移動体の光誘導システムにおいて、 前記光照射手段は、ロボットマニピュレータに搭載され
   ており、 前記光照射制御手段は、前記ロボットマニピュレータの
   動作を制御することにより、前記光照射手段から照射さ
   れる光の光軸を前記移動面上の所望の位置上に指向させ
   るものである移動体の光誘導システム。
10. 【請求項１０】 請求項４、請求項５または請求項６の
    いずれか１項に記載の移動体の光誘導システムにおい
    て、 前記光照射手段は、ユーザー（人間）が身に付けてお
    り、ユーザー（人間）が直接に前記光照射手段を操作し
    て移動体の目標位置を教示することができるものである
    移動体の光誘導システム。
11. 【請求項１１】 請求項４、請求項５、請求項６、請求
    項７、請求項８、請求項９または請求項１０のいずれか
    １項に記載の移動体の光誘導システムにおいて、 前記光照射制御手段は、ネットワークを介して得た情報
    に基づいて前記光照射手段を制御するものである移動体
    の光誘導システム。
12. 【請求項１２】 所定の環境内を移動可能とされた少な
    くとも１以上の移動体を有する移動体の光誘導システム
    において、 所定の移動面上における所望の領域に所定の光のビーム
    を照射して、前記移動面上における所望の領域に所定の
    光の目印を形成することによって移動体の目標位置を指
    し示すものであって、人間によって把持され、該人間の
    操作によって光の光軸を前記移動面上の所望の位置上に
    指向させる光照射手段と、 前記移動面上に形成された所定の光の目印を視覚装置で
    検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に従っ
    て、前記検出手段の検出対象とされた所定の光の目印と
    移動体との相対位置を特定して該相対位置を示す相対位
    置情報を生成する相対位置特定手段とを有する検出特定
    手段と、 前記動作教示手段による光の目印によって目標位置を示
    された移動体が、前記相対位置特定手段により生成され
    た相対位置情報に基づき目標位置に移動するように制御
    する移動制御手段とを有する移動体の光誘導システム。