JP2020154454A - 自律移動装置、誘導システムおよび自律移動装置の移動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多種類のマーカーやパターンマッチング処理を用いることなく、自己位置を判断しながら所望の位置に移動する自律移動装置を提供する。【解決手段】目標位置（Ｘ２、Ｙ１）へ向かって自律走行を行う自律移動装置１において、目標位置に向かう際の自律移動装置の進行方向と交わる所定方向に沿って設けられた複数の案内部材５３の位置を計測するセンサと、センサを用いて計測した複数の案内部材の位置に基づいて、自律移動装置の位置を推定する位置推定手段と、を備え、複数の案内部材のうち、少なくとも２つの案内部材は、目標位置に自律移動装置が位置した際において、センサにより検出することが可能な位置に設けられており、位置推定手段により自律移動装置の位置を推定しながら、目標位置までの自律走行を行う。【選択図】図８−１

Description

本発明は、自律移動装置、誘導システムおよび自律移動装置の移動方法に関する。

従来、自律移動装置である無人搬送車（ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）を用いて、倉庫内の搬送作業を自動化することは、世の中で広く検討されている。具体的には、無人搬送車に接続機構を設け、無人搬送車に搬送対象物（カゴ台車）を接続して倉庫内を搬送する、という構成は既に知られている。

搬送作業の自動化において、倉庫内の通路などの決まった走行ルートにおいては、床面に設置されたガイドテープをカメラ等で認識することで、無人搬送車は自車位置を認識しながら走行を行う方法が一般に知られている。一方、トラックバースなどの保管エリアなどのガイドテープから外れた所定の位置に搬送対象物（カゴ台車）を切り離ししようとする場合に、ガイドテープに拠らない自車位置の認識方法が必要となる。

特許文献１には、周囲環境の形状を計測、あるいはカメラによる画像認識を利用して、周囲環境の中から予め記憶した複数のマーカーを判別し、判別したマーカーの位置から自車の位置を推定する方法が開示されている。

特許文献２には、車庫入口の両側に反射板を設け、車両の座標位置および姿勢角を測定し、車庫入れ軌道の修正誘導を行う技術が開示されている。

しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示の技術によれば、自己位置を判断しながら所望の停車位置へ移動する動作に適用するには改善の余地がある。

例えば、停車エリア（保管エリア）内に複数の停車位置が存在する場合において、特許文献１に開示の技術を適用する場合、複数の停車位置それぞれに対応する複数の所定位置それぞれにユニークな形状のマーカーを複数用意する必要があり、更に複数のマーカーを区別する必要がある。このため、特許文献１に開示の技術によれば、停車エリアの位置や範囲を変更する際に手間が掛かる、複数のマーカーを区別するためのパターンマッチング処理を行う必要があるので、コストが掛かる、という課題がある。

また、特許文献２に開示の技術を適用する場合、停車エリア内に侵入した後では反射板を見ることが出来ないので、停車エリア内の所望の停車位置に到達するまでの自己位置の判断には適していない、という課題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、多種類のマーカーやパターンマッチング処理を用いることなく、自己位置を判断しながら所望の位置に移動する自律移動装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、目標位置へ向かって自律走行を行う自律移動装置において、前記目標位置に向かう際の当該自律移動装置の進行方向と交わる所定方向に沿って設けられた複数の案内部材の位置を計測するセンサと、前記センサを用いて計測した前記複数の案内部材の位置に基づいて、当該自律移動装置の位置を推定する位置推定手段と、を備え、前記複数の案内部材のうち、少なくとも２つの案内部材は、前記目標位置に当該自律移動装置が位置した際において、前記センサにより検出することが可能な位置に設けられており、前記位置推定手段により当該自律移動装置の位置を推定しながら、前記目標位置までの自律走行を行うことを特徴とする。

