JP2009136994A - 脚式移動ロボットの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物を、その移動形態の要求条件に適した姿勢で移動させることができる移動ロボットの制御装置を提供する。
【解決手段】対象物Ｗの代表点の位置と対象物Ｗの姿勢とをそれぞれ目標位置軌道、目標姿勢軌道に追従させるように対象物Ｗを移動させる作業を行う移動ロボット１の制御装置であって、対象物Ｗの目標姿勢軌道における目標姿勢は、対象物Ｗのヨー軸に対して直交する方向で該対象物Ｗに対してあらかじめ設定された基準方向と、目標位置軌道により規定される対象物Ｗの代表点の移動速度ベクトルＶの方向との間のヨー軸まわりの角度差の目標値θを含む。この角度差の目標値を、少なくとも対象物Ｗの移動形態に関する要求条件に応じて可変的に設定する角度差目標値設定手段４５を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、腕体の先端部のハンドにより台車などの対象物を把持し、該対象物の位置および姿勢を目標軌道に追従させるように該対象物を移動させる作業を行う脚式移動ロボットの制御装置に関する。

例えば特許文献１に見られるように、移動ロボットの腕体の先端部を台車などの対象物の一端部の所定部位に接触させた状態で、該対象物を移動させる作業を該移動ロボットに行なわせる技術が本願出願人により提案されている。この技術では、対象物の代表点の位置と該対象物の姿勢とを、それぞれ対象物の移動計画を基づく目標位置軌道、目標姿勢軌道に追従させるように、移動ロボットとしての２足移動ロボットの動作を制御する。
特開２００７−１６０４２８号公報

しかしながら、従来のこの種の技術では、対象物の目標姿勢軌道における目標姿勢は、対象物のあらかじめ定められた基準方向（例えば台車の前後方向）が、常に、対象物の代表点の目標位置軌道により規定される該代表点の移動速度ベクトルと同方向（目標位置軌道により規定される代表点の目標経路の接線方向）になるような目標姿勢に設定されていた。このため、次のような不都合があった。

例えば、図７に示すように、対象物としての台車Ｗを、ロボット１００によって、壁５０に向かって移動させ、最終的な目的地Ｓｔにおいて、二点鎖線で示す台車Ｗの如く、台車Ｗの前後方向（図７のＸ軸方向）が壁５０の側壁面と平行な方向となる姿勢で、台車Ｗを壁５０に近接させて配置する場合を想定する。なお、図７は、ロボット１００および台車Ｗの移動途中のある時刻でのロボット１００および台車Ｗを上方から見た平面図である。図示例では、台車Ｗの代表点は、ロボット１００寄りの後端部の位置に設定されている。また、台車Ｗの基準方向は、該台車Ｗの前後方向とされている。

この場合、台車Ｗの代表点の目標位置軌道により規定される目標経路を、例えば、図７に参照符号２００を付して示す目標経路とし、台車Ｗをこの目標経路２００に沿わせて移動させることができれば、目的地Ｓｔでの台車Ｗの位置と姿勢とを、それぞれ、二点鎖線で示す台車Ｗの位置、姿勢に合致させることができる。

しかるに、この目標経路２００にあっては、台車Ｗの基準方向としての前後方向（Ｘ軸方向）を、壁５０の側壁面に対して傾斜した方向から、該側壁面に平行な方向に向ける区間の付近において、台車Ｗが壁５０に衝突してしまう。従って、該目標経路２００に沿わせて台車Ｗを移動させることは実際にはできない。

このため、例えば、図７に参照符号を付して示す目標経路２０２のように、壁５０から比較的離れた位置で、台車Ｗの前後方向を、壁５０の側壁面に対して傾斜した方向から、該側壁面に平行な方向に向けるような目標経路２０２に沿わせて台車Ｗを目的地Ｓｔ付近まで移動させる必要がある。

しかるに、この目標経路２０２では、目的地Ｓｔ付近での台車Ｗの姿勢を目標姿勢（二点鎖線で示す台車Ｗの姿勢）に合致させることはできるものの、台車Ｗの代表点の位置が、本来の目標位置（二点鎖線で示す台車Ｗの代表点の位置）よりも壁５０から離れてしまう。このため、目的地Ｓｔ付近において、台車Ｗの姿勢を、その前後方向が壁５０の壁面と概ね平行になるような姿勢に保ちつつ、台車Ｗを前後に交互に動かしながら、徐々に、壁５０に近づけていく必要があった。ひいては、台車Ｗの代表点の位置と姿勢とを最終的な目標位置、目標姿勢に到達させるまでに時間がかかるとと共に、台車Ｗの代表点の複雑な目標位置軌道を作成しなければならないという不都合があった。

さらに、対象物のあらかじめ定められた基準方向が、常に、対象物の代表点の目標位置軌道により規定される該代表点の移動速度ベクトルと同方向になるよう対象物の目標姿勢軌道を生成する従来の技術では、次のような不都合もあった。

すなわち、例えば、図７の参照符号Ｓａを付した箇所のように、台車Ｗの代表点の目標経路２０２が曲がる箇所の側方に設置物などの障害物５２が存在し、その箇所Ｓａでの通路幅（台車Ｗおよびロボット１００を通過させようとする領域の幅）が比較的狭くなっている場合には、その箇所Ｓａで、台車Ｗの姿勢（ヨー軸まわりの姿勢）を目標経路２０２に沿わせて変化させようとすると、該台車Ｗもしくはロボット１００が、障害物５２に衝突してしまう状況が生じやすいという不都合があった。

そこで、本発明は、対象物を、その移動形態の要求条件に適した姿勢で移動させることができる移動ロボットの制御装置を提供することを目的とする。

本発明の移動ロボットの制御装置は、かかる目的を達成するために、腕体の先端部を対象物の所定の部位に接触させた状態で、該対象物の代表点（該対象物の空間的位置を代表する点）の位置と該対象物の姿勢とをそれぞれ目標位置軌道、目標姿勢軌道に追従させるように該対象物を移動させる作業を行う移動ロボットの制御装置であって、前記目標姿勢軌道における目標姿勢は、前記対象物のヨー軸に対して直交する方向で該対象物に対してあらかじめ設定された基準方向と、前記目標位置軌道により規定される前記対象物の代表点の移動速度ベクトルの方向との間のヨー軸まわりの角度差の目標値を含み、前記角度差の目標値を、少なくとも前記対象物の移動形態に関する要求条件に応じて可変的に設定する角度差目標値設定手段を備えたことを特徴とする（第１発明）。

なお、本発明において、対象物の代表点の「目標位置軌道」は、該代表点の空間的な目標位置の時系列を意味する。また、対象物の「目標姿勢軌道」は、対象物の空間的な向きの目標の時系列を意味する。また、「ヨー軸」は、移動ロボットおよび対象物の移動環境における床面に垂直な方向の軸、または、鉛直方向の軸を意味する。この場合、「垂直な方向」または「鉛直方向」は厳密な意味での垂直な方向または鉛直方向である必要はなく、当該厳密な意味での垂直な方向、または鉛直方向に対して若干のずれを生じていてもよい。

