JP2006235878A - 自律移動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自律移動装置において、複数の自律移動装置が互いに他の自律移動装置の移動を予測して、自律移動装置同士が干渉によるデッドロック等を起こすことなく、全体として効率良く稼働することをことを可能とする。
【解決手段】自律移動装置１は、記憶手段１１と、走行手段１３と、走行経路を生成する経路生成手段１６と、障害物を回避しながら走行経路に沿って目的地まで移動するように走行手段１３を制御する走行制御手段１７と、他装置と情報の送受信を行う通信手段１８と、を備える。記憶手段１１には、各ノードと対になる待機位置が設定され、走行制御手段１７は、自律移動装置１が到達ノードから次の目標ノードに向かう際に他の自律移動装置の走行状態を制御装置２から取得し、他の自律移動装置が目標ノードの方向から到達ノードに向かって移動していると判断した場合、到達ノードと対になる待機位置で待機するように走行手段１３を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、搬送や警備等を行うため自律的に移動して稼働する自律移動装置に関する。

従来、自律移動装置の制御に関し、自律移動装置の稼働領域をブロックに分割するとともに、ノードの概念を取り入れて移動経路を生成し、その移動経路に沿って自律移動装置を稼働させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、複数の自律移動装置を走行制御する技術として、他の移動装置に道を譲る動作を行って他の移動装置の移動をスムーズにする自律移動システムが知られている。このようなシステムでは、移動装置が停留開始信号を検出して、予め記憶している他の移動移動体を回避するための停留領域に停留する（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−８５２７３号公報 特開平２００３−１４０７４７

しかしながら、上述した特許文献１に示されるような移動装置の制御においては、複数の自律移動装置が稼働する状況における制御を行うものではない。また、上述した特許文献２に示されるような自律移動システムにおいては、移動装置が他の移動装置や管理装置から停留開始信号を受けた時点で停留領域を決定し、決定した停留領域に移動することにより他の移動装置に道を譲るものである。従って、すれ違いが困難な狭い移動経路などにおける要所々々で、予め自ら道を譲る必要性の確認を行うことがないので、すれ違いのための停留動作がスムーズに行われない可能性がある。

本発明は、上記課題を解消するものであって、複数の自律移動装置が互いに他の自律移動装置の移動を予測して、自律移動装置同士が干渉によるデッドロック等を起こすことなく、全体として効率良く稼働できる自律移動装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、走行領域の地図情報及び走行のための各種パラメータを記憶する記憶手段と、障害物の位置や自己位置を認識するための環境情報を取得する環境情報取得手段と、走行を行うための走行手段と、前記記憶手段に記憶した地図情報と前記環境情報取得手段によって取得された環境情報とを照合して自己の位置を認識する自己位置認識手段と、走行領域内の目的地が与えられたときに予め前記記憶手段に設定されたノードを接続して現在地から目的地までの自己の走行経路を生成する経路生成手段と、前記自己位置認識手段の認識結果に基づいて自己位置を認識しつつ障害物を回避しながら前記経路生成手段によって生成された走行経路に沿って目的地まで移動するように前記走行手段を制御する走行制御手段と、他の装置と情報の送受信を行う通信手段と、を備えた自律移動装置であって、前記記憶手段には、前記ノードと対になる待機位置が設定されて記憶されており、前記走行制御手段は、当該自律移動装置がノードに到達してその到達ノードから次の移動目標である目標ノードに向かう際に他の自律移動装置の走行状態を前記通信手段によって取得して他の自律移動装置が前記目標ノードの方向から前記到達ノードに向かって移動していると判断した場合に、前記到達ノードと対になる待機位置で待機するとともに、前記他の自律移動装置が前記到達ノードに到達した後に前記目標ノードに向かうように前記走行手段を制御するものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の自律移動装置において、前記走行制御手段は、他の自律移動装置の走行状態の情報のうち現在もしくは直前に到達したノードと次に向かうノードの情報のみを取得して、前記他の自律移動装置が前記目標ノードの方向から前記到達ノードに向かって移動しているかどうかを判断するものである。

請求項３の発明は、請求項１に記載の自律移動装置において、前記走行制御手段は、他の自律移動装置の現在位置の座標情報を受信し、前記到達ノードと目標ノードのそれぞれから前記他の自律移動装置までの距離が、いずれも前記到達ノードと目標ノード間の距離以下である場合に、前記他の自律移動装置が前記目標ノードの方向から前記到達ノードに向かっていると判断するものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の自律移動装置において、前記走行制御手段は、当該自律移動装置が予め設定した特定のノードに到達した場合にのみ他の自律移動装置の走行状態を前記通信手段によって取得して待機すべきかどうかを判断するものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の自律移動装置において、前記走行制御手段は、当該自律移動装置及び他の自律移動装置と通信を行う制御装置からの待機すべきかどうかの指示に基づいて前記走行手段を制御するものである。

請求項６の発明は、請求項５のいずれかに記載の自律移動装置において、前記走行制御手段は、当該自律移動装置がノードに到達した際に前記通信手段を用いて前記制御装置に問い合わせを行い、前記制御装置からの待機すべきかどうかの指示に基づいて前記走行手段を制御するものである。

請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の自律移動装置において、前記走行制御手段は、当該自律移動装置がノードに接近し、そのノードからの距離が予め定めた距離に達したとき、そのノードに到達したとするものである。

請求項８の発明は、請求項１乃至請求項４、請求項６、及び請求項７のいずれかに記載の自律移動装置において、自己の識別記号を発信する発信部と、自己位置から一定距離内における他の自律移動装置により発信される識別記号を受信する受信部と、を備え、前記走行制御手段は、前記受信部が他の自律移動装置からの識別信号を受信した場合にのみ、前記通信手段を用いて前記他の自律移動装置の走行状態を取得して待機すべきかどうかを判断するものである。