本発明によれば、自律移動装置は、複数種類のマーカーやパターンマッチング処理を用いることなく、自己位置を判断しながら所望の位置に移動することができる、という効果を奏する。

図１は、第１の実施の形態にかかる搬送システムにおける自走ロボットとカゴ台車とを示す説明図である。 図２は、カゴ台車にＩＤパネルが配置された例を示す斜視図である。 図３は、搬送システムを適用することが想定される物流倉庫の一例を示す説明図である。 図４は、反射材の設置例を示す図である。 図５は、自走ロボットのコントローラのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図６は、自走ロボットのコントローラが発揮する機能的構成例を示すブロック図である。 図７は、車庫位置を記憶するテーブルを示す図である。 図８−１は、自走ロボット（カゴ台車）の保管エリアへの後進走行による車庫入れ動作を示す図である。 図８−２は、自走ロボット（カゴ台車）の保管エリアへの後進走行による車庫入れ動作を示す図である。 図８−３は、自走ロボット（カゴ台車）の保管エリアへの後進走行による車庫入れ動作を示す図である。 図９−１は、自走ロボット（カゴ台車）の保管エリアへの前進走行による車庫入れ動作を示す図である。 図９−２は、自走ロボット（カゴ台車）の保管エリアへの前進走行による車庫入れ動作を示す図である。 図１０は、第２の実施の形態にかかる反射材が２つ見えるための位置条件について説明する図である。 図１１は、ＤｍａｘおよびＤｍｉｎの例を示す図である。 図１２は、反射材配置の変形例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、自律移動装置、誘導システムおよび自律移動装置の移動方法の実施の形態を詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかる搬送システムにおける自走ロボット１とカゴ台車２とを示す説明図である。本実施形態は、連結対象であるカゴ台車２のような被牽引台車に自動で接続して牽引することで、カゴ台車２を所望の搬送先へ自動搬送する無人搬送車（ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）としての自走ロボット１を、自律移動装置に適用した誘導システムの一例である搬送システムの例である。

自走ロボット１は、搬送物を積載するカゴ台車２に自動で連結する機能を持った自律移動装置である。これにより、自走ロボット１には積載が可能な構成を持たせることなく、簡易な移動装置によってカゴ台車２を牽引させることで、カゴ台車２に積載された多数の搬送物を搬送させることができる。

図１に示すように、自走ロボット１は、装置本体であるロボット本体部１００、磁気センサ３、検出装置であるコントローラ４、電力源（バッテリー）６、動力モータ７、モータドライバ８、第１のセンサである測域センサ９、連結装置１０、駆動車輪７１及び従動車輪７２等を備える。測域センサ９は、自走ロボット１の周辺環境を認識する。

本実施形態の搬送システムでは、自走ロボット１の走行可能な経路の床面にガイドテープとして磁気テープを設置し、磁気センサ３を用いて磁気テープを検出することにより自走ロボット１が走行可能な経路上に位置していることを認識することができる。床面にテープを設置する誘導方式としては、磁気テープを用いる構成（磁気式）に限らず、光学テープを用いる構成（光学式）としてもよい。光学テープを用いる場合は、磁気センサ３の代わりに反射センサやイメージセンサなどが利用できる。

また、本実施形態の搬送システムでは、二次元あるいは三次元地図と測域センサ９の検出結果との照合によって自己位置を認識する自律走行を行うことができる。測域センサ９は、物体にレーザ光を照射してその反射光から物体までの距離を測定する走査式のレーザ距離センサ（レーザレンジファインダ（ＬＲＦ））である。以降において、測域センサ９をＬＲＦ９と表記する場合がある。

なお、検出結果と二次元あるいは三次元地図との照合によって自己位置の認識に用いるセンサとしては、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ）以外に、ステレオカメラやデプスカメラなども利用できる。

自走ロボット１は、磁気センサ３や測域センサ９の検出結果に基づいてコントローラ４がモータドライバ８を介して動力モータ７の駆動を制御し、動力モータ７が駆動車輪７１を回動駆動することで自走ロボット１が自律走行を行う。

