JP2020008892A - 移動体制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】滑らかに目的地まで移動可能な移動体制御装置を提供する。【解決手段】経路計画部５９は、環境情報Ｉｅに基づいて、移動体位置Ｐｍから移動体目的地Ｇｍまでの経路である移動体経路τを、制御周期毎に複数生成する。経路選択部６３は、複数の移動体経路τから１つの経路である選択経路τｃを選択する。分類設定部６４は、複数の移動体経路τのそれぞれに対して迂回分類値を演算する。移動部２０の前方に対して障害物の右側または左側のどちらを移動部２０が移動するかが設定され、迂回分類値に対応する迂回分類経路τｄを設定可能である。経路切替部６５は、所定の時間Ｔｐ１以上、移動部２０が移動せずに回転したときまたは移動部２０が停止したとき、選択経路τｃから迂回分類経路τｄに経路を切り替える。移動制御部７０は、選択経路τｃまたは迂回分類経路τｄに沿って移動部２０が移動するように、移動部２０を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、移動体制御装置に関する。

従来、特許文献１に記載されているように、障害物が検出されたとき、障害物を回避するための迂回点を生成し、障害物がある場合には、迂回点を経由して、目的地に向かう移動体制御装置が知られている。

特開２０１０−２８２４４３号公報

特許文献１の構成では、移動体の進行方向からの許容角度の範囲内となるように、迂回点が生成される。この構成では、移動体と障害物が正対したとき、目的地に到達する迂回点が定まらず、移動体が停止または右左の移動を繰り返す虞がある。これにより、移動体が滑らかに目的地まで移動できないことがある。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、滑らかに目的地まで移動可能な移動体制御装置を提供することにある。

本発明の移動体制御装置は、移動部（２０）、環境認識部（３０）、自己位置推定部（５６）、目的地設定部（５７）、経路計画部（５９）、経路選択部（６３）、分類設定部（６４）、経路切替部（６５）および移動制御部（７０）を備える。

移動部は、少なくとも１つの障害物（１１、１２、１３）が設けられる通路（１４）を移動可能であり、天地方向に延びる軸を中心にして回転可能である。
環境認識部は、移動部に対して、前後、左右または天地側の障害物を検出可能であり、障害物の位置情報である環境情報（Ｉｅ）を取得可能である。
自己位置推定部は、移動部の位置である移動体位置（Ｐｍ）を推定可能である。
目的地設定部は、移動部の目的地である移動体目的地（Ｇｍ）を設定可能である。

経路計画部は、環境情報に基づいて、移動体位置から移動体目的地までの経路である移動体経路（τ）を、制御周期毎に複数生成する。
経路選択部は、複数の移動体経路から１つの経路である選択経路（τｃ）を選択する。
分類設定部は、複数の移動体経路のそれぞれに対して迂回分類値（Ｌ）を演算する。移動部の前方に対して障害物の右側または左側のどちらを移動部が移動するかが設定され、迂回分類値に対応する迂回分類経路（τｄ）を設定可能である。

経路切替部は、所定の時間（Ｔｐ１）以上、移動部が移動せずに回転したときまたは移動部が停止したとき、選択経路から迂回分類経路に経路を切り替える。
移動制御部は、選択経路または迂回分類経路に沿って移動部が移動するように、移動部を制御する。

これにより、移動部が障害物と正対して、移動部が停止または右左の移動を繰り返しても、分類および設定された経路に切り替えられる。このため、移動部が停止または右左の移動が防がれ、移動部が滑らかに目的地まで移動できる。

一実施形態による移動体制御装置の斜視図。 一実施形態による移動体制御装置の移動部が移動する通路の模式図。 一実施形態による移動体制御装置のブロック図。 一実施形態による移動体制御装置の制御部の各処理を説明するための模式図。 一実施形態による移動体制御装置の分類設定部の処理を説明するための迂回分類および迂回分類経路の関係表。 一実施形態による移動体制御装置の経路切替部の処理を説明するための模式図。 一実施形態による移動体制御装置の移動体モニタの処理を説明するための模式図。 一実施形態による移動体制御装置の経路切替部の処理を説明するための模式図。 一実施形態による移動体制御装置の制御を説明するためのフローチャート。 一実施形態による移動体制御装置の制御を説明するためのフローチャート。 他の実施形態による移動体制御装置の経路切替部の処理を説明するための模式図。 他の実施形態による移動体制御装置の経路切替部の処理を説明するための模式図。

以下、実施形態による移動体制御装置を図面に基づいて説明する。複数の実施形態の説明において、実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明する。本実施形態という場合、複数の実施形態を包括する。

（一実施形態）
図１および図２に示すように、移動体制御装置１は、移動部２０、環境認識部３０、移動体モニタ４０、移動体操作部４５および制御部５０を備える。

移動部２０は、搬送物を積載可能であり、複数の障害物が設けられる通路１４を移動可能である。一実施形態では、３つの障害物が通路１４に設けられている。３つの障害物をそれぞれ、第１障害物１１、第２障害物１２および第３障害物１３とする。障害物は、例えば、通路壁、作業台、設備、転倒物、制御に影響を及ぼすノイズまたは転倒者、歩行者もしくは作業者等の人である。模式図において、第１障害物１１、第２障害物１２、第３障害物１３および障害物を黒点で記載する。