かかる第１発明によれば、対象物の移動形態の要求条件に応じて、前記対象物の基準方向と、前記目標位置軌道により規定される前記対象物の代表点の移動速度ベクトルの方向（換言すれば前記目標位置軌道により規定される対象物の代表点の空間的な目標経路の接線方向）との間のヨー軸まわりの角度差の目標値前記角度差が可変的に設定される。これにより、対象物のヨー軸まわりの目標姿勢を、対象物の移動形態の要求条件に適して姿勢に設定することができる。そして、対象物の代表点の位置と、該対象物の姿勢とが、それぞれ前記目標位置軌道、前記角度差の目標値を含む目標姿勢軌道とに追従するように、移動ロボットの動作が制御される。これにより、対象物を、その移動形態の要求条件に適した姿勢で移動させることができる
かかる第１発明では、前記代表点を通るヨー軸まわりにおける前記対象物の慣性モーメントが前記角度差の目標値に応じて変化するように、前記対象物の代表点の、該対象物に固定された対象物座標系での位置を前記角度差の目標値に応じて可変的に設定する対象物代表点設定手段を備えることが好ましい（第２発明）。

すなわち、前記角度差によっては、移動ロボットから対象物に作用する力に起因するモーメントによって、対象物のヨー軸まわりの姿勢が目標姿勢からずれやすくなる。このような状況では、対象物の代表点の位置（前記対象物座標系での位置）を調整することによって、該代表点を通るヨー軸まわりにおける対象物の慣性モーメントを小さくすることが可能である。そして、このように該対象物の慣性モーメントを小さくすることによって、対象物の姿勢を目標姿勢に追従させるために移動ロボットから対象物に作用させることが必要な力を比較的小さなものとしつつ（該力が過大なものとならないようにしつつ）、該姿勢を速やかに目標姿勢に追従させることが可能となる。

この第２発明では、より具体的には、前記移動ロボットの腕体の先端部を接触させる前記対象物の所定の部位が、該対象物の一端寄りの部位である場合には、前記ヨー軸の方向で見た平面視において、前記対象物の一端と他端との間の間隔方向と前記移動速度ベクトルの方向とが一致する状態での前記角度差を第１角度差とし、該間隔方向と前記移動速度ベクトルの方向とが互いに直交する状態での前記角度差を第２角度差としたとき、前記対象物代表点設定手段は、前記角度差の目標値が第１角度差よりも第２角度差に近いほど、前記対象物の慣性モーメントが小さくなるように前記代表点の位置を設定することが好ましい（第３発明）。

この第３発明では、前記移動ロボットの腕体の先端部を接触させる前記対象物の所定の部位が、該対象物の一端寄りの部位であるので、前記角度差の目標値が前記第２角度差に近いほど、すなわち、前記対象物の一端と他端との間の間隔方向と前記移動速度ベクトルの方向とが互いに直交する状態に近いほど、移動ロボットによる対象物の移動時に、該対象物のヨー軸まわりの姿勢が目標姿勢からずれやすくなる。そこで、第３実施形態では、前記角度差の目標値が第１角度差よりも第２角度差に近いほど、前記対象物の慣性モーメントが小さくなるように前記代表点の位置を設定する。これにより、前記角度差の目標値が前記第２角度差に近く、対象物のヨー軸まわりの姿勢が目標姿勢からずれやすい状況では、対象物の姿勢を目標姿勢に追従させるために移動ロボットから対象物に作用させることが必要な力を比較的小さなものとしつつ（該力が過大なものとならないようにしつつ）、該姿勢を速やかに目標姿勢に追従させることができる。また、前記角度差の目標値が前記第１角度差に近い状態では、前記対象物の慣性モーメントが大きめになるので、対象物のヨー軸まわりの姿勢の安定性を高めることができる。

前記第１〜第３発明では、前記要求条件は、例えば、前記対象物の移動の目的地において、該対象物の長手方向を壁または設置物の側壁面に平行な方向に向けて該対象物を該壁または設置物に近接させるという条件を含む。この場合、前記角度差目標値設定手段は、前記目標位置姿勢軌道により規定される前記対象物の代表点の空間的な目標経路のうち、少なくとも前記壁または設置物の側壁面から前記対象物までの距離が所定距離以下となる地点から前記目的地まで、前記対象物の長手方向を前記壁または設置物の側壁面に平行な方向に向けるように前記角度差の目標値を設定することが好ましい（第４発明）。

この第４発明によれば、少なくとも前記壁または設置物の側壁面から前記対象物までの距離が所定距離以下となる地点から前記目的地まで、前記対象物の長手方向を前記壁または設置物の側壁面に平行な方向に向けるように前記角度差の目標値を設定するので、目的地の近傍箇所で対象物の姿勢を変化させたりすることなく、単調な経路で対象物を目的地まで移動させつつ、該目的地での対象物の姿勢が目標姿勢（対象物の長手方向が前記壁または設置物の側壁面に平行となる目標姿勢）になるように、該対象物を前記壁または設置物に近接させることができる。

なお、第４発明における「平行」は厳密な意味で平行である必要はなく、厳密な意味での平行に対して若干のずれがあってもよい。

また、前記第１〜第４発明では、前記要求条件が、前記対象物および移動ロボットを、前記目標位置姿勢軌道により規定される前記対象物の代表点の空間的な目標経路の側方に障害物が存在する箇所で移動させる場合に、該対象物および移動ロボットと該障害物との間隔を所定値以上に保つという条件を含む場合には、前記角度差目標値設定手段は、該要求条件を満たすように前記角度差の目標値を設定することが好ましい（第５発明）。

この第５発明によれば、前記目標経路の側方に障害物が存在して、前記対象物および移動ロボットの通過可能な通路幅が比較的狭いような場合であっても、該対象物または移動ロボットと障害物との衝突を回避し得るような対象物の目標姿勢を設定して、当該通路で対象物および移動ロボットを移動させることができる。

なお、以上説明した第１〜第５発明では、移動ロボットの制御装置は、必ずしも該移動ロボットに搭載されている必要はなく、移動ロボットの外部に設けられていてもよい。また、前記角度差目標値設定手段と、前記対象物代表点設定手段としての機能を各別の制御ユニットに備えるようにしてもよい。

本発明の一実施形態を図１〜図６を参照して説明する。図１は本実施形態の移動ロボットと対象物との外観斜視図、図２は本実施形態の移動ロボットの動作制御に関するシステム構成を示すブロック図、図３は移動ロボットとこれにより移動させる対象物とをヨー軸方向で見た平面図、図４および図５は本実施形態のシステムに備えたサーバの処理を説明するための図、図６は本実施形態の移動ロボットに備えた制御装置の処理を示すフローチャートである。

図１を参照して、本実施形態の移動ロボット１は、２足移動ロボット（人型ロボット）である。この２足移動ロボット１は、その基体としての上体３と、該上体３の下端部から延設された左右一対の脚体５，５と、該上体３の上部の両側部から延設された左右一対の腕体７，７と、該上体３の上端部に搭載された頭部９とを有する。