請求項９の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の自律移動装置において、ノードに到達してその到達ノードから目標ノードに向かう際に、前記到達ノードから目標ノードに向かっている他の自律移動装置があり、かつ、前記他の自律移動装置が前記目標ノードと対になる待機位置に向かっている場合に、前記走行制御手段は、前記到達ノードと対になる待機位置で待機すべきと判断するものである。

請求項１の発明によれば、自律移動装置が、到達ノードに到達する毎に他の自律移動装置の移動を予測して待機位置での待機を行うので、複数台の自律移動装置が、狭い通路を移動する際に、互いが干渉して障害物となり動けなくなるデッドロック等を起こすことがなく、全体として効率良く稼働できる。また、各ノードに対して対になる待機位置が設定されているので、待機位置の決定を含む待機のための動作が迅速に行われる。

請求項２の発明によれば、最少の通信量により移動又は待機の判断をするので、情報処理が容易であり、多数の自律移動装置が稼働する場合においても通信が混雑することもない。

請求項３の発明によれば、他の自律移動装置に対する待機の判断を、ノード間の周辺に限定した領域における他の自律移動装置について行うので、効率的な待機の判断を行うことができる。

請求項４の発明によれば、走行経路が生成されている通路が狭い通路や広い通路の混在したものである場合、衝突回避動作の必要な通路においてだけ待機動作するように特定のノードを設定しておくことにより、自律移動装置の稼働をより効率的にできる。

請求項５の発明によれば、自律移動装置が待機の判断を行う必要がなく各自律移動装置における情報処理が簡単になる。

請求項６の発明によれば、待機判断が必要なときに指示を受け取ることができるので、制御装置から定期的に指示を受け取る場合に比べて、指示遅れによる無駄な動作を避けることができる。例えば、適切な待機指示により、次のノードに向かって移動開始した後に、行き先を変更して待機位置に向かう、ということがなくなり、効率的な動きができる。

請求項７の発明によれば、待機判断の時期を早めることができ、ノード上で判断のために停止する必要がなくなり、効率的な動きができる。

請求項８の発明によれば、一定距離内に限定された他の自律移動装置との通信によるので、無駄な通信を省いて現実に即した情報処理と待機判断を行って、効率的な動きができる。

請求項９の発明によれば、自己と他の自律移動装置の動きに加え、第３の自律移動装置の動きを予測して、全体的に効率的な稼働が可能となる。例えば、自律移動装置Ａ（自己）が到達したノード（到達ノード）から次のノード（目標ノード）に向かうとき、既に先行する他の自律移動装置Ｂが、目標ノードと対になる待機位置に向かっている場合、第３の自律移動装置Ｃの存在が予測できる。そこで、自律移動装置Ａは、到達ノードと対になる待機位置で待機することにより自律移動装置Ｃとすれ違うことができる。

以下、本発明の一実施形態に係る自律移動装置について、図面を参照して説明する。図１は、自律移動装置１のブロック構成と、複数台の自律移動装置１が制御装置２との通信を行いながら稼働する状況を模式的に示している。自律移動装置１は、走行領域の地図情報及び走行のための各種パラメータを記憶する記憶手段１１と、障害物の位置や自己位置を認識するための環境情報を取得する環境情報取得手段１２と、電池１３ａで駆動される走行を行うための走行手段１３と、記憶手段１１に記憶した地図情報と前記環境情報取得手段１２によって取得された環境情報とを照合して自己の位置を認識する自己位置認識手段１４と、走行領域内の目的地や走行のためのパラメータなどを入力するためのインターフェース１５と、走行領域内の目的地が与えられたときに予め前記記憶手段に設定されたノードを接続して現在地から目的地までの自己の走行経路を生成する経路生成手段１６と、自己位置認識手段１４の認識結果に基づいて自己位置を認識しつつ障害物を回避しながら経路生成手段１６によって生成された走行経路に沿って目的地まで移動するように走行手段１３を制御する走行制御手段１７と、他の装置と情報の送受信を行う通信手段１８と、を備えている。

インターフェース１５は、人が直接操作できるタッチパネルやキーボード、又は、人が遠隔操作できる通信手段などにより構成される。自律移動装置１は、インターフェース１５を介して目的地を指示されると、経路生成手段１６を用いて目的地までノードを接続して走行経路を生成し、移動を開始する。自律移動装置１の移動開始位置と目的地は、特に断らない限り、ともにノードであるとの前提で以下の説明を行う。

制御装置２は、複数台の自律移動装置１に対して共通に設けられた装置であり、各自律移動装置１に対して待機などの指示を行う。従って、複数の自律移動装置１とこの制御装置２によって、中央統合型のシステムが形成される。自律移動装置１は、このような中央統合型のシステムにおいて稼働する以外に、自律分散型のシステムにおいて稼働することもできる。そこで、以下では、まず、この制御装置２が関与するシステムで用いられる自律移動装置１について説明し、その後、制御装置２を用いないシステムで稼働する自律移動装置１について説明する。

記憶手段１１には、「経路情報」として、ノードとともに各ノードと対になる待機位置が設定されて記憶されている。この待機位置は、経路上で２台の自律移動装置１が互いにすれ違うときに、一方の自律移動装置１が他方の自律移動装置１に道を譲るため待機する位置として設けられている。表１に、ノード、待機位置情報の例を示す。

表１に示すように、ノード、待機位置、及び目的地の名称と位置座標が設定されて、これらが記憶手段に記憶されており、自律移動装置１は、これらのノードの中から特定のノードを選択して、現在地から目的地までの経路を生成する。従って、各ノードに対応する待機位置が同時に選択されて走行経路に関連づけられている。