第１障害物１１からの所定の距離を第１距離Ｄ１とする。第２障害物１２からの所定の距離を第２距離Ｄ２とする。第３障害物１３からの所定の距離を第３距離Ｄ３とする。第１距離Ｄ１、第２距離Ｄ２および第３距離Ｄ３は、通路１４の路面状態、第１障害物１１、第２障害物１２、第３障害物１３の位置および大きさ、ならびに、移動部２０の大きさに基づいて設定される。

第１障害物１１から第１距離Ｄ１までの範囲を第１接近可能領域Ａ１とする。第２障害物１２から第２距離Ｄ２までの範囲を第２接近可能領域Ａ２とする。第３障害物１３から第３距離Ｄ３までの範囲を第３接近可能領域Ａ３とする。第１接近可能領域Ａ１の外縁から第２接近可能領域Ａ２の外縁までの距離を第１障害物間距離Ｄａ１とする。第２接近可能領域Ａ２の外縁から第３接近可能領域Ａ３の外縁までの距離を第２障害物間距離Ｄａ２とする。第３接近可能領域Ａ３の外縁から第１接近可能領域Ａ１の外縁までの距離を第３障害物間距離Ｄａ３とする。

車輪２１は、メカナムホイールであり、４つ以上の円筒２４を含む。
円筒２４は、樽型であり、車輪２１の円周上に設けられている。また、円筒２４は、円筒２４の軸が車輪２１の軸に対して４５度傾くように、設けられている。さらに、円筒２４は、車輪２１に対して自由に回転可能である。

電動機２２は、モータであり、通電されることにより、回転可能である。電動機２２は、各車輪２１に接続されている。電動機２２により、各車輪２１は、それぞれ回転可能である。各車輪２１の回転方向の組み合わせにより、移動部２０は、四方八方に移動できる。また、車輪２１および電動機２２により、移動部２０は、天地方向に延びる軸を中心にして回転可能であり、全方向に移動可能である。電動機２２には、エンコーダが設けられており、電動機２２の回転数であるモータ回転数Ｎｍが検出される。検出されたモータ回転数Ｎｍは、制御部５０の速度検出部５１に出力される。

環境認識部３０は、移動部２０の前側および後側に複数設けられている。環境認識部３０は、レーダ、ソナー、カメラまたはモーションキャプチャを有し、前後、左右もしくは天地側の障害物および障害物の位置情報を検出可能である。環境認識部３０により検出された障害物および障害物の位置情報は、環境情報Ｉｅとして取得される。取得された環境情報Ｉｅは、領域設定部５８、経路計画部５９、経路切替部６５および移動制御部７０に出力される。

また、環境認識部３０は、通路１４上の障害物または物体から移動部２０までの相対位置を含む移動体位置情報Ｉｐを取得可能である。環境認識部３０は、例えば、電波、音波または光を送受信して、移動体位置情報Ｉｐを取得する。または、環境認識部３０は、カメラの画像を用いて、移動体位置情報Ｉｐを取得する。取得された移動体位置情報Ｉｐは、自己位置推定部５６に出力される。

移動体モニタ４０は、画面４１を有し、移動部２０の前側に設けられている。移動部２０の動作状態、積載部に積載されている搬送物の状態または移動体制御装置１の状態等を画面４１に表示可能である。画面４１には、例えば、環境認識部３０の画像、搬送物の名称、地図Ｍ、移動体出発地、移動体目的地Ｇｍまたは移動体制御装置１に関する異常もしくは警告等が表示されている。

移動体操作部４５は、ティーチングペンダント等であり、制御部５０の制御を変更可能であり、移動部２０の移動を手動操作可能である。移動体操作部４５は、移動体モニタ４０と一体になっており、移動体モニタ４０は、タッチパネルである。なお、移動体モニタ４０と移動体操作部４５とは、別体であってもよい。移動体モニタ４０および移動体操作部４５は、移動部２０の前側に設けられることに限定されず、移動部２０の後側、右側または左側に設けられてもよい。また、アクチュエータ等により、移動体モニタ４０および移動体操作部４５は、回転可能であってもよい。さらに、移動体操作部４５は、移動部２０と別体であってもよい。

制御部５０は、マイコンを主体として構成されており、ＣＰＵ、読み出し可能な非一時的有形記録媒体、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部５０の各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。また、制御部５０の各処理は、制御周期毎に演算、設定または更新される。

図３に示すように、制御部５０は、速度検出部５１、加速度検出部としての加速度センサ５２、角速度検出部としてのジャイロセンサ５３、地図管理部５４、自己姿勢演算部５５、自己位置推定部５６および目的地設定部５７を有する。また、制御部５０は、領域設定部５８、経路計画部５９、経路距離演算部６０、所要時間演算部６１およびエネルギ消費演算部６２を有する。さらに、制御部５０は、経路選択部６３、分類設定部６４、経路切替部６５および移動制御部７０を有する。

