JP2019148871A - 移動体および移動体システム - Google Patents

Abstract

【課題】移動体システムの利便性を向上させる。【解決手段】移動体１０は少なくとも１本の脚８ａで支持された台車５と接続され、台車とともに自律的に移動可能である。移動体は、駆動装置と、第１角度範囲をスキャンしてセンサデータを出力する外界センサと、センサデータに基づき移動体の位置および姿勢を示す位置情報を順次出力する位置推定装置と、位置情報を参照しながら移動体を移動させるコントローラとを有する。位置推定装置は、センサデータに基づいて第１角度範囲内の障害物を検出可能である。台車の下方に少なくとも一部が潜り込むことによって移動体と台車とが接続されているときは、位置推定装置は、外界センサから見て少なくとも１本の脚が存在する第２角度範囲を第１角度範囲から除いた、第３角度範囲Ｂのセンサデータを利用して障害物を検出する。【選択図】図１３Ｂ

Description

本開示は移動体および移動体システムに関する。

特開２０１４−１８６６９５号公報は、自律移動装置を利用してレーザレンジファインダのスキャンデータから環境地図を作成する技術を開示する。環境地図には障害物が存在する領域が表される。当該文献は、環境地図の作成に当たって、自立移動装置を手動操作で誘導するオペレータを障害物として環境地図上に配置しないよう、物体の検出情報のうち、所定の領域内における検出情報をマスクすることを開示する。

特開２０１４−１８６６９５号公報

本開示は、運搬物が載置される台車と接続された無人搬送車を移動させる際の、無人搬送車の動作を改善する技術を提供する。

本開示の例示的な実施形態における移動体は、自律的に移動することが可能であり、かつ、少なくとも１本の脚で支持された台車と接続され、前記台車とともに移動することが可能である移動体であって、前記移動体を移動させる駆動装置と、第１角度範囲をスキャンして前記センサデータを出力する外界センサと、前記センサデータに基づき前記移動体の位置および姿勢を示す位置情報を順次出力する位置推定装置と、前記位置推定装置から出力された前記位置情報を参照しながら前記駆動装置を制御して、前記移動体を移動させるコントローラとを備え、前記位置推定装置は、前記センサデータに基づいて前記第１角度範囲内の障害物を検出することが可能であり、前記台車の下方に少なくとも一部が潜り込むことによって前記移動体と前記台車とが接続されているときは、前記位置推定装置は、前記外界センサから見て前記少なくとも１本の脚が存在する第２角度範囲を前記第１角度範囲から除いた、第３角度範囲のセンサデータを利用して障害物を検出する。

上記の包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または記録媒体によって実現されてもよい。あるいは、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、および記録媒体の任意な組み合わせによって実現されてもよい。

本開示の実施形態によれば、移動体が台車と接続されているときは、位置推定装置は、外界センサから見て台車の少なくとも１本の脚が存在する第２角度範囲を第１角度範囲から除いた、第３角度範囲のスキャン結果を利用して障害物を検出する。これにより、台車の脚を障害物であると検出することを回避できる。

図１は、本開示の例示的な実施形態における移動体の概略構成を示すブロック図である。 図２は、移動体の動作の概要を示すフローチャートである。 図３は、本開示による、各ＡＧＶの走行を制御する制御システムの概要を示す図である。 図４は、ＡＧＶが存在する移動空間Ｓの一例を示す図である。 図５Ａは、接続される前のＡＧＶおよび牽引台車を示す図である。 図５Ｂは、接続されたＡＧＶおよび牽引台車を示す図である。 図６は、本実施形態にかかる例示的なＡＧＶの外観図である。 図７Ａは、ＡＧＶの第１のハードウェア構成例を示す図である。 図７Ｂは、ＡＧＶの第２のハードウェア構成例を示す図である。 図８Ａは、移動しながら地図を生成するＡＧＶを示す図である。 図８Ｂは、移動しながら地図を生成するＡＧＶを示す図である。 図８Ｃは、移動しながら地図を生成するＡＧＶを示す図である。 図８Ｄは、移動しながら地図を生成するＡＧＶを示す図である。 図８Ｅは、移動しながら地図を生成するＡＧＶを示す図である。 図８Ｆは、完成した地図の一部を模式的に示す図である。 図９は、複数の部分地図によって１つのフロアの地図が構成される例を示す図である。 図１０は、運行管理装置のハードウェア構成例を示す図である。 図１１は、運行管理装置によって決定されたＡＧＶの移動経路の一例を模式的に示す図である。 図１２は、牽引台車５の非接続時における、位置推定装置１４ｅによる障害物検出範囲Ａを示す図である。 図１３Ａは、ＡＧＶ１０と牽引台車５とが接続されている時の側面図である。 図１３Ｂは、牽引台車５の接続時における、位置推定装置１４ｅによる障害物検出範囲Ｂを示す図である。 図１４は、障害物検出範囲Ｂを画定するための説明図である。 図１５は、レーザレンジファインダ１５による範囲Ａのスキャン結果を示す図である。 図１６は、障害物検出範囲の決定処理の手順を示すフローチャートである。

＜用語＞
本開示の実施形態を説明する前に、本明細書において使用する用語の定義を説明する。

「無人搬送車」（ＡＧＶ）とは、本体に人手または自動で荷物を積み込み、指示された場所まで自動走行し、人手または自動で荷卸しをする無軌道車両を意味する。「無人搬送車」は、無人牽引車および無人フォークリフトを含む。

「無人」の用語は、車両の操舵に人を必要としないことを意味しており、無人搬送車が「人（たとえば荷物の積み下ろしを行う者）」を搬送することは除外しない。

「無人牽引車」とは、人手または自動で荷物の積み込み荷卸しをする台車を牽引して、指示された場所まで自動走行する無軌道車両である。

「無人フォークリフト」とは、荷物移載用のフォークなどを上下させるマストを備え、フォークなどに荷物を自動移載し指示された場所まで自動走行し、自動荷役作業をする無軌道車両である。

「無軌道車両」とは、車輪と、車輪を回転させる電気モータまたはエンジンを備える移動体（vehicle）である。

「移動体」とは、人または荷物を載せて移動する装置であり、移動のための駆動力(traction)を発生させる車輪、二足または多足歩行装置、プロペラなどの駆動装置を備える。本開示における「移動体」の用語は、狭義の無人搬送車のみならず、モバイルロボット、サービスロボット、およびドローンを含む。

「自動走行」は、無人搬送車が通信によって接続されるコンピュータの運行管理システムの指令に基づく走行と、無人搬送車が備える制御装置による自律的走行とを含む。自律的走行には、無人搬送車が所定の経路に沿って目的地に向かう走行のみならず、追尾目標に追従する走行も含まれる。また、無人搬送車は、一時的に作業者の指示に基づくマニュアル走行を行ってもよい。「自動走行」は、一般には「ガイド式」の走行および「ガイドレス式」の走行の両方を含むが、本開示では「ガイドレス式」の走行を意味する。

「ガイド式」とは、誘導体を連続的または断続的に設置し、誘導体を利用して無人搬送車を誘導する方式である。

「ガイドレス式」とは、誘導体を設置せずに誘導する方式である。本開示の実施形態における無人搬送車は、自己位置推定装置を備え、ガイドレス式で走行することができる。

「自己位置推定装置」は、レーザレンジファインダなどの外界センサによって取得されたセンサデータに基づいて環境地図上における自己位置を推定する装置である。

「外界センサ」は、移動体の外部の状態をセンシングするセンサである。外界センサには、たとえば、レーザレンジファインダ（測域センサともいう）、カメラ（またはイメージセンサ）、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）、ミリ波レーダ、および磁気センサがある。