各脚体５は、第１脚リンク１１、第２脚リンク１３、および足平１５を上体３側から順に連接した構造のものであり、各脚体５の先端部が接地部としての足平１５により構成されている。この場合、各脚体５の第１脚リンク１１は３軸まわりの回転自由度を有する股関節１７を介して上体３に連結され、第２脚リンク１３は、１軸まわりの回転自由度を有する膝関節１９を介して第１脚リンク１１に連結され、足平１５は、２軸まわりの回転自由度を有する足首関節２１を介して第２脚リンク１３に連結されている。そして、各脚体５は、各関節１７，１９，２１の回転動作によって、人間の脚と同様の運動が可能となっている。この場合、例えば、脚体５，５の一方の脚体５（支持脚側の脚体５）を移動ロボット１の移動環境の床に接地させた状態で、他方の脚体５（遊脚側の脚体５）を空中に持上げて動かし、さらに着地させるという運動を両脚体５，５について交互に行なうことにより、移動ロボット１の移動を行なうことが可能である。

各腕体７は、第１腕リンク２３、第２腕リンク２５、およびハンド２７を上体３側から順に連接した構造のものであり、各腕体７の先端部がハンド２７により構成されている。この場合、各腕体７の第１腕リンク２３は３軸まわりの回転自由度を有する肩関節２９を介して上体３の連結され、第２腕リンク２５は、１軸まわりの回転自由度を有する肘関節３１を介して第１腕リンク２３に連結され、ハンド２７は、３軸まわりの回転自由度を有する手首関節３３を介して第２腕リンク２５に連結されている。そして、各腕体７は、各関節２９，３１，３３の回転動作によって、ハンド２７を物体に接触させるなど、人間の腕と同様の運動が可能となっている。また、ハンド２７は、複数の指を備え、その各指の関節の動作（各指の屈伸動作など）によって、物体を把持するなどの作業を行なうことが可能となっている。

図１では図示を省略しているが、移動ロボット１には、その動作制御のためのシステム構成の一部として、図２に示すように、脚体３および腕体４の各関節（ハンド２７の指の関節を含む）をそれぞれ駆動する電動モータなどの複数の関節アクチュエータ３５，３５，…と、移動ロボット１の動作状態や周辺の環境情報を検出するための種々のセンサ３７，３７，…と、外部との通信を行なうための通信装置３９と、制御装置４１とが搭載されている。さらに、本実施形態では、移動ロボット１の外部には、移動ロボット１の制御装置４１との間で、通信装置４３を介して通信を行なうサーバ４５が備えられている。なお、本実施形態では、本発明における移動ロボットの制御装置は、制御装置４１とサーバ４５との組により構成される。

センサ３７は、例えば、各脚体３の足平１５の接地時に該足平１５に作用する床反力を検出する力センサ、各腕体４のハンド２７を物体に接触させたときに該ハンド２７に作用する反力を検出する力センサ、上体３の加速度を検出する加速度センサ、上体３の角速度を検出するレートセンサ、上体３の傾斜角度を検出する傾斜センサ、各関節の変位量（回転角度）を検出する関節変位センサ、移動ロボット１の前方などの周辺環境の映像を撮像する撮像カメラなどである。

制御装置４１は、マイクロコンピュータ、インターフェース回路、アクチュエータ駆動回路を含む電子回路ユニットである。この制御装置４１は、各センサ３７の検出データや、通信装置３９を介してサーバ４５から与えられる指令データを使用して、あらかじめ実装され、もしくは必要に応じてダウンロードされたプログラムにより規定される演算処理を実行することによって、各関節アクチュエータ３５の操作量（例えば電動モータの指令電流）を逐次決定する。そして、そして、制御装置４１は、その操作量に応じて各関節アクチュエータ３５を制御することによって、移動ロボット１の動作を制御する。なお、制御装置４１は、それが実行する処理機能として、本発明における対象物代表点設定手段としての機能とを含んでいる。

サーバ４５は、コンピュータにより構成されたものである。このサーバ４５は、移動ロボット１の移動環境におけるマップデータを保持している。該マップデータには、移動ロボット１の移動環境における壁や、設置物などの障害物の配置情報が含まれている。そして、サーバ４５は、例えば、移動ロボット１による台車などの対象物の移動要求が発生すると、後述するように、対象物の移動計画を作成する。そして、サーバ４５は、その作成した移動計画を通信装置４３を介して移動ロボット１に出力する。なお、サーバ４５は、それが実行する処理機能として、本発明における角度差目標値設定手段としての機能を含んでいる。

次に、以上説明した移動ロボット１によって、対象物を移動させる作業を行わせる場合の作動を説明する。なお、この作動説明では、対象物として、例えば図１に示す台車Ｗを移動させる場合を例に採って説明する。図１に示す対象物（台車）Ｗは、該対象物Ｗおよび移動ロボット１の移動環境の床面に接地する複数の車輪ＷＲを備え、その車輪ＷＲの転動によって、床面上を移動し得るようになっている。また、対象物Ｗの各車輪ＷＲは、上下方向の軸まわりに回転し得るようになっており、その回転によって、対象物Ｗの方向転換が可能となっている。

上記対象物（台車）Ｗの移動要求が発生すると、まず、前記サーバ４５によって、対象物Ｗの移動計画が作成される。このときサーバ４５は、マップデータを参照しつつ、対象物Ｗの移動形態の要求条件に応じて対象物Ｗの移動計画を作成する。なお、該移動計画は、対象物Ｗの移動要求が発生する前に事前に作成しておいてもよい。

ここで、対象物Ｗの移動形態の要求条件は、例えば、対象物Ｗの移動の目的地、目的地での対象物Ｗの要求姿勢、経由地点、該経由地点での対象物Ｗの要求姿勢、目的地や経由地点への対象物Ｗの到着時刻、対象物Ｗの移動開始時刻、対象物Ｗの移動開始地点と目的地との間に存在する壁や障害物と対象物および移動ロボット１との間の間隔の許容下限値（壁や障害物と対象物Ｗまたは移動ロボット１との衝突を回避するための当該間隔の許容下限値）などである。これらの要求条件は、対象物Ｗの移動開始前にサーバ４５に入力され、あるいは、サーバ４５が所要のタイミングで記憶装置から読み出す。なお、対象物Ｗの「姿勢」は、対象物Ｗの空間的な向きを意味する。

そして、サーバ４５は、マップデータを参照しつつ、これらの要求条件を満たすように、対象物Ｗの移動計画を作成する。該移動計画は、対象物Ｗをどのタイミングでどのように動かすべきかの指針である。換言すれば、該移動計画は、対象物Ｗの空間的な位置を代表する代表点の目標位置の時系列としての目標位置軌道と、対象物Ｗの目標姿勢の時系列としての目標姿勢軌道とに対する指針である。