速度検出部５１は、モータ回転数Ｎｍに基づき、移動部２０の速さである移動体速度Ｖｍを演算し、検出可能である。なお、速度検出部５１は、電波または光を用いて、ドップラ効果により反射された電波または光に生じる周波数偏移を抽出して、移動体速さＶｍを直接測定してもよい。検出された移動体速度Ｖｍは、自己位置推定部５６および経路切替部６５に出力される。

加速度センサ５２は、ジャイロセンサ５３とでＩＭＵを構成しており、ジャイロセンサ５３と一体になって構成されている。ＩＭＵは、Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔの略である。加速度センサ５２は、移動部２０の加速度である移動体加速度Ａｍを検出可能であり、ＸＹＺ軸の３軸の移動体加速度Ａｍを検出可能である。検出された移動体加速度Ａｍは、自己位置推定部５６に出力される。

ジャイロセンサ５３は、移動部２０の角速度である移動体角速度ωを検出可能であり、ジャイロセンサ５３は、ＸＹＺ軸周りの３軸の移動体角速度ωを検出可能である。本実施形態では、移動体角速度ωは、Ｚ軸周り、すなわち、天地方向に延びる軸周りの角速度とする。検出された移動体角速度ωは、自己姿勢演算部５５および自己位置推定部５６に出力される。

図４に示すように、地図管理部５４は、第１障害物１１、第２障害物１２、第３障害物１３、通路１４および移動部２０が移動する範囲を含む地図Ｍを設定可能である。図において、地図Ｍの一部が模式的に記載されている。また、地図Ｍには、Ｘ、Ｙのデカルト座標が設定されている。なお、地図Ｍには、複素数平面座標が設定されてもよい。

図において、Ｘ軸は、紙面左から右に延びており、紙面左から右に向かう方向をＸ軸の正方向とする。Ｙ軸は、紙面下から上に延びており、紙面下から上に向かう方向をＹ軸の正方向とする。地図Ｍにおいて、基準座標Ｏが設定されている。基準座標ＯのＸ座標をゼロとし、基準座標ＯのＹ座標をゼロとする。本明細書中、ゼロは、常識的な誤差範囲を含むものとする。

自己姿勢演算部５５は、移動体角速度ωに基づいて、地図Ｍにおける基準に対する移動部２０の角度である移動体角度θｍを演算可能である。移動体角度θｍの基準は、例えば、基準座標Ｏから地図Ｍにおける北方向に延びる半直線である。演算された移動体角度θｍは、自己位置推定部５６に出力される。

自己位置推定部５６は、移動体位置情報Ｉｐ、移動体速度Ｖｍ、移動体加速度Ａｍ、移動体角速度ωおよび移動体角度θｍに基づいて、地図Ｍにおける移動部２０の位置である移動体位置Ｐｍを推定可能である。自己位置推定部５６は、移動部２０の中心を移動体位置Ｐｍとして推定する。図において、移動体位置Ｐｍを黒丸で記載している。なお、自己位置推定部５６は、移動部２０の中心からオフセットして、移動体位置Ｐｍを推定してもよい。自己位置推定部５６は、例えば、カルマンフィルタを用いて、移動体位置Ｐｍを推定する。なお、自己位置推定部５６は、環境認識部３０のモーションキャプチャにより、移動体位置Ｐｍを直接推定してもよい。推定された移動体位置Ｐｍは、経路計画部５９に出力される。

目的地設定部５７は、地図Ｍにおける移動部２０の目的地である移動体目的地Ｇｍを設定可能である。移動体目的地Ｇｍは、任意に設定され、移動体制御装置１の目的に応じて、設定される。設定された移動体目的地Ｇｍは、経路計画部５９に出力される。

領域設定部５８は、地図Ｍにおいて、第１接近可能領域Ａ１、第２接近可能領域Ａ２および第３接近可能領域Ａ３を設定可能である。設定された第１接近可能領域Ａ１、第２接近可能領域Ａ２および第３接近可能領域Ａ３は、経路計画部５９に出力される。また、領域設定部５８は、第１障害物間距離Ｄａ１、第２障害物間距離Ｄａ２および第３障害物間距離Ｄａ３を設定する。設定された第１障害物間距離Ｄａ１、第２障害物間距離Ｄａ２および第３障害物間距離Ｄａ３は、経路選択部６３に出力される。

経路計画部５９は、環境情報Ｉｅ、移動体位置Ｐｍ、移動体目的地Ｇｍ、第１接近可能領域Ａ１、第２接近可能領域Ａ２および第３接近可能領域Ａ３に基づいて、移動体経路τを複数生成可能である。経路計画部５９は、制御周期毎に、移動体経路τを複数生成する。移動体経路τは、移動体位置Ｐｍから移動体目的地Ｇｍまでの経路である。また、経路計画部５９は、第１接近可能領域Ａ１、第２接近可能領域Ａ２または第３接近可能領域Ａ３の外縁に移動体経路τの一部が沿うように、移動体経路τを複数生成する。