図２（ａ）〜（ｂ）を参照して、２台の自律移動装置１（自律移動装置Ａ，Ｂとする）が上述の待機位置を利用して互いにすれ違う状況を説明する。図２（ａ）には、走行経路の一部のみが示されている。壁や走行禁止区域の境界を表す境界線４に囲まれた領域が走行可能領域として設定され、走行経路１０は、この走行可能領域内の座標点により設定されたノードｎ０〜ｎ４等を接続することによって生成されている。自律移動装置１は、基本的には各ノード間を結ぶ直線路を目安にして走行し、対向物や障害物を回避するため停止したり、ノード間の直線路から外れたりしながら自律的に移動する。各ノードｎ０〜ｎ４等には、各ノードに近接して、かつ、他の自律移動装置１とのすれ違いが可能な通路を確保できる位置に、待機位置ｗ０〜ｗ４等が設定されている。

上述の図２（ａ）に示す状況において、自律移動装置Ａは、ノードｎ０からノードｎ１に向けて移動中であり、自律移動装置Ｂは、ノードｎ２に到達して、次のノードｎ１に向かおうとしている。上記状態から一定時間経過後の様子を示す図２（ｂ）において、自律移動装置Ａがノードｎ１に到達した時点で、自律移動装置Ｂが、ノードｎ２を出発してノードｎ１に向かっている。このような状況で、自律移動装置Ａがノードｎ１を出発して、ノードｎ２に向かうと、走行可能領域が狭くてすれ違う余裕のないノードｎ１とノードｎ２の間の経路上で２台の自律移動装置Ａ，Ｂが遭遇して立ち往生するデッドロック状態となってしまう。

上述のデッドロックを避けるため、図２（ｃ）に示すように、自律移動装置Ａは、ノードｎ１と対になるように設けられた待機位置ｗ１に移動して待機（停止）し、自律移動装置Ｂによるノードｎ１の通過を待つ。そして、図２（ｄ）に示すように、自律移動装置Ａは、待機位置ｗ１で自律移動装置Ｂの通過を確認した後に、ノードｎ１からノードｎ２に向けて移動を開始する。

次に、制御装置２について説明する。上述の自律移動装置Ａの行う待機位置ｗ１における待機の動作は、複数台の自律移動装置１に対して共通に設けられた制御装置２（図１）からの指示によって行われる。制御装置２は、ある自律移動装置１（自律移動装置Ａとする）が、移動中に経路上のいずれかのノードに到達した時（以下、そのノードを、「到達ノード」と呼ぶ）、他の自律移動装置１の装置状態をもとに、自律移動装置Ａに対する待機指示を行うかどうか判断する。制御装置２は、例えば、上述の図２（ｂ）に示した状況において、このような判断の結果、自律移動装置Ａに待機指示を行う。

制御装置２による判断の方法として、各自律移動装置１の位置を特定するノードと装置の移動停止等の状態のみに注目する方法を用いることができる。より高度な方法として、各自律移動装置１の位置座標まで考慮する方法を用いることができる。ここでは、扱う情報が少なくて簡単な手順で判断できる前者の方法について説明し、後者の方法については後述する。制御装置２は、このような待機指示の判断のために、各自律移動装置１の状態を示す「装置情報」を定期的に更新して保持している。表２に、自律移動装置状態表を装置情報の例として示す。

表２の装置情報は、（１）各自律移動装置１を識別する記号ＩＤ（例えばＡ，Ｂなど）、（２）各自律移動装置１の状態（停止、移動、待機）、（３）各自律移動装置１の位置を特定するノードである到達ノードと目標ノード、等からなる。「到達ノード」は、上述したように自律移動装置１が到達したノードである。この場合、「到達」の定義として、自律移動装置１がノードに接近し、そのノードからの距離が予め定めた距離に達したとき、そのノードに到達した、とする。また、「目標ノード」は、自律移動装置１が、到達ノードから次に向かうノードである。

各自律移動装置１の位置は、表２の装置情報を用いて、その状態が「停止」又は「移動」の場合は、到達ノードと目標ノードの間の位置であり、その状態が「待機」の場合は、到達ノードと対になる待機位置の位置である、と決定される。ここでは、その位置座標までは考慮されない。

上述の情報の更新は、各自律移動装置１の通信手段１８を介した通信を経て行われる。各自律移動装置１は、自己の装置情報、すなわち、上述したように、（１）自己識別記号ＩＤ、（２）装置状態、（３）到達及び目標ノード、を記憶手段１１に記憶しており、定期的に又は状態が変化したときに、その装置情報を制御装置２に送信する。制御装置２は、稼動中の各自律移動装置１からの装置情報をまとめて、表２に示すように記憶する。また制御装置２は、各自律移動装置１の装置情報における「目標ノード」が変化すると、表２において、それまで「目標ノード」としていたノードを「到達ノード」とし、通信によって得られた新しいノードを「目標ノード」とする置き換えを行う。

制御装置２は、各自律移動装置１から送られてくる装置情報を常時監視しており、例えば自律移動装置Ａについて、（ａ）その目標ノードが変化した場合、又は、（ｂ）待機中の場合、表２の自律移動装置状態表から、以下の条件（１）（２）に適合する他の自律移動装置１を検索する。

条件（１）「他の自律移動装置１が、自律移動装置Ａの到達ノードを自己の目標ノードとし、自律移動装置Ａの目標ノードを到達ノードとしている。」すなわち、この条件では、自律移動装置Ａの前方から自律移動装置Ａの方に向かって移動する自律移動装置１を検索することになる。