この場合、サーバ４５で作成する移動計画は、例えば、対象物Ｗの移動開始地点から目的地までの目標経路（対象物Ｗの代表点の空間的な目標経路）、その目標経路上での対象物Ｗの目標姿勢、対象物Ｗの移動開始時刻、目標経路上での対象物Ｗの目標移動速度などから構成される。なお、移動計画は、それに基づいて上記目標位置軌道および目標姿勢軌道を決定し得るものであればよく、該目標位置軌道および目標姿勢軌道そのものでよい。

ここで、対象物Ｗの目標姿勢について図３を参照して補足する。なお、図３では、移動ロボット１と台車Ｗとを模式的に示している。

本実施形態では、サーバ４５が作成する移動計画における対象物Ｗの目標姿勢には、該対象物Ｗに対してあらかじめ定められた該対象物Ｗの基準方向と、目標経路上での対象物Ｗの代表点の移動速度ベクトル（該代表点の位置の単位時間当たりの変化ベクトル）の方向との間のヨー軸まわりの角度差の目標値（以下、ヨー角姿勢目標値という）が含まれる。なお、ヨー軸は、移動ロボット１および対象物Ｗの移動環境の床面に垂直な方向の軸または鉛直方向の軸を意味する。

例えば、図３に示すように、対象物Ｗに対して、ヨー軸方向をＺ軸方向（図３の紙面に垂直な方向）、対象物Ｗの長手方向（前後方向）をＸ軸方向、対象物Ｗの幅方向をＹ軸方向とする３軸直交座標系を対象物座標系として設定した場合を想定する。この場合、Ｘ軸方向を（対象物Ｗの前後方向）を該対象物Ｗの基準方向としたとき、Ｘ軸方向と、目標経路上での対象物Ｗの代表点の移動速度ベクトルＶの方向（目標経路の接線方向）との間のヨー軸まわり（Ｚ軸まわり）の角度差の目標値θが、上記ヨー角姿勢目標値である。このヨー角姿勢目標値θは、目標経路に対する対象物Ｗのヨー軸まわりの目標姿勢を規定する。なお、対象物Ｗの基準方向は、どの方向に設定してもよいが、本実施形態の説明では、便宜上、対象物Ｗの前後方向（対象物座標系のＸ軸方向）を該対象物Ｗの基準方向とする。また、本実施形態では、対象物座標系での対象物Ｗの代表点の位置は、ヨー角姿勢目標値θに応じて可変的に設定されるが、これについては後述する。

補足すると、本実施形態の以下の説明では、便宜上、ヨー角姿勢目標値θの値を次のように定義する。すなわち、ヨー軸方向で見たときに、対象物Ｗの代表点の移動速度ベクトルＶの向きと、対象物座標系のＸ軸の正の向き（対象物Ｗの後端側から前端側に向かう向き）とが一致する状態でのヨー角姿勢目標値θの値を０°とする。そして、この状態から、対象物Ｗが時計まわり方向に１８０°以下の回転角度で回転した状態でのヨー角姿勢目標値θの値を、その回転角度と同じ大きさの正の値とする。また、θ＝０°の状態から、対象物Ｗが反時計まわり方向に１８０°以下の回転角度で回転した状態でのヨー角姿勢目標値θの値を、その回転角度と同じ大きさの負の値とする。この場合、ヨー角姿勢目標θは、−１８０°から１８０°の範囲で設定可能である。

サーバ４５は、このようなヨー角姿勢目標値θを、前記した対象物Ｗの移動形態の要求条件に応じて可変的に設定する。その設定例を図４および図５を参照して説明する。

図４は、ヨー軸方向で見たときの対象物Ｗの目標経路と、その目標経路が通る複数の地点Ｓ１〜Ｓ４での対象物Ｗおよび移動ロボット１の瞬時的な動作状態を模式的に示している。この例では、地点Ｓ４は、対象物Ｗの目的地であり、壁５０に近接した地点である。そして、この例では、前記要求条件のうち、目的地Ｓ４での対象物Ｗの位置および姿勢に関する条件が、対象物Ｗの前後方向（前記対象物座標系のＸ軸方向）を、壁５０の側壁面に平行な方向に向けて、対象物Ｗを壁５０に近接させるという条件となっている。

この場合、対象物Ｗの目標経路は、例えば図４の破線で示す如く対象物Ｗの移動開始地点（図示省略）から、目的地Ｓ４まで障害物５２を避けつつ、壁５０に対象物Ｗを近づけていくように作成される。そして、この場合、対象物Ｗの目標姿勢における前記ヨー角姿勢目標値θは、目標経路のうち、壁５０からの距離（壁５０の側壁面に垂直な方向での距離）が、あらかじめ定められた所定距離ｄａよりも大きくなる区間Ｄ１内の地点（例えば地点Ｓ１，Ｓ２）では、ヨー角姿勢目標値θは、０°に設定される。すなわち、区間Ｄ１内の地点では、対象物Ｗの前後方向（Ｘ軸方向）がその地点での対象物Ｗの代表点の移動速度ベクトルＶの方向（目標経路の接線方向）と同方向になるようにヨー角姿勢目標値θが設定される。また、壁５０からの距離が、上記所定距離ｄａ以下となる区間Ｄ２内の地点（例えば地点Ｓ３）では、ヨー角姿勢目標値θは、対象物Ｗの前後方向（Ｘ軸方向）が、目的地Ｓ４での対象物Ｗの前後方向と同じ方向（壁５０の壁面に平行な方向）となるように設定される。このため、区間Ｄ２内の地点では、ヨー角姿勢目標値θは、対象物Ｗの前後方向（Ｘ軸方向）が、その地点での対象物Ｗの代表点の移動速度ベクトルＶの方向（目標経路の接線方向）に対して傾斜するように設定される。

なお、区間Ｄ２でのヨー角姿勢目標値θは、該区間Ｄ２での目標経路が直線状であれば一定値となるが、該区間Ｄ２での目標経路が湾曲しているような場合には、該目標経路の接線方向の変化に伴い、ヨー角姿勢目標値θも変化する。

補足すると、図４の例では、目的地Ｓ４において、対象物Ｗを壁５０に近接させる場合を示したが、対象物Ｗをデスクなどの設置物の近くに移動させ、該対象物Ｗの前後方向を該設置物の側壁面に平行な方向に向けた状態で、該対象物Ｗを該設置物に近接させるような場合にも、図４の例と同様に、移動計画が作成される。

図５は、図４と同様に、ヨー軸方向で見たときの対象物Ｗの目標経路と、その目標経路が通る複数の地点Ｓ５〜Ｓ８での対象物Ｗおよび移動ロボット１の瞬時的な動作状態を模式的に示している。この例では、対象物Ｗの経由地点としての地点Ｓ６の周辺に複数の障害物５２が存在し、その地点Ｓ６の付近での通路幅が比較的狭いものとなっている。この場合、対象物Ｗの目標経路は、例えば、図５に破線で示すように設定される。この例では、目標経路は、地点Ｓ６の手前の区間Ｄ３では、地点Ｓ６に向かって対象物Ｗを直線的に移動させ、区間Ｄ３に続く区間Ｄ４では、対象物Ｗと障害物５２との衝突を避けるために、該対象物Ｗを横方向（区間Ｄ３での対象物Ｗの移動方向と直交する方向）に移動させるように設定されている。さらに、該目標経路は、区間Ｄ４に続く区間Ｄ５において、対象物Ｗを区間Ｄ３での対象物Ｗの移動方向と同じ方向に移動させるように設定されている。