経路計画部５９は、ＲＲＴまたはＰＲＭを用いて、複数の移動体経路τを生成する。なお、ＰＲＴは、ＲＲＴは、Ｒａｐｉｄｌｙ−ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ Ｒａｎｄｏｍ Ｔｒｅｅの略である。ＰＲＭは、Ｐｒｏｂａｂｌｉｓｔｉｃ Ｒｏａｄｍａｐ Ｍｅｔｈｏｄの略である。

なお、図４において、移動体経路τは、６つ生成されており、複数の移動体経路τをそれぞれτ１、τ２、τ３、τ４、τ５、τ６と記載している。一経路τ１、τ２、τ３は、実線で記載されている。一経路τ４、τ５、τ６は、破線で記載している。生成された複数の移動体経路τは、経路距離演算部６０、所要時間演算部６１、エネルギ消費演算部６２、経路選択部６３および分類設定部６４に出力される。

経路距離演算部６０は、それぞれの移動体経路τに対して、移動体経路τの距離である経路距離Ｄｒを演算可能である。演算された経路距離Ｄｒは、所要時間演算部６１および経路選択部６３に出力される。

所要時間演算部６１は、移動体経路τに沿って、移動部２０が移動し、移動体目的地Ｇｍに到達するまでにかかる所要時間Ｔｍを演算可能である。所要時間演算部６１は、例えば、移動体速度Ｖｍ、移動体加速度Ａｍ、移動体角速度ωおよび経路距離Ｄｒに基づいて、所要時間Ｔｍを演算する。演算された所要時間Ｔｍは、エネルギ消費演算部６２および経路選択部６３に出力される。

エネルギ消費演算部６２は、移動体経路τに沿って、移動部２０が移動し、移動体目的地Ｇｍに到達するまでに必要なエネルギである消費エネルギＣｗを演算可能である。エネルギ消費演算部６２は、例えば、電動機２２に供給される電力等および所要時間Ｔｍに基づいて、消費エネルギＣｗを演算する。なお、消費エネルギＣｗは、単位時間あたりのエネルギであってもよいし、所要時間Ｔｍに対するエネルギであってもよい。演算された消費エネルギＣｗは、経路選択部６３に出力される。なお、一経路τ１、τ２、τ３では、後述の経路距離Ｄｒ、所要時間Ｔｍ、消費エネルギＣｗ等を含む経路を選択する基準が同等である。本明細書中、「同等」は、常識的な誤差範囲を含むものとする。

経路選択部６３は、経路距離Ｄｒ、所要時間Ｔｍまたは消費エネルギＣｗに基づいて、複数の移動体経路τから１つの経路を選択する。経路選択部６３は、例えば、最も小さい経路距離Ｄｒおよび消費エネルギＣｗとなる移動体経路τを選択する。また、経路選択部６３は、最も短い所要時間Ｔｍとなる移動体経路τを選択する。経路選択部６３は、経路距離Ｄｒ、所要時間Ｔｍまたは消費エネルギＣｗの組み合わせに基づいて、移動体経路τを選択してもよい。経路選択部６３が選択した移動体経路τを選択経路τｃとする。選択経路τｃは、経路切替部６５および移動制御部７０に出力される。

分類設定部６４は、コーシーの積分定理に基づき、以下関係式（１）を用いて、複数の移動体経路τのそれぞれに対して迂回分類値Ｌ（τ）を演算する。関係式（１）において、ｚは、複素数で表される移動部２０の位置である。ｆ（ｚ）は、ｚに関する関数である。ζｉは、複素数で表される各障害物の位置である。ｉは、障害物の数および障害物の番号である。

図５に示すように、分類設定部６４は、それぞれの迂回分類値Ｌ（τ）に対応する迂回分類経路τｄを設定可能である。迂回分類経路τｄは、移動部２０の前方に対して、障害物の右側または左側のどちらかを移動部２０が移動するかが設定されている経路である。

図に記載されているように、一経路τ１に対する迂回分類経路τｄは、第１障害物１１に対して右側、第２障害物１２に対して右側、第３障害物１３に対して右側を移動部２０が移動するように、設定されている。一経路τ２に対する迂回分類経路τｄは、第１障害物１１に対して右側、第２障害物１２に対して右側、第３障害物１３に対して左側を移動部２０が移動するように、設定されている。一経路τ３に対する迂回分類経路τｄは、第１障害物１１に対して右側、第２障害物１２に対して左側、第３障害物１３に対して右側を移動部２０が移動するように、設定されている。

一経路τ４に対する迂回分類経路τｄは、第１障害物１１に対して右側、第２障害物１２に対して左側、第３障害物１３に対して左側を移動部２０が移動するように、設定されている。一経路τ５に対する迂回分類経路τｄは、第１障害物１１に対して左側、第２障害物１２に対して左側、第３障害物１３に対して左側を移動部２０が移動するように、設定されている。一経路τ６に対する迂回分類経路τｄは、第１障害物１１に対して左側、第２障害物１２に対して左側、第３障害物１３に対して右側を移動部２０が移動するように、設定されている。設定された迂回分類経路τｄは、経路切替部６５に出力される。