条件（２）「他の自律移動装置１が、自律移動装置Ａの目標ノード又は目標ノードと対になる待機位置にいるか、又は目標ノードと対になる待機位置に向かっている。」すなわち、この条件では、自律移動装置Ａが行こうとしている行先の回りで停止しているか、又は待機のための移動をしている自律移動装置１を検索することになる。

制御装置２は、検索の結果、上記条件（１）又は（２）に適合する自律移動装置１が見つかると、自律移動装置Ａに対して、以下の指示を行う。まず、上述の（ａ）の場合、つまり、自律移動装置Ａの目標ノードが変化した場合には、自律移動装置Ａに「到達ノード」と対になる待機位置に向かうように待機指示を出す。待機位置に向かう指示を受けた自律移動装置Ａは、上記待機位置を当面の移動先として移動する。このとき、自律移動装置Ａは、ＩＤを「Ａ」、状態を「移動」、目標ノードを「待機位置」とする装置情報を制御装置２に送る。このとき、制御装置２は、表２の自律移動装置状態表における自律移動装置Ａの「到達ノード」の情報は変更しない。自律移動装置Ａは、待機位置に到達すると、「目標ノード」を変更して、ＩＤを「Ａ」、状態を「待機」、目標ノードを「待機を開始する前に向かっていた目標ノード」とする装置情報を制御装置２に送る。

また、上述の（ｂ）の場合、つまり自律移動装置Ａが待機中の場合には、他の自律移動装置１がいるので、制御装置２は、特に指示を与えず、従って、自律移動装置Ａはその待機位置において、そのまま待機を続ける。

また、制御装置２は、上記（１）（２）の条件に適合する自律移動装置１がない場合であって、上述の（ａ）つまり自律移動装置Ａの目標ノードが変化した場合には、自律移動装置Ａに特に指示を与えず、従って、自律移動装置Ａは、最終の「目標ノード」に向かって移動する。また、同様に上述の（ｂ）つまり自律移動装置Ａが待機中の場合、制御装置２は、自律移動装置Ａに対して目標ノードに向かって移動するように指示する。このように、走行経路に待機位置を設定し、各自律移動装置１に対して指示を行う制御装置２を用いることにより、複数の自律移動装置１が、互いに他の自律移動装置１の移動の予測に基づいて稼働でき、自律移動装置１同士の干渉によるデッドロック等が起らず、複数の自律移動装置１の全体が効率良く稼働する。

ところで、上述では、ノードと装置状態のみに注目する方法を用いているので、全ての自律移動装置１について、到達ノードと目標ノードが確定していることを前提としている。しかし、到達ノードが不明という事態が起こり得る。例えば、自律移動装置１の立ち上げ（すなわち電源投入）直後の稼働開始時では、目的地と走行経路が決まり、直近のノード、すなわち目標ノードが決まっていても、到達ノードは未定義である。そこで、各自律移動装置１の現在位置の座標、及び各ノードの座標を用いて、各自律移動装置１に対する待機の判断を行う（後者の）方法について、以下に説明する。

表３に、上述の位置座標を用いる方法のための装置情報の例を示す。制御装置２に送信される各装置の装置情報には、表３に示すように、装置座標の情報が追加されている。

表３に示される自律移動装置Ａと自律移動装置Ｂのノードを見ると、自律移動装置Ａの到達ノードはノードｎ１、目標ノードはノードｎ２であり、自律移動装置Ｂの到達ノードは不明であり、目標ノードはノードｎ１である。このノードの関係からすると、自律移動装置Ｂは、自律移動装置Ａの現在の到達ノードｎ１に向かって進んでいることが分かる。

しかしながら、図３（ａ）〜（ｂ）に示すように、上述の自律移動装置Ａ，Ｂの位置の関係は、複数の場合が想定される。例えば、図３（ａ）の状態では、自律移動装置Ａと、自律移動装置Ｂは、互いに逆方向に進んでいるが、すれ違うことがない。また、図３（ｂ）の状態では、いまからすれ違うことが確実で、自律移動装置Ａは待機位置で待機する必要がある。また、図３（ｃ）の状態では、両者が略同方向に進んでいるため、すれ違うことがない。このように、到達ノードと目標ノードの関係からだけでは、自律移動装置Ａ，Ｂの位置の詳細関係は、不明である。

そこで、装置座標を参照することにより、このような不明の問題に対処する。すなわち、自律移動装置Ａと自律移動装置Ｂの位置座標が分かれば、自律移動装置Ｂの移動方向は位置座標が既知のノードｎ１と分かっているので、両装置の相対位置と動きの方向が全て判明する。このように装置座標を参照して、到達ノードが不明という事態に対応できると共に、無駄な待機動作が少ない、より効率的な稼働ができる。

なお、上述において、制御装置２は、定期的に、かつ一方的に各自律移動装置１に対して、待機の指示を発する旨説明している。すなわち、各自律移動装置１と制御装置２が定期的に通信を行い、制御装置２が、その通信の結果を見て、いずれかの自律移動装置１の目標ノードが変わったことを検知し、その自律移動装置１を待機させるかどうか判断して指示を出している。しかしながら、通信を定期的に行うだけでは通信周期の遅れを生じる場合があり、待機指示のための通信が遅れて、次のノードに向けて移動開始した後に、行き先を変更して待機位置に向かう、ということが起こり得る。そこで、各自律移動装置１がノードに到達した際に通信の周期でなくとも、制御装置２に対して、走行制御手段１７が通信手段１８を介して制御装置２に問い合わせを行うこととする。これにより、制御装置２からの待機すべきかどうかの指示を適宜受け取り、その指示に基づいて走行手段１３を制御することができる。