また、対象物Ｗの目標姿勢に関しては、前記要求条件のうち、対象物Ｗおよび移動ロボット１と障害物５２との間隔に関する条件（対象物Ｗまたは移動ロボット１と障害物５２との衝突を回避するために当該間隔を所定の許容下限値以上に保つという条件）を満たすために、前記ヨー角姿勢目標値θが次のように設定される。

区間Ｄ３内の地点（例えば地点Ｓ５）では、ヨー角姿勢目標値θは０°に設定される。換言すれば、区間Ｄ３内の地点では、対象物Ｗの前後方向（Ｘ軸方向）がその地点での対象物Ｗの代表点の移動速度ベクトルＶの方向（目標経路の接線方向）と同方向になるようにヨー角姿勢目標値θが設定される。

一方、区間Ｄ４においては、対象物Ｗの前後方向（Ｘ軸方向）を、該区間Ｄ４における目標経路の接線方向に向けようとすると、地点Ｓ６において、対象物Ｗをヨー軸まわりに回転させる必要がある。この場合、地点Ｓ６での通路幅が狭いため、対象物Ｗまたは移動ロボット１が障害物５２に衝突してしまい、対象物Ｗおよび移動ロボット１と障害物５２との間隔に関する前記の要求条件を満たすことができない。そこで、本例では、区間Ｄ４内の地点（例えば地点Ｓ６，Ｓ７）でのヨー角姿勢目標値θが、例えば９０°に設定される。換言すれば、地点Ｓ６を含む区間Ｄ４内の地点では、対象物Ｗの前後方向（Ｘ軸方向）がその地点での対象物Ｗの代表点の移動速度ベクトルＶの方向（目標経路の接線方向）に対して直交する方向になるようにヨー角姿勢目標値θが設定される。つまり、区間Ｄ４での対象物Ｗの目標姿勢を、区間Ｄ３での対象物Ｗの目標姿勢と同じ姿勢に維持するように、区間Ｄ４でのヨー角姿勢目標値θが設定される。

また、区間Ｄ５内の地点（例えば地点Ｓ８）では、ヨー角姿勢目標値θは、０°に設定される。換言すれば、区間Ｄ５内の地点では、対象物Ｗの前後方向（Ｘ軸方向）がその地点での対象物Ｗの代表点の移動速度ベクトルＶの方向（目標経路の接線方向）と同方向になるようにヨー角姿勢目標値θが設定される。

このように図５の例では、ヨー角姿勢目標値θを区間Ｄ３〜Ｄ５毎に変化させるように設定することによって、対象物Ｗおよび移動ロボット１と障害物５２との間隔に関する要求条件を満たすような移動計画が作成される。

補足すると、本実施形態では、目標経路上に位置させるべき対象物Ｗの代表点の、前記対象物座標系での位置が、後述するようにヨー角姿勢目標値θに応じて可変的に設定される。このため、前記地点Ｓ６などで、対象物Ｗおよび移動ロボット１と障害物５２との間隔に関する要求条件を満たすように、ヨー角姿勢目標値θを可変的に設定するときには、ヨー角姿勢目標値θに変化に伴う対象物Ｗの代表点の位置の変化（ひいては、目標経路に対する対象物の位置ずれ）も考慮して、ヨー角姿勢目標値θが設定される。

以上説明したサーバ４５の処理によって、対象物Ｗの移動形態に関する前記要求条件を満足するように、ヨー角姿勢目標値θを含めた対象物Ｗの移動計画が作成される。そして、サーバ４５は、このように移動計画を作成した後、対象物Ｗの移動を開始すべき旨の指令データを通信装置４３を介して移動ロボット１に出力する。さらに、移動ロボット１からの要求に応じて、対象物Ｗの移動計画を移動ロボット１に出力する。

一方、移動ロボット１の制御装置４１は、対象物（台車）Ｗの移動を開始すべき旨の指令データを通信装置３９を介して受け取ると、移動ロボット１の腕体７などの関節アクチュエータ３５を制御して、移動ロボット１の両腕体７，７のハンド２７，２７を対象物Ｗの長手方向の一端寄りの所定の部位に接触させる。

例えば、図１に示すように、移動ロボット１を対象物Ｗの長手方向（前後方向）の一端側（後端側）に対向させて起立させた状態で、該対象物Ｗの後端部の上部に設けられたバーＷｂの両側部を左右のハンド２７，２７により把持させる。なお、この場合、移動ロボット１は、各腕体７，７が伸び切らず、また、上体３などが対象物Ｗと干渉しないような位置および姿勢で、対象物Ｗに対向して起立する。

補足すると、移動ロボット１のハンド２７，２７により把持させる部位は、バーＷｂである必要はない。例えば、図１に示す台車Ｗの上部の載架板の両側部の後端部寄りの箇所をハンド２７，２７により把持するようにしてもよい。また、本実施形態では、上記の如く、移動ロボット１のハンド２７，２７により対象物Ｗの後端寄りの部位を把持させるので、対象物Ｗの前後方向は、別の言い方をすれば、該対象物Ｗの一端（後端）と、他端（前端）との間隔方向である。

次いで、制御装置４１は、図６のフローチャートに示す処理を所定の演算処理周期で逐次実行し、移動ロボット１に対象物Ｗを移動させる作業を行なわせる。

この処理では、制御装置４１は、サーバ４５から通信装置３９を介して対象物Ｗの移動計画を取得する（ＳＴＥＰ１）。ここで取得する移動計画には、少なくとも現在時刻から将来の所定期間における対象物Ｗの移動計画が含まれる。該所定期間は、例えば、移動ロボット１の所定の複数歩数分の期間（３歩分の期間など）である。ただし、該所定期間は、例えば現在時刻から所定時間が経過するまでの期間、あるいは、対象物Ｗを現在位置から移動計画に従って移動させたときの該対象物Ｗの移動距離が所定距離に達するまでの期間などであってもよい。

なお、ＳＴＥＰ１の処理は、制御装置４１の演算処理周期毎に行なう必要はなく、上記所定期間が経過する毎に行なうようにしてもよい。また、対象物Ｗの移動の出発地点から到着地点までの全行程にわたる対象物Ｗの移動計画を対象物Ｗの移動開始時もしくはその直前に取得してもよい。あるいは、対象物Ｗの移動開始前にサーバ４５により移動計画が作成されている場合には、対象物Ｗの全行程にわたる移動計画をサーバ４５から事前に取得して、制御装置４１の記憶装置にあらかじめ記憶保持してもよい。