「内界センサ」は、移動体の内部の状態をセンシングするセンサである。内界センサには、たとえばロータリエンコーダ（以下、単に「エンコーダ」と称することがある）、加速度センサ、および角加速度センサ（たとえばジャイロセンサ）がある。

「ＳＬＡＭ（スラム）」とは、Simultaneous Localization and Mappingの略語であり、自己位置推定と環境地図作成を同時に行うことを意味する。

＜例示的な実施形態＞
以下、添付の図面を参照しながら、本開示による移動体および移動体システムの一例を説明する。なお、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。たとえば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。本発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供する。これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

本開示において説明する移動体は、自律的に移動することが可能であり、かつ、少なくとも１本の脚で支持された台車と接続され、当該台車とともに移動することが可能である。そのような移動体および台車の例は、それぞれ無人搬送車（例えば図６）と、牽引台車（例えば図５Ａおよび図５Ｂ）である。

本実施形態では、台車は、自身の下方に移動体が潜り込むことが可能な空間を有している。空間は、例えば荷物が載置される最下部の棚板と床面との間に形成される。空間は、移動体を完全に収容できる広さを有していてもよいし、移動体の一部を収容できる広さを有していてもよい。後述する図５Ｂは、移動体が台車の下方に完全に潜り込んだ状態を示している。

移動体と接続される台車は少なくとも１本の脚を有する。典型的には、台車の脚の本数は４本であり、各脚と床面との接触部にはキャスターが取り付けられる。台車の脚は、移動体と接続された際に台車を支持することが可能であればよい。

図１は、本開示の例示的な実施形態における移動体の概略構成を示すブロック図である。移動体１０１は、外界センサ１０３と、位置推定装置１０５と、コントローラ１０７と、駆動装置１０９とを備えている。

駆動装置１０９は、移動体１０１を移動させる機構を備えている。駆動装置１０９は、例えば少なくとも１台の駆動用電気モータ（以下、単に「モータ」と称する）、および、当該モータを制御するモータ制御回路を備え得る。

外界センサ１０３は、例えばレーザレンジファインダ、カメラ、レーダ、またはＬＩＤＡＲなどの、外部環境をセンシングするセンサである。外界センサ１０３は、所定の角度範囲をスキャンしてセンサデータを出力する。

位置推定装置１０５は、外界センサ１０３から出力されたセンサデータに基づき、移動体の位置および姿勢を推定する。位置推定装置１０５は、推定した移動体の位置および姿勢（orientation）を示す情報（本明細書において「位置情報」と称する）を順次出力する。さらに位置推定装置１０５は、移動体１０１に台車が接続されたとき、後述する処理によって障害物を検出する。さらに位置推定装置１０５は、センサデータに基づいて、スキャン結果の一部または全部を用いて、スキャン範囲内に存在する障害物を検出することが可能である。

コントローラ１０７は、位置推定装置１０５から出力された位置情報および障害物情報を利用して駆動装置１０９を制御して移動体１０１を移動させる。

図２は、本開示の例示的な移動体１０１の動作の概要を示すフローチャートである。以下の処理は、台車の下方に移動体１０１の少なくとも一部が潜り込むことによって移動体１０１と台車とが接続されている場合に実行される処理である。当該処理は移動体１０１の位置推定装置１０５によって実行される。

ステップＳ１において、位置推定装置１０５は、移動体１０１と台車との接続を確認する。接続の確認は、例えば後述する電磁ロックピンによるロックが行われていること、すなわちロック機構の状態を確認すること、によって行われ得る。または、位置推定装置１０５は、移動体１０１に実装された不図示の在荷センサを利用して移動体１０１と台車との接続を確認してもよい。在荷センサは例えば荷重センサであり、自身が検出した荷重に基づいて移動体１０１に台車が存在されていることを検出する。

ステップＳ２において、位置推定装置１０５は、外界センサ１０３から第１角度範囲のセンサデータを取得する。第１角度範囲の一例は、外界センサ１０３が検出可能な全角度範囲である。

ステップＳ３において、位置推定装置１０５は、第３角度範囲のセンサデータを決定する。第３角度範囲は、ステップＳ２でセンサデータが得られた第１角度範囲から、台車の脚が存在する第２角度範囲を除外して得られる範囲である。移動体１０１が台車と接続された場合、外界センサ１０３から台車の脚までの距離は予め定められた値以下、例えば５０ｃｍ、に入ることが通常分かっている。そこで位置推定装置１０５は、当該値以下の距離範囲で検出された物、すなわち脚、が存在する範囲を、第２角度範囲として採用すればよい。

ステップＳ４において、位置推定装置１０５は、第３角度範囲のセンサデータを利用して障害物を検出する。これにより、台車の脚を障害物の検出対象から除外することができる。

以下、移動体が無人搬送車である場合のより具体的な例を説明する。本明細書では、略語を用いて、無人搬送車を「ＡＧＶ」と記述することがある。なお、以下の説明は、矛盾がない限り、ＡＧＶ以外の移動体、例えば移動ロボット、ドローン、または有人の車両などにも同様に適用することができる。

なお、図１および図２を参照しながら説明した開示に関連する内容は、後述の「（７）ＡＧＶの動作例」においてより詳細に説明される。

（１）システムの基本構成
図３は、本開示による例示的な移動体管理システム１００の基本構成例を示している。移動体管理システム１００は、少なくとも１台のＡＧＶ１０と、ＡＧＶ１０の運行管理を行う運行管理装置５０とを含む。図３には、ユーザ１によって操作される端末装置２０も記載されている。

ＡＧＶ１０は、走行に磁気テープなどの誘導体が不要な「ガイドレス式」走行が可能な無人搬送台車である。ＡＧＶ１０は、自己位置推定を行い、推定の結果を端末装置２０および運行管理装置５０に送信することができる。ＡＧＶ１０は、運行管理装置５０からの指令に従って移動空間Ｓ内を自動走行することが可能である。ＡＧＶ１０は、さらに、人または他の移動体に追従して移動する「追尾モード」で動作することが可能である。

運行管理装置５０は各ＡＧＶ１０の位置をトラッキングし、各ＡＧＶ１０の走行を管理するコンピュータシステムである。運行管理装置５０は、デスクトップ型ＰＣ、ノート型ＰＣ、および／または、サーバコンピュータであり得る。運行管理装置５０は、複数のアクセスポイント２を介して、各ＡＧＶ１０と通信する。たとえば、運行管理装置５０は、各ＡＧＶ１０が次に向かうべき位置の座標のデータを各ＡＧＶ１０に送信する。各ＡＧＶ１０は、定期的に、たとえば１００ミリ秒ごとに自身の位置および姿勢（orientation）を示すデータを運行管理装置５０に送信する。指示した位置にＡＧＶ１０が到達すると、運行管理装置５０は、さらに次に向かうべき位置の座標のデータを送信する。ＡＧＶ１０は、端末装置２０に入力されたユーザ１の操作に応じて移動空間Ｓ内を走行することも可能である。端末装置２０の一例はタブレットコンピュータである。典型的には、端末装置２０を利用したＡＧＶ１０の走行は地図作成時に行われ、運行管理装置５０を利用したＡＧＶ１０の走行は地図作成後に行われる。

図４は、３台のＡＧＶ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃが存在する移動空間Ｓの一例を示している。いずれのＡＧＶも図中の奥行き方向に走行しているとする。ＡＧＶ１０ａおよび１０ｂは天板に載置された荷物を搬送中である。ＡＧＶ１０ｃは、前方のＡＧＶ１０ｂに追従して走行している。なお、説明の便宜のため、図４では参照符号１０ａ、１０ｂおよび１０ｃを付したが、以下では、「ＡＧＶ１０」と記述する。