各自律移動装置１から制御装置２に問い合わせを行うことにより、待機判断が必要なときに指示を受け取ることができるので、制御装置２から定期的に指示を受け取る場合に比べて、指示遅れによる無駄な動作を避けて、より効率的な動きができる。

次に、図４を参照して、複数台の自律移動装置１が相互に通信を行いながら稼働する実施形態を説明する。図４に示す各自律移動装置１は、上述の制御装置２からの指示によって稼働するいわゆる中央統合型のシステムとは異なり、各自律移動装置１が相互に通信を行いながら自ら待機位置に待機するための判断を行う、いわゆる自律分散型のシステムを構成している。

図４に示す自律移動装置１は、走行制御手段１７が待機判断部１９を備えており、この点が図１に示した自律移動装置１と異なっている。待機判断部１９は、自律移動装置１があるノードに到達したときに、走行制御手段１７のもとで、他の自律移動装置１の装置情報を調べて、待機位置に待機すべきかどうかの判断を行う。各自律移動装置１は、このような判断を各ノード到達時に行って、デッドロックのない自律的な移動を行う。

また、走行制御手段１７は、通信手段１８を介して、他の自律移動装置１と（制御装置２を介さずに）直接通信を行い、自己の装置情報の他に、他の自律移動装置１の装置情報を取得して、記憶手段１１に記憶する。待機判断部１９は、上記判断のために、記憶手段１１に記憶された装置情報を用いる。

この待機すべきとの判断を行う状況とその後の自律移動装置１の動きは、上述の制御装置２による判断の場合と同様である。すなわち、走行制御手段１７は、自律移動装置１がノードに到達してその到達ノードから目標ノードに向かう際に、他の自律移動装置１の走行状態を通信手段１８によって取得し、待機判断部１９を用いて、他の自律移動装置１が目標ノードの方向から到達ノードに向かって移動していると判断した場合に、到達ノードと対になる待機位置で待機するとの判断を行う。そして、走行制御手段１７は、他の自律移動装置１が到達ノードに到達した後に、目標ノードに向かうように走行手段１３を制御する。

上述の待機位置に待機すべきかどうかの判断は、他の自律移動装置１の走行状態の情報のうち現在もしくは直前に到達したノード（到達ノード）と次に向かうノード（目標ノード）の情報のみを取得して、他の自律移動装置１が、自己の目標ノードの方向から到達ノードに向かって移動しているかどうかを判断するだけでよい。

また、予め特定のノードを設定しておき、自律移動装置１が、その特定ノードに到達した場合にのみ、他の自律移動装置１の走行状態を通信手段１８によって取得し、待機判断部１９によって待機すべきかどうかを判断するようにしてもよい。特定のノードとしては、例えば、狭い通路に形成された走行経路のノードや、混雑する走行経路におけるノードである。通路が広く、従って、自律移動装置１同士のすれ違いが容易であるような走行経路におけるノードでは、待機すべきかどうかの判断を省略することができる。

また、自律移動装置１が、あるノードに到達してその到達ノードから目標ノードに向かう際に、その到達ノードから同じ目標ノードに向かっている他の自律移動装置１があり、かつ、他の自律移動装置１が目標ノードと対になる待機位置に向かっている場合に、走行制御手段１７は、到達ノードと対になる待機位置で待機すべきと判断する。

上述のような判断によれば、自律移動装置１が、自己と他の自律移動装置１の動きに加え、第３の自律移動装置１の動きを予測して移動することになり、複数の自律移動装置１が全体的に効率的に稼働できる。例えば、自律移動装置Ａ（自己）が到達したノード（到達ノードｎ１）から次のノード（目標ノードｎ２）に向かうとき、既に先行する他の自律移動装置Ｂが、目標ノードｎ２と対になる待機位置ｗ２に向かっている場合、第３の自律移動装置Ｃの存在が予測できる。そこで、到達ノードｎ１と対になる待機位置ｗ１に向かうことにより、自律移動装置Ｃと、効率的にすれ違うことができる。

次に、図５を参照して、各自律移動装置１の位置座標が分かっている場合の、他の自律移動装置１の検索について説明する。図５において、自律移動装置Ａは、到達ノードｎ１に達して、目標ノードｎ２に向かおうとしている。自律移動装置Ｂは、ノードｎ１とノードｎ２の近傍に位置している。この場合、自律移動装置Ａの走行制御手段１７は待機判断部１９を用いて、他の自律移動装置Ｂの現在位置の座標情報を通信手段１８によって受信し、自己の到達ノードｎ１と目標ノードｎ２のそれぞれから自律移動装置Ｂまでの距離ｄ１，ｄ２を求める。待機判断部１９は、これらの距離ｄ１，ｄ２が、いずれも到達ノードｎ１と目標ノードｎ２間の距離ｄ以下（ｄ１，ｄ２≦ｄ）である場合に、他の自律移動装置Ｂが目標ノードｎ２の方向から到達ノードｎ１に向かって接近していると判断する。

上述の、ｄ１，ｄ２≦ｄ、となる領域は、図５における半径ｄの円が距離ｄだけ隔てて重なった領域Ｓである。ノード間の距離によって定義されるこのような領域Ｓを用いて、他の自律移動装置１の接近を判断することにより、自己の後方から接近する他の自律移動装置１や、自己の走行に影響しない遠方に位置する他の自律移動装置１を無視することができ、効率的な判断に基づく自律移動ができる。

次に、図６を参照して、自律移動装置１のさらに他の例を説明する。この自律移動装置１は、上述の図４に示した自律移動装置１が、さらに、自己の識別記号を発信する識別記号発信部３１と、自己位置から一定距離内における他の自律移動装置１により発信される識別記号を受信する識別記号受信部３２と、を備えたものである。