経路切替部６５は、第１所定時間Ｔｐ１、移動体速度Ｖｍおよび移動体角速度ωに基づいて、選択経路τｃから迂回分類経路τｄに、経路を切り替える。第１所定時間Ｔｐ１は、任意に設定され、実験またはシミュレーション等により、設定される。本実施形態では、第１所定時間Ｔｐ１は、制御周期の３倍程度である。

経路切替部６５は、第１所定時間Ｔｐ１以上、移動部２０が停止していたとき、すなわち、Ｖｍ＝０ であったとき、選択経路τｃから迂回分類経路τｄに、経路を切り替える。または、経路切替部６５は、第１所定時間Ｔｐ１以上、移動部２０が停止しており、かつ、移動部２０が回転していたとき、すなわち、Ｖｍ＝０、かつ、ω≠０ であったとき、選択経路τｃから迂回分類経路τｄに、経路を切り替える。本明細書中、「＝」、「等しい」は、常識的な誤差範囲を含むものとする。

また、経路切替部６５は、選択経路τｃから迂回分類経路τｄに切り替えたとき、前回選択された迂回分類経路τｄ、移動体角度θｍまたは経路の曲率変化の大きさに基づいて、迂回分類経路τｄを選択する。経路切替部６５は、例えば、前回選択された迂回分類経路τｄと同一の迂回分類経路τｄを選択する。または、経路切替部６５は、移動体角度θｍから移動部２０が向く方向に近い迂回分類経路τｄを選択する。または、経路切替部６５は、経路の曲率変化の大きさが小さい迂回分類経路τｄを選択する。なお、経路切替部６５は、迂回分類経路τｄを無作為に選択してもよい。

さらに、図６に示すように、経路切替部６５は、第１障害物１１と第２障害物１２とが接近または離脱を繰り返すとき、第１障害物１１および第２障害物１２の間を通る迂回分類経路τｄを選択しないようにする。すなわち、経路切替部６５は、第１障害物間距離Ｄａ１が変化を繰り返すとき、第１障害物１１および第２障害物１２の間を通る迂回分類経路τｄを選択しないようにする。図において、選択しない迂回分類経路τｄを二点鎖線で記載する。選択された迂回分類経路τｄは、移動制御部７０に出力される。

移動制御部７０は、選択経路τｃまたは迂回分類経路τｄに沿って移動部２０が移動するように、移動部２０を制御する。迂回分類経路τｄに沿って移動部２０が移動したときの距離を迂回距離Ｄｄとする。迂回分類経路τｄに沿って移動部２０が移動したときの時間を迂回時間Ｔｄとする。迂回分類経路τｄに沿って移動部２０が移動したときに消費したエネルギを迂回エネルギＣｄとする。移動制御部７０は、迂回距離Ｄｄ、迂回時間Ｔｄおよび迂回エネルギＣｄを演算する。

また、図７に示すように、移動体モニタ４０は、移動部２０の移動方向を表示可能である。移動体モニタ４０により、第１障害物１１から移動部２０の移動方向が認識可能になっている。図７において、説明をわかりやすくするため、通路１４に第１障害物１１が設けられている場合を記載している。また、移動体モニタ４０の画面４１を二点鎖線で模式的に記載している。

さらに、図８に示すように、選択経路τｃから迂回分類経路τｄに切り替わっている場合において、経路切替部６５は、移動部２０に向かって障害物が移動しているとき、迂回分類経路τｄから選択経路τｃに、経路を切り替える。または、選択経路τｃから迂回分類経路τｄに切り替わっている場合において、経路切替部６５は、移動部２０の移動方向に対して平行に障害物が移動しているとき、迂回分類経路τｄから選択経路τｃに、経路を切り替える。

また、移動部２０に向かって障害物が移動しているとき、迂回分類経路τｄから選択経路τｃに、経路を切り替える。または、選択経路τｃから迂回分類経路τｄに切り替わっている場合において、経路切替部６５は、移動部２０の移動方向に対して平行に障害物が移動しているとき、迂回分類経路τｄから選択経路τｃに、経路を切り替える。これにより、移動部２０に向かって障害物が移動しているとき、障害物を避ける経路を生成することが可能となる。

本明細書中、「平行」は、常識的な誤差範囲を含むものとする。また、図８において、説明をわかりやすくするため、第１障害物１１が移動部２０に向かって障害物が移動している場合を記載している。また、移動部２０の移動方向を実線で記載しており、第１障害物１１の移動方向を破線で記載している。さらに、移動前の移動部２０、第１障害物１１および第１接近可能領域Ａ１を破線で記載し、移動後の移動部２０、第１障害物１１および第１接近可能領域Ａ１を実線で記載している。