ＡＧＶ１０は、天板に載置された荷物を搬送する方法以外に、自身と接続された牽引台車を利用して荷物を搬送することも可能である。図５Ａは接続される前のＡＧＶ１０および牽引台車５を示している。牽引台車５の各足にはキャスターが設けられている。ＡＧＶ１０は牽引台車５と機械的に接続される。図５Ｂは、接続されたＡＧＶ１０および牽引台車５を示している。ＡＧＶ１０が走行すると、牽引台車５はＡＧＶ１０に牽引される。牽引台車５を牽引することにより、ＡＧＶ１０は、牽引台車５に載置された荷物を搬送できる。

ＡＧＶ１０と牽引台車５との接続方法は任意である。ここでは一例を説明する。ＡＧＶ１０の天板にはプレート６が固定されている。牽引台車５には、スリットを有するガイド７が設けられている。ＡＧＶ１０は牽引台車５に接近し、プレート６をガイド７のスリットに差し込む。差し込みが完了すると、ＡＧＶ１０は、図示されない電磁ロック式ピンをプレート６およびガイド７に貫通させ、電磁ロックをかける。これにより、ＡＧＶ１０と牽引台車５とが物理的に接続される。

再び図３を参照する。各ＡＧＶ１０と端末装置２０とは、たとえば１対１で接続されてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に準拠した通信を行うことができる。各ＡＧＶ１０と端末装置２０とは、１または複数のアクセスポイント２を利用してＷｉ−Ｆｉ（登録商標）に準拠した通信を行うこともできる。複数のアクセスポイント２は、たとえばスイッチングハブ３を介して互いに接続されている。図３には２台のアクセスポイント２ａ、２ｂが記載されている。ＡＧＶ１０はアクセスポイント２ａと無線で接続されている。端末装置２０はアクセスポイント２ｂと無線で接続されている。ＡＧＶ１０が送信したデータはアクセスポイント２ａで受信され、スイッチングハブ３を介してアクセスポイント２ｂに転送され、アクセスポイント２ｂから端末装置２０に送信される。また、端末装置２０が送信したデータは、アクセスポイント２ｂで受信され、スイッチングハブ３を介してアクセスポイント２ａに転送され、アクセスポイント２ａからＡＧＶ１０に送信される。これにより、ＡＧＶ１０および端末装置２０の間の双方向通信が実現される。複数のアクセスポイント２はスイッチングハブ３を介して運行管理装置５０とも接続されている。これにより、運行管理装置５０と各ＡＧＶ１０との間でも双方向通信が実現される。

（２）環境地図の作成
自己位置を推定しながらＡＧＶ１０が走行できるようにするため、移動空間Ｓ内の地図が作成される。ＡＧＶ１０には位置推定装置およびレーザレンジファインダが搭載されており、レーザレンジファインダの出力を利用して地図を作成できる。

ＡＧＶ１０は、ユーザの操作によってデータ取得モードに遷移する。データ取得モードにおいて、ＡＧＶ１０はレーザレンジファインダを用いたセンサデータの取得を開始する。レーザレンジファインダは周期的にたとえば赤外線または可視光のレーザビームを周囲に放射して周囲の空間Ｓをスキャンする。レーザビームは、たとえば、壁、柱等の構造物、床の上に置かれた物体等の表面で反射される。レーザレンジファインダは、レーザビームの反射光を受けて各反射点までの距離を計算し、各反射点の位置が示された測定結果のデータを出力する。各反射点の位置には、反射光の到来方向および距離が反映されている。測定結果のデータは「計測データ」または「センサデータ」と呼ばれることがある。

位置推定装置は、センサデータを記憶装置に蓄積する。移動空間Ｓ内のセンサデータの取得が完了すると、記憶装置に蓄積されたセンサデータが外部装置に送信される。外部装置は、たとえば信号処理プロセッサを有し、かつ、地図作成プログラムがインストールされたコンピュータである。

外部装置の信号処理プロセッサは、スキャンごとに得られたセンサデータ同士を重ね合わせる。信号処理プロセッサが重ね合わせる処理を繰り返し行うことにより、空間Ｓの地図を作成することができる。外部装置は、作成した地図のデータをＡＧＶ１０に送信する。ＡＧＶ１０は、作成した地図のデータを内部の記憶装置に保存する。外部装置は、運行管理装置５０であってもよいし、他の装置であってもよい。

外部装置ではなくＡＧＶ１０が地図の作成を行ってもよい。上述した外部装置の信号処理プロセッサが行った処理を、ＡＧＶ１０のマイクロコントローラユニット（マイコン）などの回路が行えばよい。ＡＧＶ１０内で地図を作成する場合には、蓄積されたセンサデータを外部装置に送信する必要が無くなる。センサデータのデータ容量は一般には大きいと考えられる。センサデータを外部装置に送信する必要がないため、通信回線の占有を回避できる。

なお、センサデータを取得するための移動空間Ｓ内の移動は、ユーザの操作に従ってＡＧＶ１０が走行することによって実現し得る。たとえば、ＡＧＶ１０は、端末装置２０を介して無線でユーザから前後左右の各方向への移動を指示する走行指令を受け取る。ＡＧＶ１０は走行指令にしたがって移動空間Ｓ内を前後左右に走行し、地図を作成する。ＡＧＶ１０がジョイスティック等の操縦装置と有線で接続されている場合には、当該操縦装置からの制御信号にしたがって移動空間Ｓ内を前後左右に走行し、地図を作成してもよい。レーザレンジファインダを搭載した計測台車を人が押し歩くことによってセンサデータを取得してもよい。

なお、図３および図４には複数台のＡＧＶ１０が示されているが、ＡＧＶは１台であってもよい。複数台のＡＧＶ１０が存在する場合、ユーザ１は端末装置２０を利用して、登録された複数のＡＧＶのうちから一台のＡＧＶ１０を選択して、移動空間Ｓの地図を作成させることができる。

地図が作成されると、以後、各ＡＧＶ１０は当該地図を利用して自己位置を推定しながら自動走行することができる。自己位置を推定する処理の説明は後述する。

（３）ＡＧＶの構成
図６は、本実施形態にかかる例示的なＡＧＶ１０の外観図である。ＡＧＶ１０は、２つの駆動輪１１ａおよび１１ｂと、４つのキャスター１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆと、フレーム１２と、搬送テーブル１３と、走行制御装置１４と、レーザレンジファインダ１５とを有する。２つの駆動輪１１ａおよび１１ｂは、ＡＧＶ１０の右側および左側にそれぞれ設けられている。４つのキャスター１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆは、ＡＧＶ１０の４隅に配置されている。なお、ＡＧＶ１０は、２つの駆動輪１１ａおよび１１ｂに接続される複数のモータも有するが、複数のモータは図６には示されていない。また、図６には、ＡＧＶ１０の右側に位置する１つの駆動輪１１ａおよび２つのキャスター１１ｃおよび１１ｅと、左後部に位置するキャスター１１ｆとが示されているが、左側の駆動輪１１ｂおよび左前部のキャスター１１ｄはフレーム１２の蔭に隠れているため明示されていない。４つのキャスター１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆは、自由に旋回することができる。以下の説明では、駆動輪１１ａおよび駆動輪１１ｂを、それぞれ車輪１１ａおよび車輪１１ｂとも称する。

