JP2014164315A - Self-propelled transporting device and system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物品を収納して自走する自走式運搬装置およびシステムに関する。 The present invention relates to a self-propelled transport device and system that stores articles and is self-propelled.
歩行するユーザの後を追尾して移動するユーザ追尾型移動ロボット装置が知られている。例えば特許文献1には、この種のロボット装置として、荷物の運搬車やカート等として機能する物入れ用収納部を備えたものが記載されている。 There is known a user tracking type mobile robot apparatus that tracks and moves after a walking user. For example, Patent Document 1 describes a robot apparatus of this type that includes a storage unit for a container that functions as a luggage carrier, a cart, or the like.
しかしながら、特許文献1の装置のようにユーザの後を追従するものでは、前方を向いて歩行するユーザの視界に装置が入らない。このため、公共の場で装置を使用する場合に装置が盗難にあう可能性があり、また、ユーザは装置の追従の有無を確認するために頻繁に振り返る必要があり、歩行に支障を来す。 However, in the case of following the user like the device of Patent Document 1, the device does not enter the field of view of the user walking forward. For this reason, there is a possibility that the device may be stolen when the device is used in a public place, and it is necessary for the user to look back frequently to check whether the device is following or not, which hinders walking. .
本発明に係る自走式運搬装置は、運搬対象を収納する収納部と、電気アクチュエータにより、収納部と一体に走行する走行部とを備えるとともに、ユーザの前方において、ユーザの動きをユーザと非接触の状態で検出する検出部と、検出部の検出出力に基づいて、当該自走式運搬装置が、ユーザの前方をユーザの歩行に従って走行するように走行部を制御する制御部とを具備することを特徴とする。
本発明に係る自走式運搬システムは、運搬対象を収納する収納部、および電気アクチュエータにより収納部と一体に走行する走行部を備えた自走式運搬装置と、ユーザが携帯する携帯機器とを含み、携帯機器は、ユーザの前方に位置する自走式運搬装置に無線信号を送信する送信部を有し、自走式運搬装置は、送信部からの信号を受信してユーザの動きを検出する検出部と、検出部の検出出力に基づいて、自走式運搬装置が、ユーザの前方をユーザの歩行に従って走行するように走行部を制御する制御部とを有することを特徴とする。
A self-propelled transport device according to the present invention includes a storage unit that stores a transport target and a traveling unit that travels integrally with the storage unit by an electric actuator, and in front of the user, the user's movement is not compared with the user. A detection unit that detects in a contact state, and a control unit that controls the traveling unit so that the self-propelled transport device travels in front of the user according to the user's walking based on the detection output of the detection unit. It is characterized by that.
A self-propelled transport system according to the present invention includes a storage unit that stores a target to be transported, a self-propelled transport device that includes a traveling unit that travels integrally with the storage unit by an electric actuator, and a portable device that a user carries. In addition, the portable device has a transmission unit that transmits a radio signal to a self-propelled transport device located in front of the user, and the self-propelled transport device receives a signal from the transmission unit and detects a user's movement The self-propelled transport device has a control unit that controls the traveling unit to travel in front of the user according to the user's walking based on the detection output of the detecting unit.
本発明によれば、歩行するユーザの視界に装置が常に入るので、盗難のおそれがなく、後を振り返っての確認も不要となる。 According to the present invention, since the device always enters the field of view of the walking user, there is no fear of theft and there is no need to look back.