図１に示すように、カゴ台車２は、カゴ部２０を保持する底板２２と、四角形状の底板２２の四隅に配置されたキャスター２３と、カゴ部２０の側面に配置された識別部材であるＩＤパネル２１とを備える。

所定の場所に置かれたカゴ台車２には、認識用のマーカーが表示されたＩＤパネル２１が取り付けられている。マーカーは、帯状部材である再帰反射テープ２１ｂ（図２参照）等を用いて、カゴ台車２の識別番号情報（ＩＤ情報）、搬送位置などの搬送先情報、搬送の優先度情報がコード化されている。カゴ台車２の識別番号情報（ＩＤ情報）は、テーブル参照などによって認識することができる。

自走ロボット１には、マーカー読取装置が設置されている。マーカー読取装置はＩＤ認識手段である測域センサ９と復号部とからなる。本実施形態ではコントローラ４が復号部としての機能を有する。コントローラ４は、測域センサ９の検出結果からマーカーのコードを認識する。コントローラ４の復号部では認識したマーカーのコード情報をデコードすることで、カゴ台車２の認識番号情報、搬送先情報、優先度情報を得る。

本実施形態では、カゴ台車２に設置されたマーカーとして再帰反射テープ２１ｂを用いている。自走ロボット１は、周辺環境との距離を取得するレーザレンジファインダ（ＬＲＦ）等の測域センサ９を用いて読み取る。コントローラ４は、測域センサ９によって位置を認識したＩＤパネル２１と測域センサ９との距離情報からＩＤパネル２１の位置座標を算出する。算出したＩＤパネル２１の位置座標を用いて、コントローラ４が動力モータ７の駆動制御を行うことで、自走ロボット１をカゴ台車２におけるＩＤパネル２１正面の所定の位置に位置決めする。

次に、ＩＤパネル２１について詳述する。

ここで、図２はカゴ台車２にＩＤパネル２１が配置された例を示す斜視図である。図２に示すように、ＩＤパネル２１は、カゴ台車２の正面の略中央部に配置される。より詳細には、ＩＤパネル２１は、自走ロボット１の測域センサ９に対して対向する位置に配置される（図１参照）。ＩＤパネル２１は、カゴ台車２に着脱可能であって、カゴ台車２の中央の骨組み（縦棒）などの所定の位置に作業者によって設置される。なお、ＩＤパネル２１の角度は、カゴ台車２の角度と同義となるので、カゴ台車２の正面部分に対して平行になるように設置する。

自走ロボット１がカゴ台車２を連結するために、自走ロボット１は、カゴ台車２と自走ロボット１との距離と角度を検出して、カゴ台車２に向かって走行を行う必要がある。しかしながら、測域センサ９でカゴ台車２の形状を認識する場合、カゴ台車２の積載状況により認識すべき形状が変化することから、カゴ台車２との距離と角度を正確に検出することは難しい。そこで、本実施形態においては、カゴ台車２にＩＤパネル２１を装着して、自走ロボット１に搭載した測域センサ９でＩＤパネル２１を検出する。

ここで、識別部材であるＩＤパネル２１を技術的に説明する。ＩＤパネル２１はレーザレンジファインダ（ＬＲＦ）等の電磁波等を用いた検出装置により、検出対象の検出や識別を行うための識別部材である。電磁波等で検出するために、電磁波等が検出する検出面（例えば、ＩＤパネル２１の表面）を幾何学的に第一の方向（図２に示すＩＤパネル２１では、水平方向）において少なくとも３つの領域に分割し、分割された複数の領域において、少なくとも隣り合う領域の電磁波等に対する反射率が異なるように設定されている。また、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ）等の検出装置は、この第一の方向に走査を行う。（レーザレンジファインダ（ＬＲＦ）の場合は、レーザの走査をこの第一の方向に行う。）