ＡＧＶ１０は、さらに、障害物を検知するための少なくとも１つの障害物センサ１９を備えている。図６の例では、フレーム１２の４隅に４つの障害物センサ１９が設けられている。障害物センサ１９の個数および配置は、図６の例とは異なっていてもよい。障害物センサ１９は、例えば、赤外線センサ、超音波センサ、またはステレオカメラなどの、距離計測が可能な装置であり得る。障害物センサ１９が赤外線センサである場合、例えば一定時間ごとに赤外線を出射し、反射された赤外線が戻ってくるまでの時間を計測することにより、一定距離以内に存在する障害物を検知することができる。ＡＧＶ１０は、少なくとも１つの障害物センサ１９から出力された信号に基づいて経路上の障害物を検知したとき、その障害物を回避する動作を行う。

走行制御装置１４は、ＡＧＶ１０の動作を制御する装置であり、主としてマイコン（後述）を含む集積回路、電子部品およびそれらが搭載された基板を含む。走行制御装置１４は、上述した、端末装置２０とのデータの送受信、および前処理演算を行う。

レーザレンジファインダ１５は、たとえば赤外線または可視光のレーザビーム１５ａを放射し、当該レーザビーム１５ａの反射光を検出することにより、反射点までの距離を測定する光学機器である。本実施形態では、ＡＧＶ１０のレーザレンジファインダ１５は、たとえばＡＧＶ１０の正面を基準として左右１３５度（合計２７０度）の範囲の空間に、０．２５度ごとに方向を変化させながらパルス状のレーザビーム１５ａを放射し、各レーザビーム１５ａの反射光を検出する。これにより、０．２５度ごと、合計１０８１ステップ分の角度で決まる方向における反射点までの距離のデータを得ることができる。なお、本実施形態では、レーザレンジファインダ１５が行う周囲の空間のスキャンは実質的に床面に平行であり、平面的（二次元的）である。しかしながら、レーザレンジファインダ１５は高さ方向のスキャンを行ってもよい。

ＡＧＶ１０の位置および姿勢（向き）と、レーザレンジファインダ１５のスキャン結果とにより、ＡＧＶ１０は、空間Ｓの地図を作成することができる。地図には、ＡＧＶの周囲の壁、柱等の構造物、床の上に載置された物体の配置が反映され得る。地図のデータは、ＡＧＶ１０内に設けられた記憶装置に格納される。

一般に、移動体の位置および姿勢は、ポーズ（ｐｏｓｅ）と呼ばれる。二次元面内における移動体の位置および姿勢は、ＸＹ直交座標系における位置座標（ｘ, ｙ）と、Ｘ軸に対する角度θによって表現される。ＡＧＶ１０の位置および姿勢、すなわちポーズ（ｘ, ｙ, θ）を、以下、単に「位置」と呼ぶことがある。

レーザビーム１５ａの放射位置から見た反射点の位置は、角度および距離によって決定される極座標を用いて表現され得る。本実施形態では、レーザレンジファインダ１５は極座標で表現されたセンサデータを出力する。ただし、レーザレンジファインダ１５は、極座標で表現された位置を直交座標に変換して出力してもよい。

レーザレンジファインダの構造および動作原理は公知であるため、本明細書ではこれ以上の詳細な説明は省略する。レーザレンジファインダ１５によって検出され得る物体の例は、人、荷物、棚、壁である。

レーザレンジファインダ１５は、周囲の空間をセンシングしてセンサデータを取得するための外界センサの一例である。そのような外界センサの他の例としては、イメージセンサおよび超音波センサが考えられる。

走行制御装置１４は、レーザレンジファインダ１５の測定結果と、自身が保持する地図データとを比較して、自身の現在位置を推定することができる。なお、保持されている地図データは、他のＡＧＶ１０が作成した地図データであってもよい。

図７Ａは、ＡＧＶ１０の第１のハードウェア構成例を示している。また図７Ａは、走行制御装置１４の具体的な構成も示している。

ＡＧＶ１０は、走行制御装置１４と、レーザレンジファインダ１５と、２台のモータ１６ａおよび１６ｂと、駆動装置１７と、車輪１１ａおよび１１ｂと、２つのロータリエンコーダ１８ａおよび１８ｂとを備えている。

走行制御装置１４は、マイコン１４ａと、メモリ１４ｂと、記憶装置１４ｃと、通信回路１４ｄと、位置推定装置１４ｅとを有している。マイコン１４ａ、メモリ１４ｂ、記憶装置１４ｃ、通信回路１４ｄおよび位置推定装置１４ｅは通信バス１４ｆで接続されており、相互にデータを授受することが可能である。レーザレンジファインダ１５もまた通信インタフェース（図示せず）を介して通信バス１４ｆに接続されており、計測結果である計測データを、マイコン１４ａ、位置推定装置１４ｅおよび／またはメモリ１４ｂに送信する。

マイコン１４ａは、走行制御装置１４を含むＡＧＶ１０の全体を制御するための演算を行うプロセッサまたは制御回路（コンピュータ）である。典型的にはマイコン１４ａは半導体集積回路である。マイコン１４ａは、制御信号であるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を駆動装置１７に送信して駆動装置１７を制御し、モータに印加する電圧を調整させる。これによりモータ１６ａおよび１６ｂの各々が所望の回転速度で回転する。

左右のモータ１６ａおよび１６ｂの駆動を制御する１つ以上の制御回路（たとえばマイコン）を、マイコン１４ａとは独立して設けてもよい。たとえば、モータ駆動装置１７が、モータ１６ａおよび１６ｂの駆動をそれぞれ制御する２つのマイコンを備えていてもよい。それらの２つのマイコンは、エンコーダ１８ａおよび１８ｂから出力されたエンコーダ情報を用いた座標計算をそれぞれ行い、所与の初期位置からのＡＧＶ１０の移動距離を推定してもよい。また、当該２つのマイコンは、エンコーダ情報を利用してモータ駆動回路１７ａおよび１７ｂを制御してもよい。

メモリ１４ｂは、マイコン１４ａが実行するコンピュータプログラムを記憶する揮発性の記憶装置である。メモリ１４ｂは、マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅが演算を行う際のワークメモリとしても利用され得る。

記憶装置１４ｃは、不揮発性の半導体メモリ装置である。ただし、記憶装置１４ｃは、ハードディスクに代表される磁気記録媒体、または、光ディスクに代表される光学式記録媒体であってもよい。さらに、記憶装置１４ｃは、いずれかの記録媒体にデータを書き込みおよび／または読み出すためのヘッド装置および当該ヘッド装置の制御装置を含んでもよい。

記憶装置１４ｃは、走行する空間Ｓの地図データＭ、および、１または複数の走行経路のデータ（走行経路データ）Ｒを記憶する。地図データＭは、ＡＧＶ１０が地図作成モードで動作することによって作成され記憶装置１４ｃに記憶される。走行経路データＲは、地図データＭが作成された後に外部から送信される。本実施形態では、地図データＭおよび走行経路データＲは同じ記憶装置１４ｃに記憶されているが、異なる記憶装置に記憶されてもよい。

走行経路データＲの例を説明する。

端末装置２０がタブレットコンピュータである場合には、ＡＧＶ１０はタブレットコンピュータから走行経路を示す走行経路データＲを受信する。このときの走行経路データＲは、複数のマーカの位置を示すマーカデータを含む。「マーカ」は走行するＡＧＶ１０の通過位置（経由点）を示す。走行経路データＲは、走行開始位置を示す開始マーカおよび走行終了位置を示す終了マーカの位置情報を少なくとも含む。走行経路データＲは、さらに、１以上の中間経由点のマーカの位置情報を含んでもよい。走行経路が１以上の中間経由点を含む場合には、開始マーカから、当該走行経由点を順に経由して終了マーカに至る経路が、走行経路として定義される。各マーカのデータは、そのマーカの座標データに加えて、次のマーカに移動するまでのＡＧＶ１０の向き（角度）および走行速度のデータを含み得る。ＡＧＶ１０が各マーカの位置で一旦停止し、自己位置推定および端末装置２０への通知などを行う場合には、各マーカのデータは、当該走行速度に達するまでの加速に要する加速時間、および／または、当該走行速度から次のマーカの位置で停止するまでの減速に要する減速時間のデータを含み得る。