このような自律移動装置１は、一定距離、例えば、ノード間程度の距離であれば到達する無線送信手段として識別記号発信部３１を持ち、各自律移動装置１が、この識別記号発信部３１によって自己の識別記号ＩＤを送信し続ける。各自律移動装置１は他の自律移動装置から送られてくる識別記号を受信する手段として識別記号受信部３２を持ち、他の自律移動装置の識別記号ＩＤを受信すると、例えば、識別記号の小さい自律移動装置Ａが識別記号の大きい自律移動装置Ｂに対して通信を確立して自己の座標と到達及び目標ノードを送信する。

走行制御手段１７は、識別記号受信部３２が他の自律移動装置１からの識別信号を受信した場合にのみ、通信手段１８を用いて他の自律移動装置１の走行状態を取得し、待機判断部１９によって待機すべきかどうかを判断する。また、走行制御手段１７は、その判断の結果を、適宜他の自律移動装置１に向けて送信する。このような通信方法と待機のための判断によれば、一定距離内に限定された他の自律移動装置１との通信によるので、各自律移動装置１は、無駄な通信を省いて現実に即した情報処理と待機判断を行って、効率的な動きができる。

次に、以下に示す（ケース１）〜（ケース４）により、２台の自律移動装置の相互位置関係、両装置におけるその時点で到達及び目標ノード、及び、両装置の存在場所とに基づく待機又は移動の判断を説明する。ここで、上述したように、識別記号の小さい自律移動装置Ａが識別記号の大きい自律移動装置Ｂに対して通信を確立して自己の座標と目標ノードを装置情報として送信したとする。この場合、自律移動装置Ｂが判断を行うとともに、自律移動装置Ａに対して待機等の指示を行うものとする。なお、ある自律移動装置が、他の自律移動装置の識別記号ＩＤを受信しない場合であって、移動中の場合はその移動を続け、待機中であれば、目標ノードへの移動を開始する。

（ケース１）
図７（ａ）（ｂ）を参照して、ケース１を説明する。このケースは、図６に示した自律移動装置である自律移動装置Ａ，Ｂがノード間において遭遇した例である。図７（ａ）（ｂ）において、自律移動装置Ａは、到達ノードｎ１から目標ノードｎ２に向かっている。自律移動装置Ｂは、このノード情報と自律移動装置Ａの位置座標を得る。

自律移動装置Ａの装置情報を得た自律移動装置Ｂは、次の条件（１ａ）〜（１ｄ）が満足される場合に、自律移動装置Ａに自律移動装置Ａの到達ノードｎ１と対になる待機位置ｗ１に向かうように指示し、自律移動装置Ｂはノードｎ１に向かう。これは、図７（ａ）に示される状況である。待機位置に近い自律移動装置Ａが、太い黒矢印で示すように、待機位置ｗ１に向けてバックする。

条件（１ａ）「自律移動装置Ａの目標ノードｎ２が自律移動装置Ｂの到達ノード」、
条件（１ｂ）「自律移動装置Ｂと自律移動装置Ａの目標ノードｎ２との距離ｄ２、及び自律移動装置Ｂと自律移動装置Ａの到達ノードｎ１との距離ｄ１の２つの距離ｄ１，ｄ２が、自律移動装置Ａの目標ノードｎ２と到達ノードｎ１との距離ｄよりも小（ｄ１，ｄ２＜ｄ）」、
条件（１ｃ）「自律移動装置Ａと自律移動装置Ａの目標ノードｎ２との距離ｄ４が、自律移動装置Ｂと自律移動装置Ａの目標ノードｎ２との距離ｄ２より大（ｄ２＜ｄ４）」、
条件（１ｄ）「自律移動装置Ｂと自律移動装置Ａの目標ノードｎ２との距離ｄ２が、自律移動装置Ａと自律移動装置Ａの到達ノードｎ１との距離ｄ３より大（ｄ２＞ｄ３）」。

上述の条件について補足説明する。条件（１ａ）は、自律移動装置Ａ，Ｂが互いに逆向きに進んでいることを示す。条件（１ｂ）は、自律移動装置Ａ，Ｂがともにノードｎ１，ｎ２の間にいることを示す。条件（１ｃ）は、自律移動装置Ａ，Ｂが、まだすれ違っていないことを示す。条件（１ｄ）は、自律移動装置Ａ，Ｂの両者全体が、ノードｎ１に近いことを示す。

また、上記の条件（１ａ）〜（１ｃ）に加え、次の条件（１ｅ）が満足される場合に、自律移動装置Ｂは、自律移動装置Ｂの到達ノード（ノードｎ２）と対になる待機位置ｗ２に向かい、自律移動装置Ａには指示を出さない。従って、自律移動装置Ａは、その目標ノードｎ２に向けて移動を続ける。これは、図７（ｂ）に示される状況である。待機位置に近い自律移動装置Ｂが、太い黒矢印で示すように、待機位置ｗ２に向けてバックする。

条件（１ｅ）「自律移動装置Ｂと自律移動装置Ａの目標ノードｎ２との距離ｄ２が、自律移動装置Ａと自律移動装置Ａの到達ノードｎ１との距離ｄ３以下（ｄ２≦ｄ３）」。この条件（１ｅ）は、自律移動装置Ａ，Ｂの両者全体が、ノードｎ２に近いことを示す。