次いで、制御装置４１は、ＳＴＥＰ１で取得した移動計画を基に、現在時刻から将来の対象物Ｗの目標位置軌道及び目標姿勢軌道を生成する（ＳＴＥＰ２）。

これらの目標位置軌道および目標姿勢軌道は、基本的には、対象物Ｗの移動計画に従うように生成される。ただし、本実施形態の移動ロボット１は二足移動ロボットであるので、移動計画通りに対象物Ｗを移動させようとすると、移動ロボット１の姿勢の安定性が損なわれる場合もある。このため、本実施形態では、ＳＴＥＰ２の処理において、制御装置４１は、移動計画通りに対象物Ｗの目標位置軌道および目標姿勢軌道を仮生成した後に、その仮生成した目標位置軌道および目標姿勢軌道に従って対象物Ｗを移動させたとした場合の移動ロボット１の将来の動作を予測演算する。そして、制御装置４１は、その予測演算した移動ロボット１の将来の動作が、移動ロボット１の姿勢の安定性を適切に保ち得る動作になるか否かを判断し、その判断結果が肯定的である場合には、仮生成した対象物Ｗの目標位置軌道および目標姿勢軌道をそれぞれ、そのまま、対象物Ｗの実際の目標位置軌道、目標姿勢軌道として得る。また、上記判断結果が否定的である場合には、仮生成した対象物Ｗの目標位置軌道および目標姿勢軌道のうちの目標位置軌道を修正し、その修正後の目標位置軌道と、仮生成した目標姿勢軌道（移動計画に従う目標姿勢軌道）とをそれぞれ対象物Ｗの実際の目標位置軌道、目標姿勢軌道として得る。この場合、対象物Ｗの修正後の目標位置軌道が可能な限り、対象物Ｗの移動計画から乖離せず、且つ、その修正後の目標位置軌道と、移動計画に基づく目標姿勢軌道とに対応して予測される移動ロボット１の将来の動作が、該移動ロボット１の姿勢の安定性を適切に確保し得る動作となるように、目標位置軌道の修正が行なわれる。

例えば、対象物Ｗの移動計画が、移動ロボット１の直進時の最大移動速度もしくはこれに近い移動速度で該対象物Ｗを移動させるような移動計画である場合において、対象物Ｗの移動計画に基づく目標位置軌道に規定される対象物Ｗの目標経路が、その途中に比較的急激に曲がるような区間を有する場合には、その区間で、該対象物Ｗおよび移動ロボット１をその最大移動速度もしくはこれに近い速度で移動させながら、移動ロボット１の姿勢の安定性を確保することが困難となる場合が多い。このような場合には、例えば当該区間並びに、その直前および直後の区間において、対象物Ｗの移動速度が、移動計画に基づく移動速度よりも小さい速度となるように、対象物Ｗの目標位置軌道が修正される。

このような対象物Ｗの目標位置軌道および目標姿勢軌道の生成は、例えば前記特許文献１に提案されている手法と同様の手法で行なうことができる。ただし、本実施形態では、対象物Ｗの目標姿勢は、移動計画に従うので、該対象物Ｗの前後方向（基準方向）と、対象物Ｗの代表点の移動速度ベクトルの方向（目標経路の接線方向）とは必ずしも同一方向ではなく、この点で、特許文献１に見られる技術と相違している。この場合、対象物Ｗの目標位置軌道および目標姿勢軌道は、移動ロボット１の両脚体５，５のうちの支持脚側の脚体５の足平１５の接地面上の点を原点として設定される支持脚座標系で記述される。ただし、対象物Ｗの目標位置軌道および目標姿勢軌道を記述する座標系は、上記支持脚座標系に限られるものではなく、例えば、対象物Ｗおよび移動ロボット１を移動させる床に対して固定的に設定された座標系（絶対座標系）であってもよい。

上記のように対象物Ｗの代表点の目標位置軌道と該対象物Ｗの目標姿勢軌道とを生成した後、制御装置４１は、次に、目標姿勢軌道における前記ヨー角姿勢目標値θに応じて、対象物Ｗの代表点の位置を可変的に設定する（ＳＴＥＰ３）。この場合、可変的に設定する代表的の位置は、ヨー軸方向で見たときの対象物Ｗの代表点の、前記対象物座標系での位置である。

このＳＴＥＰ３の処理を図３を参照してより具体的に説明する。ＳＴＥＰ３の処理では、制御装置４１は、対象物座標系のＸＹ平面上での代表点の位置を、図３に示すようにあらかじめ設定された点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ線分上でヨー角姿勢目標値θに応じて可変的に設定する。点Ｐ１は、対象物Ｗの後端寄り（台車Ｗの移動ロボット１側の一端寄り）の点である。図示例では、点Ｐ１は、対象物Ｗの前記バーＷｂの両側部（移動ロボット１のハンド２７，２７により把持させる部位）の間の中央点、すなわち、対象物Ｗの後端部の幅方向における中央点である。

また、点Ｐ２は、点Ｐ１と対象物Ｗの前端（他端）との間の点であって、点Ｐ１よりも移動ロボット１から対象物Ｗの前端側に遠ざかる点である。図示例では、点Ｐ２は、点Ｐ１から、対象物座標系のＸ軸方向で対象物Ｗの前端側に（移動ロボット１から遠ざかる方向に）所定距離だけ移動した点である。この場合、点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ線分上の任意の点を通るヨー軸まわりにおける対象物Ｗの慣性モーメントは、当該点が点Ｐ２に近いほど小さくなる。

そして、ＳＴＥＰ３の処理では、制御装置４１は、目標姿勢軌道および目標位置軌道の各時刻での代表点の位置（対象物座標系での位置）を、その時刻での目標姿勢におけるヨー角姿勢目標値θに応じて設定する。この場合、本実施形態では、ある時刻でのヨー角姿勢目標値θが、対象物Ｗの前後方向（対象物座標系のＸ軸方向）と、その時刻での代表点の移動速度ベクトルＶの方向とがヨー軸方向で見た平面視で同方向となるときの値（本実施形態では０°または１８０°または−１８０°。以下、これらの値を総称的に第１角度差という）である場合には、その時刻での対象物Ｗの代表点の位置は、前記点Ｐ１の位置に設定される。また、ある時刻でのヨー角姿勢目標値θが、対象物Ｗの前後方向（対象物座標系のＸ軸方向）と、その時刻での代表点の移動速度ベクトルＶの方向とがヨー軸方向で見た平面視で互いに直交する方向となるときの値（本実施形態では９０°または−９０°。以下、これらの値を総称的に第２角度差という）である場合には、その時刻での対象物Ｗの代表点の位置は、前記点Ｐ２の位置に設定される。さらに、ある時刻でのヨー角姿勢目標値θが、上記第１角度差から第２角度差に近づくに伴い、その時刻での対象物Ｗの代表点の位置が前記点Ｐ１からＰ２に近づくように、該代表点の位置が設定される。従って、対象物Ｗの代表点の位置は、ヨー角姿勢目標値θが、上記第１角度差よりも第２角度差に近いほど、該代表点を通るヨー軸まわりにおける対象物Ｗの慣性モーメントが小さくなるように設定される。