端末装置２０ではなく運行管理装置５０（たとえば、ＰＣおよび／またはサーバコンピュータ）がＡＧＶ１０の移動を制御してもよい。その場合には、運行管理装置５０は、ＡＧＶ１０がマーカに到達する度に、次のマーカへの移動をＡＧＶ１０に指示してもよい。たとえば、ＡＧＶ１０は、運行管理装置５０から、次に向かうべき目的位置の座標データ、または、当該目的位置までの距離および進むべき角度のデータを、走行経路を示す走行経路データＲとして受信する。

ＡＧＶ１０は、作成された地図と走行中に取得されたレーザレンジファインダ１５が出力したセンサデータとを利用して自己位置を推定しながら、記憶された走行経路に沿って走行することができる。

通信回路１４ｄは、たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）および／またはＷｉ−Ｆｉ（登録商標）規格に準拠した無線通信を行う無線通信回路である。いずれの規格も、２．４ＧＨｚ帯の周波数を利用した無線通信規格を含む。たとえばＡＧＶ１０を走行させて地図を作成するモードでは、通信回路１４ｄは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に準拠した無線通信を行い、１対１で端末装置２０と通信する。

位置推定装置１４ｅは、地図の作成処理、および、走行時には自己位置の推定処理を行う。位置推定装置１４ｅは、ＡＧＶ１０の位置および姿勢とレーザレンジファインダのスキャン結果とにより、移動空間Ｓの地図を作成する。走行時には、位置推定装置１４ｅは、レーザレンジファインダ１５からセンサデータを受け取り、また、記憶装置１４ｃに記憶された地図データＭを読み出す。レーザレンジファインダ１５のスキャン結果から作成された局所的地図データ(センサデータ)を、より広範囲の地図データＭとのマッチングを行うことにより、地図データＭ上における自己位置（ｘ, ｙ, θ）を同定する。位置推定装置１４ｅは、局所的地図データが地図データＭに一致した程度を表す「信頼度」のデータを生成する。自己位置（ｘ, ｙ, θ）、および、信頼度の各データは、ＡＧＶ１０から端末装置２０または運行管理装置５０に送信され得る。端末装置２０または運行管理装置５０は、自己位置（ｘ, ｙ, θ）、および、信頼度の各データを受信して、内蔵または接続された表示装置に表示することができる。

本実施形態では、マイコン１４ａと位置推定装置１４ｅとは別個の構成要素であるとしているが、これは一例である。マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅの各動作を独立して行うことが可能な１つのチップ回路または半導体集積回路であってもよい。図７Ａには、マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅを包括するチップ回路１４ｇが示されている。以下では、マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅが別個独立に設けられている例を説明する。

２台のモータ１６ａおよび１６ｂは、それぞれ２つの車輪１１ａおよび１１ｂに取り付けられ、各車輪を回転させる。つまり、２つの車輪１１ａおよび１１ｂはそれぞれ駆動輪である。本明細書では、モータ１６ａおよびモータ１６ｂは、それぞれＡＧＶ１０の右輪および左輪を駆動するモータであるとして説明する。

移動体１０は、さらに、車輪１１ａおよび１１ｂの回転位置または回転速度を測定するエンコーダユニット１８をさらに備えている。エンコーダユニット１８は、第１ロータリエンコーダ１８ａおよび第２ロータリエンコーダ１８ｂを含む。第１ロータリエンコーダ１８ａは、モータ１６ａから車輪１１ａまでの動力伝達機構のいずれかの位置における回転を計測する。第２ロータリエンコーダ１８ｂは、モータ１６ｂから車輪１１ｂまでの動力伝達機構のいずれかの位置における回転を計測する。エンコーダユニット１８は、ロータリエンコーダ１８ａおよび１８ｂによって取得された信号を、マイコン１４ａに送信する。マイコン１４ａは、位置推定装置１４ｅから受信した信号だけでなく、エンコーダユニット１８から受信した信号を利用して、移動体１０の移動を制御してもよい。

駆動装置１７は、２台のモータ１６ａおよび１６ｂの各々に印加される電圧を調整するためのモータ駆動回路１７ａおよび１７ｂを有する。モータ駆動回路１７ａおよび１７ｂの各々はいわゆるインバータ回路を含む。モータ駆動回路１７ａおよび１７ｂは、マイコン１４ａまたはモータ駆動回路１７ａ内のマイコンから送信されたＰＷＭ信号によって各モータに流れる電流をオンまたはオフし、それによりモータに印加される電圧を調整する。

図７Ｂは、ＡＧＶ１０の第２のハードウェア構成例を示している。第２のハードウェア構成例は、レーザ測位システム１４ｈを有する点、および、マイコン１４ａが各構成要素と１対１で接続されている点において、第１のハードウェア構成例（図７Ａ）と相違する。

レーザ測位システム１４ｈは、位置推定装置１４ｅおよびレーザレンジファインダ１５を有する。位置推定装置１４ｅおよびレーザレンジファインダ１５は、たとえばイーサネット（登録商標）ケーブルで接続されている。位置推定装置１４ｅおよびレーザレンジファインダ１５の各動作は上述した通りである。レーザ測位システム１４ｈは、ＡＧＶ１０のポーズ（ｘ, ｙ, θ）を示す情報をマイコン１４ａに出力する。

マイコン１４ａは、種々の汎用Ｉ／Ｏインタフェースまたは汎用入出力ポート（図示せず）を有している。マイコン１４ａは、通信回路１４ｄ、レーザ測位システム１４ｈ等の、走行制御装置１４内の他の構成要素と、当該汎用入出力ポートを介して直接接続されている。

図７Ｂに関して上述した構成以外は、図７Ａの構成と共通である。よって共通の構成の説明は省略する。

本開示の実施形態におけるＡＧＶ１０は、図示されていないバンパースイッチなどのセーフティセンサを備えていてもよい。ＡＧＶ１０は、ジャイロセンサなどの慣性計測装置を備えていてもよい。ロータリエンコーダ１８ａおよび１８ｂまたは慣性計測装置などの内界センサによる測定データを利用すれば、ＡＧＶ１０の移動距離および姿勢の変化量(角度)を推定することができる。これらの距離および角度の推定値は、オドメトリデータと呼ばれ、位置推定装置１４ｅによって得られる位置および姿勢の情報を補助する機能を発揮し得る。

（４）地図データ
図８Ａ〜図８Ｆは、センサデータを取得しながら移動するＡＧＶ１０を模式的に示す。ユーザ１は、端末装置２０を操作しながらマニュアルでＡＧＶ１０を移動させてもよい。あるいは、図７Ａおよび図７Ｂに示される走行制御装置１４を備えるユニット、または、ＡＧＶ１０そのものを台車に載置し、台車をユーザ１が手で押す、または牽くことによってセンサデータを取得してもよい。

図８Ａには、レーザレンジファインダ１５を用いて周囲の空間をスキャンするＡＧＶ１０が示されている。所定のステップ角毎にレーザビームが放射され、スキャンが行われる。なお、図示されたスキャン範囲は模式的に示した例であり、上述した合計２７０度のスキャン範囲とは異なっている。