図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。
図1、図2において、本実施形態における自走式運搬システムは、自走式運搬装置としての自走式スーツケース(以下、単にスーツケース)100と、ユーザが携帯するリモコン200とから成る。スーツケース100は、電気アクチュエータによって駆動される車輪121を有し、歩行するユーザの前方をユーザの進む方向に自走する。かかる自走式のスーツケース100を使用することで、ユーザの肉体的負担を大幅に軽減することができる。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2, the self-propelled transport system according to the present embodiment includes a self-propelled suitcase (hereinafter simply referred to as a suitcase) 100 as a self-propelled transport device and a
図3に示すように、スーツケース100は、衣服等の荷物(運搬対象)を収納するための荷物収納部110と、その下部(車輪121が接地する状態における下部)に配置されるメカ収容部120とを一体化して成る。図3(d)に示すように、荷物収納部110の後面110A(ユーザと対向する面)には、ラインセンサ111と、赤外線受光部112とが設けられている。ラインセンサ111は、ユーザから見て左右方向に画素を並べて成る光電変換素子であり、リモコン200の投光部201とともにユーザの動きを検出する機構を構成する(詳細は後述する)。
As shown in FIG. 3, the
図3(b)、(c)に示すように、メカ収容部120の前面120Aには障害物・勾配センサ122が、同底面120Bには段差・勾配センサ123がそれぞれ設けられている。障害物・勾配センサ122は、スーツケース100の前方に位置する物体までの距離を計測するものであり、例えば周知の赤外線測距センサや、超音波測距センサを用いることができる。また、この障害物・勾配センサ122は、坂道(上り坂)をも検出することができる。段差・勾配センサ123は、底面120Bの最前部と、これに対向する面(多くは地面、床面)との距離を計測するもので、上記障害物・勾配センサ122と同様の構成のものを用いることができる。また、この段差・勾配センサ123は、坂道(下り坂)をも検出することができる。
As shown in FIGS. 3B and 3C, the
メカ収容部120内には、車輪121を駆動するための駆動機構124と、駆動機構124を制御するための制御回路基板125と、バッテリが挿脱されるバッテリ室(不図示)等が設けられている。駆動機構124は、車輪121(前輪、後輪のいずれか)を回転駆動するための走行モータ、車輪121の操舵用のアクチュエータ、動力伝達機構等から成る。これらのモータやアクチュエータ、および基板125上の回路部品は、バッテリ室内のバッテリにより給電され、作動する。上記各センサ111、122、123は、不図示の配線部材を介して制御回路基板125に接続され、バッテリより給電を受けて作動する。
In the
図4はメカ収容部120に収容された機構の制御系を示している。各センサ111、122、123の検出出力は、上記配線部材を介して基板125上のCPU126に入力される。赤外線受光部112は、リモコン200から送信される赤外光を受光し、受光信号をCPU126に入力する。CPU126は、各センサ111、122、123および赤外線受光部112からの信号に基づき、駆動機構124の走行モータや操舵用アクチュエータを制御し、スーツケース100の走行制御、すなわち走行開始、停止、速度変更、操舵(左旋、右旋)を行う。
FIG. 4 shows a control system of the mechanism accommodated in the mechanical
図5はリモコン200の概略構成を示している。リモコン200は、図1に示すようにユーザのベルトに装着可能とされる。あるいは、リモコン200が予め取り付けられたベルトをユーザが着用する形態でもよい。リモコン200は、ユーザの前方にあるスーツケース100に向けて投光するための2つの投光部201、202と、電源ボタン203とを有する。投光部201、202は、リモコン200に装着された不図示の電池により給電を受け、作動する。
FIG. 5 shows a schematic configuration of the
投光部201は、光源および投光レンズを有し、照射された光は、スーツケース100側のラインセンサ111に受光される。照射光の左右方向の照射角α(図2)は、ラインセンサ111の長さ応じて調整し、また上下方向にはより集光性を高め、照射光の強度を増す。例えば、投光レンズとしてトロイダルレンズを用いるなどしてこれらの特性を実現できる。
The
他方の投光部202は、スーツケース100側の赤外線受光部112に対応する赤外線投光部であり、電源ボタン203の操作に応じて投光を行う。その照射赤外光は、電源オンまたはオフ(スーツケース100の自走制御の開始または終了)を指示するための信号として機能する。
The other
図6(a)〜(e)は、ラインセンサ111における受光状態をそれぞれ示している。受光される光は、上述したように投光部201からの射出光(光無線信号)であり、Edl、Edrは、その射出光の左右のエッジをそれぞれ示している。斜線部分は、非受光部分を示す。ここで、ラインセンサ111は、スーツケース100の幅のほぼ全域をカバーするよう設けられる。図では、スーツケース100の開閉を考慮してラインセンサ111を左右に分割してあるが、実用上は1本のラインセンサでよい。
FIGS. 6A to 6E show the light receiving states in the
図 6(a)では、照射光の左右のエッジEdl、Edrともラインセンサ111内に収まるとともに、左右エッジ間の間隔が基準値を維持しており、これを第1の状態(通常状態)と呼ぶ。第1の状態は、ユーザ(正確にはリモコン200)がスーツケース100の後面110Aと正対し、かつユーザとスーツケース100との距離が適正距離を維持しているときに実現される。適正距離は、リモコン200の投光部201から照射される光の左右方向の照射角αによって決まる。