（ケース２）
次に、図８（ａ）（ｂ）を参照して、ケース２を説明する。このケースは、自律移動装置Ａ，Ｂが、同じノード間にいるが互いに同じ方向に向かっている点が、上述の（ケース１）の場合とは異なり、他の条件は同様である。自律移動装置Ｂは、次の条件（２ａ）〜（２ｃ）が満足される場合に、自律移動装置Ｂの到達ノードｎ１と対になる待機位置ｗ１に向かい、自律移動装置Ａには指示を出さない。従って、自律移動装置Ａは、その目標ノードｎ２に向けて移動を続ける。これは、図８（ａ）に示される状況である。同じ目標ノードに向けて同じ方向に進む２台の自律移動装置があるとき、目標ノードに近い自律移動装置がそのまま進む。そこで、目標ノードから遠い自律移動装置Ｂが、太い黒矢印で示すように、待機位置ｗ１に向けてバックする。

条件（２ａ）「自律移動装置Ａの目標ノードｎ２が自律移動装置Ｂの目標ノード」、
条件（２ｂ）「自律移動装置Ｂと自律移動装置Ａの目標ノードｎ２との距離ｄ２、及び自律移動装置Ｂと自律移動装置Ａの到達ノードｎ１との距離ｄ１の２つの距離ｄ１，ｄ２が、自律移動装置Ａの目標ノードｎ２と到達ノードｎ１との距離ｄよりも小（ｄ１，ｄ２＜ｄ）」、
条件（２ｃ）「自律移動装置Ｂと自律移動装置Ａの目標ノードｎ２との距離ｄ２が、自律移動装置Ａと自律移動装置Ａの目標ノードｎ２との距離ｄ４より大（ｄ２＞ｄ４）」。

また、上記の条件（２ａ）（２ｂ）に加え、次の条件（２ｄ）が満足される場合に、自律移動装置Ｂは、自律移動装置Ａに自律移動装置Ａの到達ノードｎ１と対になる待機位置ｗ１に向かうように指示し、自律移動装置Ｂは、自律移動装置Ｂの目標ノードｎ２に向かう。これは、図８（ｂ）に示される状況である。目標ノードから遠い自律移動装置Ａが、太い黒矢印で示すように、待機位置ｗ１に向けてバックする。

条件（２ｄ）「自律移動装置Ｂと自律移動装置Ａの目標ノードｎ２との距離ｄ２が、自律移動装置Ａと自律移動装置Ａの目標ノードｎ２との距離ｄ４以下（ｄ２≦ｄ４）」。上述の条件（２ａ）（２ｂ）と（２ｃ）又は（２ｄ）に基づく判断は、２つのノード間に１台だけ自律移動装置が存在するように台数制限をするものであり、これにより、第３の自律移動装置が関与した場合の混乱を避けることができる。

（ケース３）
次に、図９を参照して、ケース３を説明する。このケースは、（ケース２）と同様に、自律移動装置Ａ，Ｂが、同じノード間にいて、ともに同じ方向に向かっている例である。そして、以下の条件（３ａ）（３ｂ）が満足される場合、自律移動装置Ｂは到達ノードｎ１と対になる待機位置ｗ１に向かう。

条件（３ａ）「自律移動装置Ａが自律移動装置Ｂの目標ノードｎ２におり」、
条件（３ｂ）「自律移動装置Ａの目標ノードが自律移動装置Ｂの到達ノードｎ１ではない」。

条件（３ａ）（３ｂ）から、自律移動装置Ａ，Ｂが同方向に移動することが分かる。このケース３における自律移動装置Ｂの行動は、目標ノードｎ２にそのまま進んだときに、第３の自律移動装置が目標ノードｎ２に来た場合、自律移動装置Ａが待機位置ｗ２に行くと、自律移動装置Ｂの行き場がなくなる、という事態を回避するものである。そこで、目標ノードから遠い自律移動装置Ｂが、太い黒矢印で示すように、待機位置ｗ１に向けてバックする。

（ケース４）
次に、図１０（ａ）（ｂ）を参照して、ケース４を説明する。このケースは、自律移動装置Ａ，Ｂが、同じノード間（ノード位置、待機位置を含む）にいて、互いの移動方向が同じ場合と異なる場合の両方がある例である。そして、以下の条件（４ａ）（４ｂ）が満足される場合、自律移動装置Ｂはそのまま目標モードｎ２に向う。これは、図１０（ａ）に示される状況である。また、以下の条件（４ａ）（４ｃ）が満足される場合、自律移動装置Ｂは到達ノードｎ１と対になる待機位置ｗ１に向かう。これは、図１０（ｂ）に示される状況である。

条件（４ａ）「自律移動装置Ａが自律移動装置Ｂの目標ノードｎ２と対になる待機位置ｗ２にいる」、
条件（４ｂ）「自律移動装置Ａの目標ノードが自律移動装置Ｂの到達ノードｎ２である」、
条件（４ｃ）「自律移動装置Ａの目標ノードが自律移動装置Ｂの到達ノードｎ２以外であるである」。

条件（４ａ）（４ｂ）から、自律移動装置Ａ，Ｂが逆方向に移動することが分かる。この場合、自律移動装置Ａは、自律移動装置Ｂによる目標ノードｎ２の通過を、待機位置ｗ２において待っているので、自律移動装置Ｂは、太い黒矢印で示すように、目標ノードｎ２に向けて移動する。また、条件（４ａ）（４ｃ）から、自律移動装置Ａ，Ｂが同方向に移動することが分かる。この場合、自律移動装置Ａは、第３の自律移動装置をやり過ごすため、待機位置ｗ２にいるので、自律移動装置Ｂは、太い黒矢印で示すように、待機位置ｗ１に向けてバックする。