図８Ａ〜図８Ｆの各々では、レーザビームの反射点の位置が、記号「・」で表される複数の黒点４を用いて模式的に示されている。レーザビームのスキャンは、レーザレンジファインダ１５の位置および姿勢が変化する間に短い周期で実行される。このため、現実の反射点の個数は、図示されている反射点４の個数よも遥かに多い。位置推定装置１４ｅは、走行に伴って得られる黒点４の位置を、たとえばメモリ１４ｂに蓄積する。ＡＧＶ１０が走行しながらスキャンを継続して行うことにより、地図データが徐々に完成されてゆく。図８Ｂから図８Ｅでは、簡略化のためスキャン範囲のみが示されている。当該スキャン範囲は例示であり、上述した合計２７０度の例とは異なる。

地図は、地図作成に必要な量のセンサデータを取得した後、そのセンサデータに基づいて、このＡＧＶ１０内のマイコン１４ａまたは外部のコンピュータを用いて作成してもよい。あるいは、移動しつつあるＡＧＶ１０が取得したセンサデータに基づいてリアルタイムで地図を作成してもよい。

図８Ｆは、完成した地図４０の一部を模式的に示す。図８Ｆに示される地図では、レーザビームの反射点の集まりに相当する点群(Point Cloud)によって自由空間が仕切られている。地図の他の例は、物体が占有している空間と自由空間とをグリッド単位で区別する占有格子地図である。位置推定装置１４ｅは、地図のデータ（地図データＭ）をメモリ１４ｂまたは記憶装置１４ｃに蓄積する。なお図示されている黒点の数または密度は一例である。

こうして得られた地図データは、複数のＡＧＶ１０によって共有され得る。

ＡＧＶ１０が地図データに基づいて自己位置を推定するアルゴリズムの典型例は、ＩＣＰ(Iterative Closest Point)マッチングである。前述したように、レーザレンジファインダ１５のスキャン結果から作成された局所的地図データ(センサデータ)を、より広範囲の地図データＭとのマッチングを行うことにより、地図データＭ上における自己位置（ｘ, ｙ, θ）を推定することができる。

ＡＧＶ１０が走行するエリアが広い場合、地図データＭのデータ量が多くなる。そのため、地図の作成時間が増大したり、自己位置推定に多大な時間を要するなどの不都合が生じる可能性がある。そのような不都合が生じる場合には、地図データＭを、複数の部分地図のデータに分けて作成および記録してもよい。

図９は、４つの部分地図データＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の組み合わせによって１つの工場の１フロアの全域がカバーされる例を示している。この例では、１つの部分地図データは５０ｍ×５０ｍの領域をカバーしている。Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれにおいて隣接する２つの地図の境界部分に、幅５ｍの矩形の重複領域が設けられている。この重複領域を「地図切替エリア」と呼ぶ。１つの部分地図を参照しながら走行しているＡＧＶ１０が地図切替エリアに到達すると、隣接する他の部分地図を参照する走行に切り替える。部分地図の枚数は４枚に限らず、ＡＧＶ１０が走行するフロアの面積、地図作成および自己位置推定を実行するコンピュータの性能に応じて適宜設定してよい。部分地図データのサイズおよび重複領域の幅も、上記の例に限定されず、任意に設定してよい。

（５）運行管理装置の構成例
図１０は、運行管理装置５０のハードウェア構成例を示している。運行管理装置５０は、ＣＰＵ５１と、メモリ５２と、位置データベース（位置ＤＢ）５３と、通信回路５４と、地図データベース（地図ＤＢ）５５と、画像処理回路５６とを有する。

ＣＰＵ５１、メモリ５２、位置ＤＢ５３、通信回路５４、地図ＤＢ５５および画像処理回路５６は通信バス５７で接続されており、相互にデータを授受することが可能である。

ＣＰＵ５１は、運行管理装置５０の動作を制御する信号処理回路（コンピュータ）である。典型的にはＣＰＵ５１は半導体集積回路である。

メモリ５２は、ＣＰＵ５１が実行するコンピュータプログラムを記憶する、揮発性の記憶装置である。メモリ５２は、ＣＰＵ５１が演算を行う際のワークメモリとしても利用され得る。

位置ＤＢ５３は、各ＡＧＶ１０の行き先となり得る各位置を示す位置データを格納する。位置データは、たとえば管理者によって工場内に仮想的に設定された座標によって表され得る。位置データは管理者によって決定される。

通信回路５４は、たとえばイーサネット（登録商標）規格に準拠した有線通信を行う。通信回路５４はアクセスポイント２(図３)と有線で接続されており、アクセスポイント２を介して、ＡＧＶ１０と通信することができる。通信回路５４は、ＡＧＶ１０に送信すべきデータを、バス５７を介してＣＰＵ５１から受信する。また通信回路５４は、ＡＧＶ１０から受信したデータ（通知）を、バス５７を介してＣＰＵ５１および／またはメモリ５２に送信する。

地図ＤＢ５５は、ＡＧＶ１０が走行する工場等の内部の地図のデータを格納する。当該地図は、地図４０（図８Ｆ）と同じであってもよいし、異なっていてもよい。各ＡＧＶ１０の位置と１対１で対応関係を有する地図であれば、データの形式は問わない。たとえば地図ＤＢ５５に格納される地図は、ＣＡＤによって作成された地図であってもよい。

位置ＤＢ５３および地図ＤＢ５５は、不揮発性の半導体メモリ上に構築されてもよいし、ハードディスクに代表される磁気記録媒体、または光ディスクに代表される光学式記録媒体上に構築されてもよい。

画像処理回路５６はモニタ５８に表示される映像のデータを生成する回路である。画像処理回路５６は、専ら、管理者が運行管理装置５０を操作する際に動作する。本実施形態では特にこれ以上の詳細な説明は省略する。なお、モニタ５９は運行管理装置５０と一体化されていてもよい。また画像処理回路５６の処理をＣＰＵ５１が行ってもよい。

（６）運行管理装置の動作
図１１を参照しながら、運行管理装置５０の動作の概要を説明する。図１１は、運行管理装置５０によって決定されたＡＧＶ１０の移動経路の一例を模式的に示す図である。

ＡＧＶ１０および運行管理装置５０の動作の概要は以下のとおりである。以下では、あるＡＧＶ１０が現在、位置Ｍ_１におり、幾つかの位置を通過して、最終的な目的地である位置Ｍ_ｎ＋１（ｎ：１以上の正の整数）まで走行する例を説明する。なお、位置ＤＢ５３には位置Ｍ_１の次に通過すべき位置Ｍ_２、位置Ｍ_２の次に通過すべき位置Ｍ_３等の各位置を示す座標データが記録されている。

運行管理装置５０のＣＰＵ５１は、位置ＤＢ５３を参照して位置Ｍ_２の座標データを読み出し、位置Ｍ_２に向かわせる走行指令を生成する。通信回路５４は、アクセスポイント２を介して走行指令をＡＧＶ１０に送信する。

ＣＰＵ５１は、ＡＧＶ１０から、アクセスポイント２を介して、定期的に現在位置および姿勢を示すデータを受信する。こうして運行管理装置５０は、各ＡＧＶ１０の位置をトラッキングすることができる。ＣＰＵ５１は、ＡＧＶ１０の現在位置が位置Ｍ_２に一致したと判定すると、位置Ｍ_３の座標データを読み出し、位置Ｍ_３に向かわせる走行指令を生成してＡＧＶ１０に送信する。つまり運行管理装置５０は、ＡＧＶ１０がある位置に到達したと判定すると、次に通過すべき位置に向かわせる走行指令を送信する。これにより、ＡＧＶ１０は最終的な目的位置Ｍ_ｎ＋１に到達することができる。上述した、ＡＧＶ１０の通過位置および目的位置は「マーカ」と呼ばれることがある。