また、選択経路τｃから迂回分類経路τｄに切り替わっている場合において、経路切替部６５は、第２所定時間Ｔｐ２後、迂回分類経路τｄから選択経路τｃに、経路を切り替える。第２所定時間Ｔｐ２は、任意に設定され、実験やシミュレーションにより設定される。さらに、選択経路τｃから迂回分類経路τｄに切り替わっている場合において、経路切替部６５は、迂回距離Ｄｄ、迂回時間Ｔｄまたは迂回エネルギＣｄに基づいて、迂回分類経路τｄから選択経路τｃに、経路を切り替える。

経路切替部６５は、迂回距離Ｄｄが距離閾値Ｄｄ＿ｔｈ以上であるとき、迂回分類経路τｄから選択経路τｃに、経路を切り替える。経路切替部６５は、迂回時間Ｔｄが時間閾値Ｔｄ＿ｔｈ以上であるとき、迂回分類経路τｄから選択経路τｃに、経路を切り替える。経路切替部６５は、迂回エネルギＣｄがエネルギ閾値Ｃｄ＿ｔｈ以上であるとき、迂回分類経路τｄから選択経路τｃに、経路を切り替える。距離閾値Ｄｄ＿ｔｈ、時間閾値Ｔｄ＿ｔｈおよびエネルギ閾値Ｃｄ＿ｔｈは、障害物の大きさ、移動体目的地Ｇｍまでの距離または移動体角度θｍ等により、設定される。

図９および図１０のフローチャートを参照して、移動体制御装置１の制御について、説明する。フローチャートにおいて、「Ｓ」は、ステップを意味する。初期状態において、第１障害物１１、第２障害物１２および第３障害物１３が通路１４に設けられている。第１障害物１１、第２障害物１２および第３障害物１３は、環境認識部３０により、検出されている。領域設定部５８は、第１接近可能領域Ａ１、第２接近可能領域Ａ２、第３接近可能領域Ａ３、第１障害物間距離Ｄａ１、第２障害物間距離Ｄａ２および第３障害物間距離Ｄａ３を設定している。

ステップ１０１において、自己位置推定部５６は、移動体位置Ｐｍを推定する。
ステップ１０２において、目的地設定部５７は、移動体目的地Ｇｍを設定する。
ステップ１０３において、経路計画部５９は、複数の移動体経路τを設定する。

ステップ１０４において、経路距離演算部６０は、それぞれの移動体経路τに対して、経路距離Ｄｒを演算する。所要時間演算部６１は、それぞれの移動体経路τに対して、所要時間Ｔｍを演算する。エネルギ消費演算部６２は、それぞれの移動体経路τに対して、消費エネルギＣｗを演算する。

ステップ１０５において、経路選択部６３は、経路距離Ｄｒ、所要時間Ｔｍおよび消費エネルギＣｗに基づいて、複数の移動体経路τから１つの経路を選択する。経路選択部６３は、選択経路τｃを設定する。
ステップ１０６において、分類設定部６４は、それぞれの移動体経路τに対して、迂回分類値Ｌ（τ）を演算する。
ステップ１０７において、分類設定部６４は、迂回分類値Ｌ（τ）に基づき、迂回分類経路τｄを設定する。

ステップ１０８において、経路切替部６５は、第１所定時間Ｔｐ１以上、移動体速度Ｖｍがゼロであるか否かを判定する。または、経路切替部６５は、第１所定時間Ｔｐ１以上、移動体速度Ｖｍがゼロであり、かつ、移動体角速度ωがゼロでないかを判定する。第１所定時間Ｔｐ１以上、移動体速度Ｖｍがゼロでないとき、処理は、ステップ２０７に移行する。第１所定時間Ｔｐ１以上、移動体速度Ｖｍがゼロであるとき、処理は、ステップ１０９に移行する。また、第１所定時間Ｔｐ１以上、移動体速度Ｖｍがゼロであり、かつ、移動体角速度ωがゼロでないとき、処理は、ステップ１０９に移行する。

ステップ１０９において、経路切替部６５は、選択経路τｃを迂回分類経路τｄに切り替える。
ステップ１１０において、経路切替部６５は、前回選択された迂回分類経路τｄ、移動体角度θｍまたは経路の曲率変化の大きさに基づいて、迂回分類経路τｄを選択する。その後、処理は、ステップ２０１に移行する。

ステップ２０１において、移動制御部７０は、迂回分類経路τｄに沿って移動部２０が移動するように、移動部２０を制御する。

ステップ２０２において、経路切替部６５は、移動部２０に対向する第１障害物１１、第２障害物１２または第３障害物１３が移動部２０に向かって移動しているか否かを判定する。または、経路切替部６５は、移動部２０の移動方向に対して平行に障害物が移動しているか否かを判定する。

移動部２０に対向する第１障害物１１、第２障害物１２または第３障害物１３が移動部２０に向かって移動しているとき、または、移動部２０の移動方向に対して平行に障害物が移動しているとき、処理は、ステップ２０６に移行する。移動部２０に対向する第１障害物１１、第２障害物１２または第３障害物１３が移動部２０に向かって移動していないとき、または、移動部２０の移動方向に対して平行に障害物が移動していないとき、処理は、ステップ２０３に移行する。