そして、検出装置は、電磁波等を照射した際の反射信号の強度の違いを利用して特定のパターン（信号）を検出することで、検出対象の検出や識別を行う。

自走ロボット１を用いた本実施形態の搬送システムは、物流倉庫などにおける、カゴ台車２などのキャスター付き搬送対象を搬送する作業を自動化するものである。自走ロボット１による搬送動作は、次の（１）〜（３）の三つの作業に分割される。
（１）仮置きエリアでの搬送対象の探索および連結
（２）走行エリアの走行
（３）保管エリアでの保管場所探索と荷卸し

図３は、搬送システムを適用することが想定される物流倉庫１０００の一例を示す説明図である。図３は、物流倉庫１０００を天井側から見た床面を平面図として示している。図３に示されたＸＹ平面が床面と並行な面であり、Ｚ軸が高さ方向を示している。図３に示す物流倉庫１０００において、上記（１）の仮置きエリアＡ１は、例えばピッキング（倉庫内での集荷作業）後の荷物や荷卸しされた荷物を整列しておく場所が想定される。上記（３）の保管エリアＡ２は、トラックバースの各方面別のトラック駐車位置前などのエリア、エレベータなどで他階へ移送する場合のエレベータ前エリアが想定される。また、上記（２）の走行エリアＡ３は図３中の矢印によって仮置きエリアＡ１と保管エリアＡ２との往復経路を示す場所が想定される。

自走ロボット１は、本線動作は床面に設置された磁気テープのラインをセンサで認識するライン認識による誘導方式で移動する。また、ラインの横にあるエリアマーク５２を検出してエリアを判断する。また、ＩＤパネル２１には、搬送先となる保管エリアＡ２の情報と優先順位の情報が含まれている。

図３に示すように、走行エリアＡ３には自走ロボット１の誘導用の磁気テープがライン状に設けられ、自走ロボット１が走行する走行ライン５１が設けられている。また、走行エリアＡ３における仮置きエリアＡ１、保管エリアＡ２の開始位置と終了位置には、走行ライン５１の近傍にエリアマーク５２が配置されており、自走ロボット１がどのエリアに居るかを認識できるようになっている。

後述する自走ロボット１が実行するプログラムでは、エリアごとに動作を指定できるようになっている。自走ロボット１は、仮置きエリアＡ１ではカゴ台車２の接続動作、保管エリアＡ２ではカゴ台車２の車庫入れ動作を行う。自走ロボット１は、カゴ台車２の保管エリアＡ２への搬送が完了した後、次のカゴ台車２を運ぶためにカゴ台車２が置かれた仮置きエリアＡ１に作業者の手を借りず自走により移動する。

なお、本実施形態においては、走行エリアＡ３に自走ロボット１の誘導用の磁気テープによる走行ライン５１を設けるようにしたが、これに限るものではない。例えば、走行エリアＡ３には走行ライン５１は必須ではなく、所定の間隔でエリアマークが設置されていてもよい。この場合、自走ロボット１は、エリアマークの間は駆動車輪７１及び従動車輪７２の回転数等から自己位置を判断して走行する。

本実施形態においては、仮置きエリアＡ１と保管エリアＡ２とが走行ライン５１のすぐ横にある構成である。自走ロボット１は、走行ライン５１を走行したまま、仮置きエリアＡ１や保管エリアＡ２のエリア内の探索を行う。仮置きエリアＡ１内に搬送対象となるカゴ台車２を見つけたら、走行ライン５１上からカゴ台車２への連結動作に移行する。また、保管エリアＡ２に対しても、走行ライン５１上から空き番地を探索して、カゴ台車２の車庫入れ動作を行う。