（７）ＡＧＶの動作例
次に、ＡＧＶ１０の動作のより具体的な例を説明する。

ＡＧＶ１０は、上述したレーザレンジファインダ１５を自己位置の位置情報を取得するためだけではなく、障害物を検出するために利用する。上述のように、レーザレンジファインダ１５はレーザビーム１５ａの反射光を検出することにより、反射点までの距離を測定することができる。ＡＧＶ１０から見ると、反射点は周囲の空間に存在する「物」、つまりＡＧＶ１０にとって「障害物」の表面を意味する。よって、レーザレンジファインダ１５を障害物センサとして利用可能である。

レーザレンジファインダ１５が出力したセンサデータを用いて、位置推定装置１４ｅは障害物の有無を検出する。位置推定装置１４ｅによる検出結果はマイコン１４ａに送信される。位置推定装置１４ｅが、ＡＧＶ１０から所定距離以内に障害物が存在することを検出すると、マイコン１４ａは駆動装置１７を制御して、ＡＧＶ１０の走行速度を、例えば秒速１０ｃｍ程度の十分低い値に低下させる。これにより、ＡＧＶ１０はより慎重な走行を実現することができる。ただし、走行速度の低下により、当初予定していた目的地までの所要時間が長くなり得る。

本開示では、牽引台車５と接続されているか否かに応じて、位置推定装置１４ｅは、障害物センサであるレーザレンジファインダ１５の用い方を変える。まず、ＡＧＶ１０と牽引台車５とが接続されていないときは、位置推定装置１４ｅはレーザレンジファインダ１５のスキャン範囲の全体から得られたセンサデータを利用して障害物を検出する。

一方、牽引台車５と接続されている場合には、位置推定装置１４ｅは、レーザレンジファインダ１５のスキャン範囲から一部の角度範囲を除いた残りの角度範囲から得られたセンサデータを利用して障害物を検出する。ここでいう「一部の角度範囲」とは、レーザレンジファインダ１５のスキャン範囲のうち、牽引台車５の少なくとも１本の脚が存在する範囲である。当該「一部の角度範囲」のセンサデータは、ＡＧＶ１０に近い位置に障害物が常に存在していることを表すため、当該「一部の角度範囲」のセンサデータを利用するとＡＧＶ１０は常に徐行して走行することになる。そこで、本願発明者は、当該「一部の角度範囲」のセンサデータを除外した残りのセンサデータを利用して障害物を検出することとした。

以下の説明では、牽引台車５は４本の脚および３枚の棚板を有しているとする（図５Ａおよび図５Ｂ参照）。ＡＧＶ１０と牽引台車５とを機械的に接続するための仕組みは、図５Ａおよび図５Ｂを参照しながら説明した通りである。ＡＧＶ１０と牽引台車５とを接続するためのプレート６およびスリットを含むガイド７は、それぞれ「ロック部材」と呼ぶこともある。不図示の電磁ロック式ピンもロック部材に含めてもよい。

図１２は、牽引台車５の非接続時における、位置推定装置１４ｅによる障害物検出範囲Ａ（以下「範囲Ａ」と略記する。）を示している。なお図１２は、ＡＧＶ１０の搬送テーブル１３側からみた上面図である。図中の矢印はＡＧＶ１０の進行方向を示している。

本開示によるレーザレンジファインダ１５は、ＡＧＶ１０の正面を基準として左右１３５度（合計２７０度）の範囲をスキャン範囲として有している。当該スキャン範囲内で、レーザレンジファインダ１５は、０．２５度ごとに方向を変化させながらパルス状のレーザビームを放射し、各レーザビームの反射光を検出する。

牽引台車５の非接続時には、位置推定装置１４ｅは、レーザレンジファインダ１５の全てのスキャン範囲から得られたセンサデータを利用されて障害物を検出する。なお、牽引台車５の接続の有無は、牽引信号の状態によって検出され得る。牽引信号とは、例えばマイコン１４ａが、上述のプレート６およびスリットを含むガイド７が互いに機械的に接続している場合にはオンになり、両者が切離されるとオフになる信号である。一旦オフにされると、次に両者が接続されるまでは、牽引信号は無信号状態である。なお、牽引信号として、不図示の電磁ロック式ピンによる電磁ロックがかかったか、電磁ロックが解除されたか、解除されている状態が継続しているか、を示す信号を用いてもよい。

図１３Ａは、ＡＧＶ１０と牽引台車５とが接続されている時の側面図である。牽引台車５の最下部の棚板と床面との間には、ＡＧＶ１０が潜り込むことが可能な空間が設けられている。空間は、例えば荷物が載置される最下部の棚板９と床面との間に形成される。ＡＧＶ１０は当該空間に潜り込み、牽引台車５と機械的に接続される。図１３Ａには、プレート６とスリットを含むガイド７とが接続され、電磁ロックがかかっている状態が示されている。図中の矢印はＡＧＶ１０の進行方向を示している。なお、空間は、図示されるようなＡＧＶ１０を完全に収容できる広さを有していてもよいし、ＡＧＶ１０の一部を収容する広さを有していてもよい。

図１３Ｂは、牽引台車５の接続時における、位置推定装置１４ｅによる障害物検出範囲Ｂ（以下「範囲Ｂ」と略記する。）を示している。図１３Ｂもまた、ＡＧＶ１０の搬送テーブル１３側からみた上面図である。ただし、ＡＧＶ１０および牽引台車５を透過的に示している。牽引台車５に関しては、４隅の脚８ａ〜８ｄが示されている。

図１３Ｂでは、障害物検出範囲Ｂは見かけ上３つに分かれている。その理由は、範囲Ｂは、範囲Ａ（図１２）から牽引台車５の脚８ａおよび８ｂが存在する角度範囲を除外して定義されるからである。以下、図１４を参照しながら詳細に説明する。

図１４は、障害物検出範囲Ｂを画定するための説明図である。図１４の記載は図１３Ｂに準ずる。レーザレンジファインダ１５を除き、ＡＧＶ１０の外観は省略した。

図１４には、新たに仮想円Ｃが記載されている。仮想円Ｃは、レーザレンジファインダ１５の位置を中心とする半径Ｒｔｈの仮想的な円である。半径Ｒｔｈは、ＡＧＶ１０が牽引可能な牽引台車５の脚が存在し得る範囲として予め決定されている長さである。つまり、牽引台車５の接続時には仮想円Ｃの範囲内に牽引台車５の脚が存在し得る。実際、図１４では、牽引台車５の全ての脚（例えば脚８ａおよび８ｂ）が仮想円Ｃ内に存在していることが示されている。

ただし、上述のようにレーザレンジファインダ１５のスキャン範囲は、進行方向を中心として左右各１３５度（合計２７０度）の範囲内である。よって、２７０度の範囲から外れる、後方９０度の範囲に存在する牽引台車５の脚２本は、本実施形態では特に考慮していない。

図１４には、脚８ａが存在する角度範囲θ１と、脚８ｂが存在する角度範囲θ２とが示されている。角度範囲θ１およびθ２を決定する処理を以下説明する。なお、便宜上、範囲Ｂを「Ｂ１」、「Ｂ２」および「Ｂ３」に分けて記載した。

図１５は、レーザレンジファインダ１５による範囲Ａのスキャン結果を示している。説明の便宜のため、−１３５度から＋１３５度までのスキャン角度θ（度）と、反射点（障害物）までの距離Ｒ（ｃｍ）とを示している。上述のＲｔｈは４０ｃｍとする。