ステップ２０３において、経路切替部６５は、第２所定時間Ｔｐ２が経過したか否かを判定する。第２所定時間Ｔｐ２が経過したとき、処理は、ステップ２０６に移行する。第２所定時間Ｔｐ２が経過していないとき、処理は、ステップ２０４に移行する。

ステップ２０４において、移動制御部７０は、移動部２０の迂回分類経路τｄに沿う移動に基づき、迂回距離Ｄｄ、迂回時間Ｔｄおよび迂回エネルギＣｄを演算する。

ステップ２０５において、経路切替部６５は、迂回距離Ｄｄが距離閾値Ｄｄ＿ｔｈ以上であるか否かを判定する。または、経路切替部６５は、迂回時間Ｔｄが時間閾値Ｔｄ＿ｔｈ以上であるか否かを判定する。または、経路切替部６５は、迂回エネルギＣｄがエネルギ閾値Ｃｄ＿ｔｈ以上であるか否かを判定する。

迂回距離Ｄｄが距離閾値Ｄｄ＿ｔｈ未満、迂回時間Ｔｄが時間閾値Ｔｄ＿ｔｈ未満かつ迂回エネルギＣｄがエネルギ閾値Ｃｄ＿ｔｈ未満であるとき、処理は、終了する。迂回距離Ｄｄが距離閾値Ｄｄ＿ｔｈ以上、迂回時間Ｔｄが時間閾値Ｔｄ＿ｔｈ以上または迂回エネルギＣｄがエネルギ閾値Ｃｄ＿ｔｈ以上であるとき、処理は、ステップ２０６に移行する。

ステップ２０６において、経路切替部６５は、迂回分類経路τｄを選択経路τｃに切り替える。
ステップ２０７において、ステップ１１０またはステップ２０６を経由し、移動制御部７０は、迂回分類経路τｄに沿って移動部２０が移動するように、移動部２０を制御する。その後、処理は、ステップ１０１に戻る。

［１］分類設定部６４は、複数の移動体経路τのそれぞれに対して迂回分類値Ｌ（τ）を演算し、迂回分類経路τｄを設定可能である。経路切替部６５は、移動部２０が第１所定時間Ｔｐ１以上、移動せずに回転したときまたは停止したとき、迂回分類経路τｄに経路を切り替える。これにより、移動部２０が障害物と正対して、移動部２０が停止または右左の移動を繰り返しても、分類および設定された経路に切り替えられる。このため、移動部２０が停止または右左の移動が防がれ、移動部２０が滑らかに目的地まで移動できる。

［２］経路選択部６３は、経路距離Ｄｒ、所要時間Ｔｍまたは消費エネルギＣｗに基づいて、複数の移動体経路τから１つの経路を選択する。これにより、移動部２０が障害物に正対し、移動部２０が停止または右左の移動を繰り返すまで、移動部２０が最短距離、最短時間または最小エネルギで移動できる。このため、目的地までのかかる時間が短縮され、移動体制御装置１の消費するエネルギが節約される。

［３］経路切替部６５は、経路が迂回分類経路τｄであったとき、移動部２０に向かって障害物が移動しているとき、迂回分類経路τｄから選択経路τｃに経路を切り替える。または、経路切替部６５は、移動部２０の移動方向に対して平行に障害物が移動しているとき、迂回分類経路τｄから選択経路τｃに経路を切り替える。これにより、移動部２０が障害物を正対し続けることを回避できる。移動部２０が障害物を正対し続けることを回避できるため、移動部２０がより滑らかに目的地まで移動できる。

［４］経路切替部６５は、第２所定時間Ｔｐ２経過後、迂回分類経路τｄから選択経路τｃに経路を切り替える。また、経路切替部６５は、迂回距離Ｄｄ、迂回時間Ｔｄまたは迂回エネルギＣｄに基づいて、迂回分類経路τｄから選択経路τｃに経路を切り替える。これにより、上記［３］と同様の効果を奏する。

［５］移動体モニタ４０は、移動部２０の移動方向を表示可能である。これにより、障害物が歩行者または作業者等の人であった場合、移動部２０の移動方向を人が認識できるため、移動部２０および人は、安全に移動できる。

（他の実施形態）
［ｉ］移動部の車輪は、オムニホイールであり、３つ以上の円筒を含んでもよい。オムニホイールに用いられる円筒は、樽型であり、車輪の円周上に設けられている。この円筒は、車輪に対して自由に回転可能である。この車輪により、移動部は、前後左右に自由に移動可能である。また、車輪は、金属、ゴムまたは樹脂等のベルトが巻回されてもよい。

［ｉｉ］図１１に示すように、経路切替部６５は、第１障害物１１および第２接近可能領域Ａ２が接近または離脱を繰り返すとき、第１障害物１１および第２接近可能領域Ａ２の間を通る迂回分類経路τｄを選択しないようにする。これにより、第１障害物１１および第２接近可能領域Ａ２の距離が比較的近く、第１障害物１１および第２接近可能領域Ａ２の距離が変動してその間を通過することが可能不可能を繰り返す場合に、適切に障害物に対し通路壁と反対側を通行する経路が生成される。