このように対象物Ｗの代表点の位置を可変的に設定することにより、図４に例示した対象物Ｗの移動形態にあっては、区間Ｄ１における対象物Ｗの代表点の位置は、前記点Ｐ１の位置に設定される。また、区間Ｄ２における対象物Ｗの代表点の位置は、前記点Ｐ１と点Ｐ２との間で、移動ロボット１から対象物Ｗの前端側に遠ざかる位置に設定される。

さらに、図５に例示した対象物Ｗの移動形態にあっては、区間Ｄ３およびＤ５における対象物Ｗの代表点の位置は、前記点Ｐ１の位置に設定される。また、区間Ｄ４における対象物Ｗの代表点の位置は、前記点Ｐ２に設定される。

なお、対象物Ｗの代表点の位置は、必ずしもヨー角姿勢目標値θに応じて連続的に変化させる必要はない。例えば、ヨー角姿勢目標値θが、前記第１角度差近い所定範囲内の値である場合には、対象物Ｗの代表点の位置を前記Ｐ１の位置に設定し、また、ヨー角姿勢目標値θが該所定範囲を逸脱している場合（θが前記第２角度差に近い場合）には、対象物Ｗの代表点の位置を前記Ｐ２の位置に設定するようにしてもよい。

また、ヨー角姿勢目標値θが変化したときに、対象物Ｗの代表点の位置を、ヨー角姿勢目標値θの変化前の位置から、該ヨー角姿勢目標値θの変化後の値に対応した位置まで徐々に変化させるようにしてもよい。

補足すると、以上説明したＳＴＥＰ３の処理によって、本発明における対象物代表点設定手段が構成される。

このように対象物Ｗの代表点の位置を設定した後、制御装置４１は、移動ロボット１の目標歩容を生成する（ＳＴＥＰ４）。この場合、ＳＴＥＰ３で設定した対象物Ｗの代表点の位置と、該対象物Ｗの姿勢とを、それぞれＳＴＥＰ２で生成した目標位置軌道、目標姿勢軌道に追従させ、且つ、移動ロボット１の姿勢の安定性が保たれるように、移動ロボット１の目標歩容が生成される。このような目標歩容は、前記特許文献１に提案されている手法と同様の手法で生成することができる。この場合、該目標歩容は、各脚体５の足平１５の目標位置姿勢軌道（足平１５の目標位置および目標姿勢の時系列）、上体３の目標位置姿勢軌道（上体３の目標位置および目標姿勢の時系列）、目標ＺＭＰ軌道（いわゆるＺＭＰの目標位置の時系列）、目標全床反力軌道（ロボット１に作用する全床反力の目標値の時系列）、各腕体７のハンド２７の目標位置姿勢軌道（ハンド２７の目標位置および目標姿勢の時系列）などから構成される。なお、ここでのＺＭＰは、移動ロボット１に作用する重力と、該移動ロボット１の運動によって発生する慣性力と、該移動ロボット１が対象物Ｗから受ける反力との合力のモーメントが、その鉛直軸まわり成分を除いて０となるような床面上の点を意味する。

次いで、制御装置４１は、このように生成した移動ロボット１の目標歩容に応じて、移動ロボット１の脚体５，５および腕体７，７の各関節アクチュエータ３５を制御する（ＳＴＥＰ５）。具体的には、目標歩容に応じて脚体５，５および腕体７，７の各関節の目標変位量を決定し、その目標変位量に応じて、各関節アクチュエータ３５の操作量を決定する。そして、その操作量に応じて各関節アクチュエータ３５を制御する。

以上説明したＳＴＥＰ１〜５の処理が所定の演算処理周期で逐次実行される。これにより、対象物Ｗの代表点の位置と、対象物Ｗの姿勢とをそれぞれ目標位置軌道、目標姿勢軌道に追従させるように、移動ロボット１の動作が制御され、該移動ロボット１による対象物Ｗの移動作業が行われる。

この場合、前記図４に示す如く対象物Ｗを移動させる場合には、区間Ｄ１では、移動ロボット１は、対象物Ｗの後方から該対象物Ｗに追従するようにして前進しながら、目標経路沿いに対象物Ｗを移動させることとなる。また、区間Ｄ２では、移動ロボット１は、斜め前方に移動しながら、目標経路沿いに対象物Ｗを移動させることとなる。このとき、区間Ｄ２では、対象物Ｗの姿勢は、該対象物Ｗの前後方向が、該対象物Ｗを寄せようとする壁５０の側壁面にほぼ平行になるような姿勢、すなわち、目的地Ｓ４での対象物Ｗの目標姿勢に保たれるので、目的地Ｓ４の近傍付近で対象物Ｗの姿勢を変更することなく、該対象物Ｗを単調な移動形態で壁５０に近づけることができる。従って、目的地Ｓ４の付近で、対象物Ｗを前後に移動させるなどの複雑な目標経路を必要とすることなく、対象物Ｗを、その前後方向が壁５０の側壁面と平行になる姿勢で壁５０に近接させることができる。なお、このことは、対象物Ｗを目的地において、設置物に近接させて配置させようとする場合においても同様である。

また、区間Ｄ２では、対象物Ｗの後端部に移動ロボット１から力を作用させながら、対象物Ｗの前後方向に対して傾斜した方向に該対象物Ｗを移動させるので、該対象物Ｗのヨー軸まわりの姿勢が目標姿勢に対してずれを生じやすい。しかるに、該対象物Ｗの代表点の位置が、前記点Ｐ１から点Ｐ２側に近づけた位置に設定されるので、該代表点を通るヨー軸まわりにおける対象物Ｗの慣性モーメントが比較的小さくなる。このため、移動ロボット１は、対象物Ｗの姿勢を比較的小さな力で速やかに目標姿勢に制御することができる。なお、区間Ｄ１では、対象物Ｗの代表点が前記点Ｐ１の位置に設定されるので、該代表点を通るヨー軸まわりにおける対象物Ｗの慣性モーメントが比較的大きくなる。そして、この場合、該代表点の移動速度ベクトルの方向と該台車Ｗの前後方向とが一致するので、対象物Ｗの姿勢の安定性が高まる。

また、前記図５に示す如く対象物Ｗを移動させる場合には、区間Ｄ３およびＤ５では、移動ロボット１は、対象物Ｗの後方から該対象物Ｗに追従するようにして前進しながら、目標経路沿いに対象物Ｗを移動させることとなる。また、区間Ｄ４では、移動ロボット１は、横方向に移動しながら、目標経路沿いに対象物Ｗを移動させることとなる。このとき、区間Ｄ４では、目標経路の側方に障害物５２が存在するために、対象物Ｗおよび移動ロボット１の通過可能な通路幅が比較的狭いものの、区間Ｄ４内の地点で対象物Ｗの姿勢を変化させることなく、該対象物Ｗおよび移動ロボット１を横方向に移動させることによって、当該狭い通路でも、対象物Ｗを移動させることができる。