In FIG. 6A, both the left and right edges Edl and Edr of the irradiated light are within the
図6(b)では、左右エッジEdl、Edrがいずれもラインセンサ111の外側に出ており、これを第2の状態と呼ぶ。第2の状態は、ユーザとスーツケース100との距離が上記適正距離よりも長くなったときに起こり得る。
In FIG. 6B, both the left and right edges Edl and Edr are outside the
図6(c)では、照射光の左右のエッジEdl、Edrともラインセンサ111内に収まっているが、左右エッジの間隔が上記基準値より短くなっており、これを第3の状態と呼ぶ。第3の状態は、ユーザとスーツケース100との距離が適正距離よりも短くなったときに起こり得る。
In FIG. 6C, the left and right edges Edl and Edr of the irradiated light are within the
図6(d)では、左側のエッジEdlのみが外側に出た例を示し、これを第4の状態と呼ぶ。第4の状態は、リモコン200からの照射光の光軸の角度が左側に変化した、つまりユーザが若干左側を向いたときに起こり得る。
FIG. 6D shows an example in which only the left edge Edl protrudes outward, and this is called a fourth state. The fourth state can occur when the angle of the optical axis of the irradiation light from the
図6(e)では、右側のエッジEdrのみが外側に出た例を示し、これを第5の状態と呼ぶ。第5の状態は、リモコン200からの照射光の光軸の角度が右側に変化した、つまりユーザが若干右側を向いたときに起こり得る。
FIG. 6 (e) shows an example in which only the right edge Edr protrudes to the outside, and this is called a fifth state. The fifth state can occur when the angle of the optical axis of the irradiation light from the
図6(f)では、投光部201からの照射光がラインセンサ111から完全に逸れている状態を示している。
FIG. 6F shows a state in which the irradiation light from the
図7〜図9は、スーツケース100の自走制御を実現するためのフローチャートである。このプログラムは、予めスーツケース100側のメモリ127に記憶されている。電源オフ状態でユーザがリモコン200の電源ボタン203を操作し、赤外線投光部202から照射された赤外光を受光部112が受光すると、CPU126がこのプログラムを読み出して実行する。また、電源ボタン203の操作に応答して、リモコン200の投光部201が投光を開始する。
7 to 9 are flowcharts for realizing the self-running control of the
CPU126は、ステップS1で所定の電源オン処理を行う。これにより、走行モータや操舵用アクチュエータが作動可能な状態となる。
The
次に、CPU126は、ステップS2で安全処理を行う。
図8は安全処理の詳細を示している。ステップS21では、段差・勾配センサ123により段差が検出されているか否か、すなわち段差・勾配センサ123の出力距離が所定以上か否かを判定する。段差もしくは坂道(下り坂)が検出されている場合は、ステップS21が肯定されてステップS22に進み、落下防止のためにスーツケース100を停止させる(停止している場合は停止状態を維持)。スーツケース100の停止は、駆動機構124を構成する走行用モータを停止させることで行う。なお、必要に応じてブレーキ装置を設け、これを作動させてもよい。
なお、万が一、スーツケース100が坂道(下り坂)を転がってしまった場合は、車輪121を停止・逆回転させてユーザに近づくように逆走させてもよい。
Next, the
FIG. 8 shows details of the safety process. In step S21, it is determined whether or not a step is detected by the step /
In the event that the
ステップS21が否定されるとステップS23に進み、スーツケース100の前方に障害物が存在するか否か、すなわち障害物・勾配センサ122の出力距離が所定値以下か否かを判定する。障害物もしくは坂道(上り坂)が検出されている場合は、ステップS23が肯定されてステップS22に進み、衝突防止のためにスーツケース100を停止させ(停止している場合は停止状態を維持)、その後、リターンする。ステップS23が否定された場合はそのままリターンする。
If step S21 is negative, the process proceeds to step S23, where it is determined whether there is an obstacle ahead of the
図7において、安全処理の後はステップS3において、安全性が確保されているか否かを判定する。上記ステップS21、S23のいずれもが否定されている場合は、安全性確保と判断してステップS4の走行処理に進む。一方、ステップSS21、S23のいずれかが肯定されている場合(このときスーツケース100は停止中である)は、安全性が確保されていないと判断し、ステップS4をスキップしてステップS5に進む。