なお、本自律移動装置１における、走行制御手段１７、記憶手段１１、経路生成手段１６、待機判断部１９等は、ＣＰＵやメモリや外部記憶装置や表示装置や入力装置などを備えた一般的な構成を備えた電子計算機、及びその上のプロセス又は機能の集合として構成することができる。また、環境情報取得手段１２は、レーザレーダや超音波センサ等を用いて構成できる。自己位置認識のために、走行手段１３にエンコーダ等を設けてその出力を用いることができる。また、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。なお、上述の図７乃至図１０において示した各自律移動装置の相互位置や走行位置は、一例であり、各自律移動装置は、これらの例に限られず自己位置を認識しつつ障害物を回避しながらノード間を移動する。

本発明の自律移動装置のブロック構成及び使用状況を示す模式図。 （ａ）〜（ｄ）はノード及び待機位置が設定された経路に沿って移動する２台の同上装置が待機位置を利用して互いにすれ違う状況を説明する平面図。 （ａ）〜（ｂ）は１つのノードに関与する２台の自律移動装置の相互関係を説明する平面図。 本発明の自律移動装置の他の例のブロック構成及び使用状況を示す模式図。 本発明の自律移動装置のさらに他の例のブロック構成図。 同上装置が行う他の自律移動装置の認識方法を説明する平面図。 （ａ）（ｂ）はノード間において遭遇した２台の同上装置の動作の例を説明する平面図。 （ａ）（ｂ）はノード間において遭遇した２台の同上装置の動作の他の例を説明する平面図。 ノード間において遭遇した２台の同上装置の動作の他の例を説明する平面図。 （ａ）（ｂ）はノード間において遭遇した２台の同上装置の動作のさらに他の例を説明する平面図。

符号の説明

１ 自律移動装置
２ 制御装置
１０ 走行経路
１１ 記憶手段
１２ 環境情報取得手段
１３ 走行手段
１４ 自己位置認識手段
１６ 経路生成手段
１７ 走行制御手段
１８ 通信手段
３１ 識別記号発信部
３２ 識別記号受信部
ｎ０〜ｎ４ ノード
ｗ０〜ｗ４ 待機位置

Claims (9)

1. 走行領域の地図情報及び走行のための各種パラメータを記憶する記憶手段と、障害物の位置や自己位置を認識するための環境情報を取得する環境情報取得手段と、走行を行うための走行手段と、前記記憶手段に記憶した地図情報と前記環境情報取得手段によって取得された環境情報とを照合して自己の位置を認識する自己位置認識手段と、走行領域内の目的地が与えられたときに予め前記記憶手段に設定されたノードを接続して現在地から目的地までの自己の走行経路を生成する経路生成手段と、前記自己位置認識手段の認識結果に基づいて自己位置を認識しつつ障害物を回避しながら前記経路生成手段によって生成された走行経路に沿って目的地まで移動するように前記走行手段を制御する走行制御手段と、他の装置と情報の送受信を行う通信手段と、を備えた自律移動装置であって、
   前記記憶手段には、前記ノードと対になる待機位置が設定されて記憶されており、
   前記走行制御手段は、当該自律移動装置がノードに到達してその到達ノードから次の移動目標である目標ノードに向かう際に他の自律移動装置の走行状態を前記通信手段によって取得して他の自律移動装置が前記目標ノードの方向から前記到達ノードに向かって移動していると判断した場合に、前記到達ノードと対になる待機位置で待機するとともに、前記他の自律移動装置が前記到達ノードに到達した後に前記目標ノードに向かうように前記走行手段を制御することを特徴とする自律移動装置。
2. 前記走行制御手段は、他の自律移動装置の走行状態の情報のうち現在もしくは直前に到達したノードと次に向かうノードの情報のみを取得して、前記他の自律移動装置が前記目標ノードの方向から前記到達ノードに向かって移動しているかどうかを判断することを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
3. 前記走行制御手段は、他の自律移動装置の現在位置の座標情報を受信し、前記到達ノードと目標ノードのそれぞれから前記他の自律移動装置までの距離が、いずれも前記到達ノードと目標ノード間の距離以下である場合に、前記他の自律移動装置が前記目標ノードの方向から前記到達ノードに向かっていると判断することを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
4. 前記走行制御手段は、当該自律移動装置が予め設定した特定のノードに到達した場合にのみ他の自律移動装置の走行状態を前記通信手段によって取得して待機すべきかどうかを判断することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の自律移動装置。
5. 前記走行制御手段は、当該自律移動装置及び他の自律移動装置と通信を行う制御装置からの待機すべきかどうかの指示に基づいて前記走行手段を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の自律移動装置。
6. 前記走行制御手段は、当該自律移動装置がノードに到達した際に前記通信手段を用いて前記制御装置に問い合わせを行い、前記制御装置からの待機すべきかどうかの指示に基づいて前記走行手段を制御することを特徴とする請求項５に記載の自律移動装置。
7. 前記走行制御手段は、当該自律移動装置がノードに接近し、そのノードからの距離が予め定めた距離に達したとき、そのノードに到達したとすることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の自律移動装置。
8. 自己の識別記号を発信する発信部と、自己位置から一定距離内における他の自律移動装置により発信される識別記号を受信する受信部と、を備え、
   前記走行制御手段は、前記受信部が他の自律移動装置からの識別信号を受信した場合にのみ、前記通信手段を用いて前記他の自律移動装置の走行状態を取得して待機すべきかどうかを判断することを特徴とする請求項１乃至請求項４、請求項６、及び請求項７のいずれかに記載の自律移動装置。
9. ノードに到達してその到達ノードから目標ノードに向かう際に、前記到達ノードから目標ノードに向かっている他の自律移動装置があり、かつ、前記他の自律移動装置が前記目標ノードと対になる待機位置に向かっている場合に、前記走行制御手段は、前記到達ノードと対になる待機位置で待機すべきと判断することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の自律移動装置。
   

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