また、区間Ｄ４では、図４の区間Ｄ２と同様に対象物Ｗのヨー軸まわりの姿勢が目標姿勢に対してずれを生じやすいものの、該対象物Ｗの代表点の位置が、前記点Ｐ２の位置に設定されるので、該代表点を通るヨー軸まわりにおける対象物Ｗの慣性モーメントが比較的小さくなる。このため、図４の区間Ｄ１と同様に、移動ロボット１は、対象物Ｗの姿勢を比較的小さな力で速やかに目標姿勢に制御することができる。なお、対象物Ｗの前後方向と代表点の移動速度ベクトルの方向とを同方向にする区間Ｄ３およびＤ５では、対象物Ｗの代表点が前記点Ｐ１の位置に設定されるので、図４の区間Ｄ１と同様に、対象物Ｗの姿勢の安定性が高まる。

なお、本発明の実施形態は、以上説明した実施形態に限られるものではなく、種々の変形態様が可能である。以下にその変形態様の例をいくつか説明する。

移動ロボットは二足移動ロボット以外の形態の移動ロボットであってもよい。例えば、３つ以上の脚体を有する脚式移動ロボットや、複数の回転自在な球体を床に接地させて、該球体の回転によって移動するような移動ロボットについても本発明を適用できる。移動ロボットは、その進行方向をヨー軸まわりに変更し得るものであればよい。

また、移動ロボットは、３つ以上の腕体を有する移動ロボットや、１つの腕体だけを有する移動ロボットであってもよい。さらに、腕体は、その先端部だけが移動ロボットの基体に対して動き得るような腕体であってもよい。

また、対象物の一端寄りの部位に接触させる移動ロボットの腕体の先端部は、必ずしも、該部位を把持するように構成されている必要はない。例えば、腕体の先端部が、対象物の一端寄りの面部に単に接触するように構成されていたり、あるいは、対象物の一端寄りの部位に嵌合するように構成されていてもよい。

また、移動ロボットに移動させる対象物は、車輪を備えるものでなくてもよい。該対象物は、例えば、底面の平坦部分が床面に直接的に接触するような物体（例えば、単なる箱状の物体）であってもよい。さらに、対象物を床面に接触させずに、移動させるようにしてもよい。例えば、長尺な板などの物体の一端寄りの部位を移動ロボットの腕体により保持し、該物体の全体を床から持上げた状態で、該物体を移動させるような場合にも本発明を適用できる。本発明は、特に、移動ロボットの腕体の先端部を接触させる一端寄りの部位と、他端との間の長さが比較的長いものとなるような物体を移動させる場合に好適である。

また、３つ以上の脚体を有する移動ロボットや、複数の回転自在な球体を床に接地させて移動する移動ロボットのように、安定性の高い移動ロボットにより対象物を移動させる場合には、その移動の全行程における対象物の目標位置軌道および目標姿勢軌道をサーバ４５で作成した移動計画にそのまま従って作成しておいてもよい。その作成は、移動ロボットに搭載した制御装置で行なう必要はなく、サーバ４５で行なうようにしてもよい。

また、対象物の移動計画を移動ロボット１の制御装置４１で作成するようにしてもよい。この場合、制御装置４１で対象物の移動計画を作成するために、制御装置４１にあらかじめマップデータを保持させたり、あるいは、該マップデータだけを外部のサーバから必要に応じて取得するようにしてもよい。

また、サーバ４５で移動計画を作成する際に、対象物の代表点の位置も該サーバ４５で設定するようにして、それをサーバ４５から移動ロボット１の制御装置４１に出力するようにしてもよい。

本発明の一実施形態の移動ロボットと対象物との外観斜視図。 実施形態の移動ロボットの動作制御に関するシステム構成を示すブロック図。 実施形態の移動ロボットとこれにより移動させる対象物とをヨー軸方向で見た平面図。 実施形態のシステムに備えたサーバの処理の例を説明するための図。 実施形態のシステムに備えたサーバの処理の例を説明するための図。 実施形態の移動ロボットに備えた制御装置の処理を示すフローチャート。 従来の課題を説明するための図。

符号の説明

１…移動ロボット、７…腕体、２７…ハンド（腕体の先端部）、Ｗ…対象物、Ｗｂ…バー（対象物の所定の部位）、４１…制御装置（対象物代表点設定手段）、４５…サーバ（角度差目標値設定手段）、５０…壁、５２…障害物。

Claims (5)

1. 腕体の先端部を対象物の所定の部位に接触させた状態で、該対象物の代表点の位置と該対象物の姿勢とをそれぞれ目標位置軌道、目標姿勢軌道に追従させるように該対象物を移動させる作業を行う移動ロボットの制御装置であって、
   前記目標姿勢軌道における目標姿勢は、前記対象物のヨー軸に対して直交する方向で該対象物に対してあらかじめ設定された基準方向と、前記目標位置軌道により規定される前記対象物の代表点の移動速度ベクトルの方向との間のヨー軸まわりの角度差の目標値を含み、
   前記角度差の目標値を、少なくとも前記対象物の移動形態に関する要求条件に応じて可変的に設定する角度差目標値設定手段を備えたことを特徴とする移動ロボットの制御装置。
2. 請求項１記載の移動ロボットの制御装置において、前記代表点を通るヨー軸まわりにおける前記対象物の慣性モーメントが前記角度差の目標値に応じて変化するように、前記対象物の代表点の、該対象物に固定された対象物座標系での位置を前記角度差の目標値に応じて可変的に設定する対象物代表点設定手段を備えたことを特徴とする移動ロボットの制御装置。
3. 請求項２記載の移動ロボットの制御装置において、前記移動ロボットの腕体の先端部を接触させる前記対象物の所定の部位は、該対象物の一端寄りの部位であり、前記ヨー軸の方向で見た平面視において、前記対象物の一端と他端との間の間隔方向と前記移動速度ベクトルの方向とが一致する状態での前記角度差を第１角度差とし、該間隔方向と前記移動速度ベクトルの方向とが互いに直交する状態での前記角度差を第２角度差としたとき、前記対象物代表点設定手段は、前記角度差の目標値が第１角度差よりも第２角度差に近いほど、前記対象物の慣性モーメントが小さくなるように前記代表点の位置を設定することを特徴とする移動ロボットの制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動ロボットの制御装置において、前記要求条件は、前記対象物の移動の目的地において、該対象物の長手方向を壁または設置物の側壁面に平行な方向に向けて該対象物を該壁または設置物に近接させるという条件を含み、前記角度差目標値設定手段は、前記目標位置姿勢軌道により規定される前記対象物の代表点の空間的な目標経路のうち、少なくとも前記壁または設置物の側壁面から前記対象物までの距離が所定距離以下となる地点から前記目的地まで、前記対象物の長手方向を前記壁または設置物の側壁面に平行な方向に向けるように前記角度差の目標値を設定することを特徴とする移動ロボットの制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動ロボットの制御装置において、前記要求条件は、前記対象物および移動ロボットを、前記目標位置姿勢軌道により規定される前記対象物の代表点の空間的な目標経路の側方に障害物が存在する箇所で移動させる場合に、該対象物および移動ロボットと該障害物との間隔を所定値以上に保つという条件を含み、前記角度差目標値設定手段は、該要求条件を満たすように前記角度差の目標値を設定することを特徴とする移動ロボットの制御装置。

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