位置推定装置１４ｅは、レーザレンジファインダ１５から図１５に示すスキャンデータを取得する。位置推定装置１４ｅは、距離Ｒが、Ｒｔｈ未満である角度を抽出する。図１５の例では、枠で囲んだ、−４５．２５度≦θ≦−４２．５０度までの角度範囲θ１と、＋４６．２５度≦θ≦４８．５０度までの角度範囲θ２とが抽出される。上述の処理により、位置推定装置１４ｅは牽引台車５の脚８ａおよび８ｂが存在する角度範囲を決定する。

位置推定装置１４ｅは、角度範囲θ１およびθ２を範囲Ａから除外した残りを角度範囲Ｂとして決定する。図１５には、図１４の表記に対応する角度範囲Ｂ１〜Ｂ３をそれぞれ明示している。

以後、位置推定装置１４ｅは、範囲Ｂのスキャンデータを用いて障害物の有無を検出する。脚８ａおよび８ｂが障害物として検出され続けることを回避できるため、本来必要ではない低速度による走行を回避して迅速に走行を継続することができる。

図１６は、障害物検出範囲の決定処理の手順を示すフローチャートである。図１６に示す処理は、例えばＡＧＶ１０への電源投入後、走行開始前に位置推定装置１４ｅによって実行される。図１６の手順には、牽引台車５の接続の有無を確認する処理が含まれている。牽引台車５がＡＧＶ１０に接続される場合、作業者は、例えばＡＧＶ１０に電源を投入した後、牽引台車５をＡＧＶ１０の上まで移動させ、ＡＧＶ１０のプレート６が牽引台車５のガイド７のスリットに挿入されるよう牽引台車５の位置および向きを調整すればよい。

ステップＳ１０において、位置推定装置１４ｅはレーザレンジファインダ１５を動作させ、レーザレンジファインダ１５から２７０度の全スキャン範囲Ａに亘るセンサデータを取得する。これにより、位置推定装置１４ｅは周囲の障害物までの距離のセンサデータを取得することができる。なお、ＡＧＶ１０が牽引台車５の下方に潜り込んでいる状態のときは、取得したセンサデータには牽引台車５の脚までの距離の検出結果が含まれている。

ステップＳ１１において、位置推定装置１４ｅは牽引信号の状態を確認する。牽引信号がオンのときは処理はステップＳ１２に進み、オフになったときは処理はステップＳ１４に進み、無信号の状態のときは処理はステップＳ１６に進む。

ステップＳ１２において、位置推定装置１４ｅは、距離Ｒｔｈ未満の位置に存在する物体の角度範囲θを決定する。図１４および図１５を参照しながら説明したとおり、角度範囲θは１つに限られず複数存在し得る。

ステップＳ１３において、位置推定装置１４ｅは、全スキャン範囲Ａから角度範囲θを除外し、範囲Ｂを画定する。

ステップＳ１４において、位置推定装置１４ｅは全スキャン範囲Ａを障害物検出範囲として採用する。

ステップＳ１５において、位置推定装置１４ｅは、レーザレンジファインダ１５の障害物センサ機能をイネーブルする。これにより、レーザレンジファインダ１５を障害物センサとして利用することが可能になる。障害物の検出は、ステップＳ１３またはステップＳ１４において決定した範囲ＡまたはＢを利用して行われる。

ステップＳ１６において、位置推定装置１４ｅは走行可能であることをマイコン１４ａに通知する。これによりマイコン１４ａは、ＡＧＶ１０の走行の制御を開始することができる。

ステップＳ１７において、位置推定装置１４ｅは牽引信号に変化があるまで、現在の状態を維持して走行および障害物の検出を行う。牽引信号に変化があったときは処理はステップＳ１０に戻り、上述した処理を繰り返す。

以上、例示的な実施形態にかかる移動体および移動体システムを説明した。上述の説明では、位置推定装置１４ｅが障害物の検出範囲を決定し、障害物の検出を行うとした。しかしながら、位置推定装置１４ｅに代えてマイコン１４ａが行ってもよいし、ＡＧＶ１０内の、図示されない他の演算処理回路が行ってもよい。

なお、本開示では、移動体１０１またはＡＧＶ１０が１台の外界センサ１０３またはレーザレンジファインダ１５を有している例を挙げた。しかしながら、例えば移動体１０１の前後に各１台の外界センサを設けてもよい。その場合、各外界センサについて、上述した方法によって台車５の脚が存在する角度範囲を除外して障害物を検出してもよい。

本開示の移動体および移動体管理システムは、工場、倉庫、建設現場、物流、病院などで荷物、部品、完成品などの物の移動および搬送に好適に利用され得る。

１００ 移動体管理システム、 １０１ 移動体、 １０３ 外界センサ、 １０５ 位置推定装置、 １０７ コントローラ、 １１１ 駆動装置

Claims (8)

1. 自律的に移動することが可能であり、かつ、少なくとも１本の脚で支持された台車と接続され、前記台車とともに移動することが可能である移動体であって、
   前記移動体を移動させる駆動装置と、
   第１角度範囲をスキャンして前記センサデータを出力する外界センサと、
   前記センサデータに基づき前記移動体の位置および姿勢を示す位置情報を順次出力する位置推定装置と、
   前記位置推定装置から出力された前記位置情報を参照しながら前記駆動装置を制御して、前記移動体を移動させるコントローラと
   を備え、
   前記位置推定装置は、前記センサデータに基づいて前記第１角度範囲内の障害物を検出することが可能であり、
   前記台車の下方に少なくとも一部が潜り込むことによって前記移動体と前記台車とが接続されているときは、前記位置推定装置は、前記外界センサから見て前記少なくとも１本の脚が存在する第２角度範囲を前記第１角度範囲から除いた、第３角度範囲のセンサデータを利用して障害物を検出する、移動体。
2. 前記位置推定装置は、前記第１角度範囲のスキャンによって得られた前記センサデータを利用して前記少なくとも１本の脚を検出し、前記第２角度範囲を決定する、請求項１に記載の移動体。
3. 前記位置推定装置は、前記第１角度範囲のスキャンによって得られた前記センサデータから、予め定められた範囲に存在する物を検出し、前記物を前記少なくとも１本の脚として検出する、請求項２に記載の移動体。
4. 前記外界センサは、前記移動体の初期動作時に前記第１角度範囲をスキャンして前記センサデータを出力し、
   前記位置推定装置は、前記センサデータに基づいて、前記少なくとも１本の脚の有無を検出する、請求項１から３のいずれかに記載の移動体。
5. 第１ロック部材をさらに備え、
   前記台車は第２ロック部材を有し、
   前記第１ロック部材と前記第２ロック部材とが機械的に接続しているときは、前記位置推定装置は、前記第３角度範囲のセンサデータを利用して障害物を検出する、請求項１から４のいずれかに記載の移動体。
6. 第１ロック部材をさらに備え、
   前記台車は第２ロック部材を有し、
   前記位置推定装置は、前記第１ロック部材と前記第２ロック部材とが機械的に切離されているときは、前記第１角度範囲の前記センサデータに基づいて前記障害物を検出する、請求項１から４のいずれかに記載の移動体。
7. 前記第１ロック部材は、前記移動体が前記台車の下に潜り込んだときに前記第２ロック部材と接触する、請求項５または６に記載の移動体。
8. 少なくとも１つの移動体と、
   前記少なくとも１つの移動体の運行を管理する運行管理装置と、
   を備え、
   前記少なくとも１つの移動体は、請求項１から７のいずれかに記載の移動体である、移動体システム。

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