［ｉｉｉ］図１２に示すように、経路切替部６５は、通路壁である第２障害物１２に向かって第１障害物１１が移動しているとき、第１障害物１１および第２障害物１２の間を通る迂回分類経路τｄを選択しないようにする。これにより、障害物と対面したまま同一の迂回分類経路τｄを選択し続けた場合に通路壁と障害物の間を通行する経路を選択することがない。このため、適切に障害物に対し通路壁と反対側を通行する経路が生成される。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１１ ・・・第１障害物、 １２ ・・・第２障害物、 １３ ・・・第３障害物、
１４ ・・・通路、
２０ ・・・移動部、 ３０ ・・・環境認識部、
５６ ・・・自己位置推定部、 ５７ ・・・目的地設定部、
５９ ・・・経路計画部、
６３ ・・・経路選択部、
６４ ・・・分類設定部、
６５ ・・・経路切替部、
７０ ・・・移動制御部。

Claims (7)

1. 少なくとも１つの障害物（１１、１２、１３）が設けられる通路（１４）を移動可能であり、天地方向に延びる軸を中心にして回転可能な移動部（２０）と、
   前記移動部に対して、前後、左右または天地側の前記障害物を検出可能であり、前記障害物の位置情報である環境情報（Ｉｅ）を取得可能な環境認識部（３０）と、
   前記移動部の位置である移動体位置（Ｐｍ）を推定可能な自己位置推定部（５６）と、
   前記移動部の目的地である移動体目的地（Ｇｍ）を設定可能な目的地設定部（５７）と、
   前記環境情報に基づいて、前記移動体位置から前記移動体目的地までの経路である移動体経路（τ）を、制御周期毎に複数生成する経路計画部（５９）と、
   複数の前記移動体経路から１つの経路である選択経路（τｃ）を選択する経路選択部（６３）と、
   複数の前記移動体経路のそれぞれに対して迂回分類値（Ｌ）を演算し、前記移動部の前方に対して前記障害物の右側または左側のどちらを前記移動部が移動するかが設定され、前記迂回分類値に対応する迂回分類経路（τｄ）を設定可能な分類設定部（６４）と、
   所定の時間（Ｔｐ１）以上、前記移動部が移動せずに回転したときまたは前記移動部が停止したとき、前記選択経路から前記迂回分類経路に経路を切り替える経路切替部（６５）と、
   前記選択経路または前記迂回分類経路に沿って前記移動部が移動するように、前記移動部を制御する移動制御部（７０）と、
   を備える移動体制御装置。
2. 前記移動体経路の距離である経路距離（Ｄｒ）を演算可能な経路距離演算部（６０）と、
   前記移動体経路に沿って前記移動部が移動し、前記移動部が前記移動体目的地に到達するまでにかかる所要時間（Ｔｍ）を演算可能な所要時間演算部（６１）と、
   前記移動体経路に沿って前記移動部が移動し、前記移動部が前記移動体目的地に到達するまでに必要なエネルギである消費エネルギ（Ｃｗ）を演算可能なエネルギ消費演算部（６２）と、
   をさらに備え、
   前記経路選択部は、前記経路距離、前記所要時間または前記消費エネルギを含む基準に基づいて、複数の前記移動体経路から１つの経路を選択する請求項１に記載の移動体制御装置。
3. 前記経路切替部は、前記選択経路から前記迂回分類経路に経路を切り替わっている場合において、前記移動部に向かって前記障害物が移動しているとき、または、前記移動部の移動方向に対して平行に前記障害物が移動しているとき、前記迂回分類経路から前記選択経路に経路を切り替える請求項１または２に記載の移動体制御装置。
4. 前記経路切替部は、前記選択経路から前記迂回分類経路に経路を切り替わっている場合において、所定の時間（Ｔｐ２）経過後、前記迂回分類経路から前記選択経路に経路を切り替える請求項１から３のいずれか一項に記載の移動体制御装置。
5. 前記経路切替部は、前記選択経路から前記迂回分類経路に経路を切り替わっている場合において、前記迂回分類経路に沿って移動した距離（Ｄｄ）、前記迂回分類経路に沿って移動した時間（Ｔｄ）または前記迂回分類経路に沿って移動したときのエネルギ（Ｃｄ）に基づいて、前記迂回分類経路から前記選択経路に経路を切り替える請求項１から４のいずれか一項に記載の移動体制御装置。
6. 前記移動部の移動方向を表示可能な移動体モニタ（４０）をさらに備える請求項１から５のいずれか一項に記載の移動体制御装置。
7. 前記通路には、第１障害物（１１）および第２障害物（１２）が設けられており、
   前記第１障害物から所定の距離（Ｄ１）までの範囲である第１接近可能領域（Ａ１）および前記第２障害物から所定の距離（Ｄ２）までの範囲である第２接近可能領域（Ａ２）を設定可能な領域設定部（５８）をさらに備える請求項１から６のいずれか一項に記載の移動体制御装置。

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