In FIG. 7, after the safety process, in step S3, it is determined whether or not safety is ensured. When both of the above steps S21 and S23 are denied, it is determined that safety is ensured, and the process proceeds to the traveling process of step S4. On the other hand, if one of steps SS21 and S23 is affirmed (the
図9は走行処理(ステップS4)の詳細を示す。ステップS401〜S405は、ラインセンサ111の受光状態を確認するステップである。図6(a)に示す第1の状態(通常状態)であることが確認された場合は、スーツケース100はユーザと適正距離を保って走行中あるいは停止中であり、ステップS401が肯定される。この場合は、現在の状態を維持してリターンする。
FIG. 9 shows the details of the traveling process (step S4). Steps S401 to S405 are steps for confirming the light receiving state of the
ステップS401が否定されるとステップS402に進み、CPU126は第2の状態(図6(b))か否かを確認する。第2の状態となるのは、ユーザとスーツケース100との距離が上記適正距離よりも長い場合であり、例えばユーザがスーツケース100から適正距離よりも離れた位置で電源オン操作を行った場合、あるいはスーツケース走行中にユーザが歩行速度を落としたか、立ち止まったような場合に起こり得る。CPU126は、第2の状態が確認されると、ユーザとスーツケース100との距離がそれ以上開かないように、つまり両者の距離が適正距離となるように、ステップS406でスーツケース100を停止させる(停止している場合は停止状態を維持)。その後、リターンする。
If step S401 is negative, the process proceeds to step S402, and the
ステップS402が否定されるとステップS403に進み、CPU126は第3の状態(図6(c))か否かを確認する。第3の状態となるのは、ユーザとスーツケース100との距離が上記適正距離よりも短くなった場合であり、スーツケース100の走行中にユーザが歩行速度を上げたか、または停止しているスーツケース100にユーザが近づいた場合に起こり得る。CPU126は、図3の状態が確認されると、ステップS407でスーツケース100が現在停止中か走行中かを判定し、停止中の場合はステップS408でスーツケース100の走行を開始する。走行中の場合は、ユーザとスーツケース100との距離がそれ以上詰まらないように、つまり両者の距離が適正距離となるように、ステップS409でスーツケース100の走行速度をアップする。その後、リターンする。
If step S402 is negative, the process proceeds to step S403, and the
ステップS403が否定されるとステップS404に進み、CPU126は第4の状態(図6(d))か否かを確認する。ユーザが左に曲がろうとして左に向きを変えると、ステップS404が肯定され、CPU126はステップS410でスーツケース100を左旋させ、リターンする。
If step S403 is negative, the process proceeds to step S404, and the
ステップS404が否定されるとステップS405に進み、CPU126は第5の状態(図6(e))か否かを確認する。ユーザが右に曲がろうとして右に向きを変えると、ステップS405が肯定され、CPU126はステップS411でスーツケース100を右旋させ、リターンする。
If step S404 is negative, the process proceeds to step S405, and the
ステップS405が否定されると、ステップS412でスーツケース100を停止させてリターンする。例えばユーザが左右いずれかの方向に大きく向きを変えると、第6の状態(図6(f))になることがあり、このときステップS405が否定されることになる。
If step S405 is negative, the
走行処理の後、CPU126は、図7のステップS5で電源オフ信号の受信の有無を確認する。ユーザがリモコン200の電源ボタン203を操作し、赤外線投光部202から照射された赤外光を受光部112が受光すると、CPU126は電源オフ信号の受信と判断し、ステップS6でスーツケース100を停止する。その後、ステップS7で所定の電源オフ処理を行って処理を終了させる。ステップS5が否定されるとステップS2に戻る。なお、電源ボタン203の操作に応答して、リモコン200の投光部201は投光を停止する。
After the traveling process, the
図7〜図9の制御によれば、スーツケース100は、ユーザの前方において、ユーザと実質的に適正距離を保ちつつ走行し、ユーザの停止に伴ってスーツケース100も停止する。また、ユーザが左右に方向転換すると、スーツケース100もそれに従って左右に方向転換する。方向転換に関しては、ユーザが歩き方を工夫することで、スムーズに(途中停止することなく)スーツケース100の方向を所望の方向に変えることができる。
7 to 9, the
このように、スーツケース100がユーザの前方をユーザの歩行に従って走行するようにすることで、スーツケース100は常にユーザの視界に入り、盗難のおそれがなく、また後を振り返って確認も不要となる。
Thus, by making the
なお、リモコン200をベルトに装着する例を示したが、例えば帽子やその他の服飾品に装着するようにしてもよい。あるいは、ユーザがリモコン200を手に持ち、スーツケース100が自走している間はリモコン200を常にスーツケース100に向けておくという使い方でもよい。
In addition, although the example which mounts | wears with the
また、投光部201とラインセンサ111とでユーザの動きを検出したが、別の方法で検出してもよい。例えば、スーツケース100にユーザの足下を撮像する電子カメラを設け、撮像された画像(動画)をCPU126が解析してユーザの動きを判断してもよい。例えば靴の動きを解析することで、ユーザが向かおうとしている方向を検知でき、また画像中の靴の大きさによりユーザとスーツケース100との距離を推定でき、上述と同様の走行制御を行うことができる。さらに、予め決めた足の動かし方をした場合に、それを検知したCPU126が走行を開始あるいは停止するようにもできる。この場合、ユーザ側の機器(例えば、リモコン200)は不要となる。なお、予めユーザの履く靴の画像をメモリ127に登録しておき、それと同等の靴の動きを検知するようにすれば、ユーザ以外の人物の動きをユーザの動きと誤認することはない。
Moreover, although the user's movement was detected by the
また、走行部の構成も上記のものに限定されず、例えば履帯式の走行部であってもよい。さらに、スーツケース以外の運搬装置(例えば、ショッピングカートや台車等)にも本発明を同様に適用できる。
なお、ユーザ側の機器がナビゲーション機能を備えているものであれば、ユーザが予め行き先を指定しておくことによって、スーツケース100をその行き先へ向けて自走させることもできる。この場合、スーツケースは100は上述したナビゲーション機能と連動する受信機および駆動制御機構を備えておく必要があろう。すなわち、ユーザが指定した行き先を目指して地図(空港案内図など)に従ってスーツケース100を駆動制御(右折・左折など)させるのである。これは、公知のナビゲーション技術を応用すればよい。
Further, the configuration of the traveling unit is not limited to the above, and may be a crawler type traveling unit, for example. Furthermore, the present invention can be similarly applied to a transport device other than a suitcase (for example, a shopping cart or a cart).
Note that if the user's device has a navigation function, the
100 自走式スーツケース
110 荷物収納部
111 ラインセンサ
112 赤外線受光部
120 メカ収容部
121 車輪
122 障害物・勾配センサ
123 段差・勾配センサ
124 駆動機構
126 CPU
200 リモコン
201 投光部
202 赤外線投光部
DESCRIPTION OF
200
Claims (6)
電気アクチュエータにより、前記収納部と一体に走行する走行部とを備えた自走式運搬装置であって、
ユーザの前方において、ユーザの動きをユーザと非接触の状態で検出する検出部と、
前記検出部の検出出力に基づいて、当該自走式運搬装置が、ユーザの前方をユーザの歩行に従って走行するように前記走行部を制御する制御部とを具備することを特徴とする自走式運搬装置。 A storage section for storing the object to be transported;
A self-propelled transport device that includes an electric actuator and a traveling unit that travels integrally with the storage unit,
A detection unit that detects the movement of the user in a non-contact state with the user in front of the user;
Based on the detection output of the detection unit, the self-propelled transport device includes a control unit that controls the traveling unit so as to travel in front of the user according to the user's walking. Conveying device.
ユーザが携帯する携帯機器とを含み、
前記携帯機器は、ユーザの前方に位置する前記自走式運搬装置に無線信号を送信する送信部を有し、
前記自走式運搬装置は、前記送信部からの信号を受信してユーザの動きを検出する検出部と、前記前記検出部の検出出力に基づいて、前記自走式運搬装置が、ユーザの前方をユーザの歩行に従って走行するように前記走行部を制御する制御部とを有することを特徴とする自走式運搬システム。 A self-propelled transport device including a storage unit that stores a transport object, and a traveling unit that travels integrally with the storage unit by an electric actuator;
Including a portable device carried by the user,
The portable device has a transmission unit that transmits a radio signal to the self-propelled transport device located in front of the user,
The self-propelled transport device receives a signal from the transmission unit and detects a user's movement, and the self-propelled transport device is based on the detection output of the detection unit. And a control unit that controls the traveling unit so that the vehicle travels according to the user's walking.
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