加えて、図３に示す物流倉庫１０００において、保管エリアＡ２に対して走行ライン５１を挟んだ向かい側であって保管エリアＡ２から離間した位置には、反射材である再帰反射テープ５３（案内部材）が複数設置されている。複数の再帰反射テープ５３は、走行ライン５１に沿った方向（Ｘ軸方向、所定方向）に設置されており、物流倉庫１０００の壁面や棚を利用して、自走ロボット１の測域センサ９が検出できる位置に設置されている。自走ロボット１は、複数の再帰反射テープ５３の設置情報をもとに、自己位置推定を行う。

図３に示されるように、保管エリアＡ２内には、自走ロボット１の誘導用の磁気テープによる走行ラインが設置されていない。すなわち、保管エリアＡ２付近などで、走行ライン５１から外れた所定の位置にカゴ台車２を自走ロボット１から切り離ししようとする場合に、走行ライン５１に拠らない自車位置の認識方法が必要となる。

そこで、本実施の形態においては、自走ロボット１は、保管エリアＡ２内の全体を測域センサ９によりスキャンし、複数の停車位置の中から停車する停車位置を決定し、決定した停車位置に対応する再帰反射テープ５３の設置情報に基づいて、自己位置を判断しながら決定した停車位置に停車する。

ここで、複数の再帰反射テープ５３を設置する際の間隔の条件について説明する。

ここで、図４は反射材の設置例を示す図である。図４に示すように、カゴ台車２を駐車する保管エリアＡ２と走行ライン５１を挟んで向かい側であって、自走ロボット１の測域センサ９が検出できる位置に、反射材である複数の再帰反射テープ５３が設置されている。自走ロボット１は、再帰反射テープ５３の設置情報に基づく自己位置推定を、例えば次のように行う。自走ロボット１は、複数の再帰反射テープ５３の設置間隔をあらかじめ記憶しておき、測域センサ９により自車位置から少なくとも２つの再帰反射テープ５３を検出する。自走ロボット１は、間隔の分かっている２つの再帰反射テープ５３に対する距離と角度から、三角測量を用いた自己位置推定を行う。

図４では、保管エリアＡ２内において、２行２列に配置された４つの車庫が示されている。そして、どちらの列の車庫に車庫入れする際にも測域センサ９が少なくとも２つの再帰反射テープ５３を検出できるように、再帰反射テープ５３を３つ設置している。これら３つの再帰反射テープ５３はそれぞれがユニークな形状や大きさである必要はなく、再帰反射テープ５３が再帰反射テープ５３であることが認識できる形状や大きさであればよい。なお、ここでは３つの再帰反射テープ５３は同一の形状で同一の大きさとしている。このように、再帰反射テープ５３の形状や大きさに制約がないので、設置の容易性が高まり、また安価に設置することができる。また、同一の形状で同一の大きさの再帰反射テープ５３を用いることで、より設置の容易性が高まり、より安価に設置することができる。

図４に示すように、保管エリアＡ２と走行ライン５１を挟んで向かい側であって、自走ロボット１の測域センサ９が検出できる位置に、複数の再帰反射テープ５３を設置することにより、次のような効果が得られる。例えば、棚などの障害物に囲まれていて複数に区切られた車庫を有する保管エリアＡ２内の空いている車庫に駐車したい場合、保管エリアＡ２に進入してからも進行する方向とは逆側の視野を使って再帰反射テープ５３を認識することができるので、自車位置を推定することができる。

なお、物品棚の向かい側に保管エリアＡ２を設定する場合においては、棚の側面やフレームを利用して複数の再帰反射テープ５３を貼り付けると良い。荷物を積載したカゴ台車２をけん引した状態での後進走行での車庫入れ時は、自走ロボット１の後方の視界確保が難しくなるが、視界が確保される前方に再帰反射テープ５３が設置されていることで、自車位置が分かるので、このような後進走行での駐車に最適となる。

次に、自走ロボット１のコントローラ４について説明する。

ここで、図５は自走ロボット１のコントローラ４のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。コントローラ４は、図５に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などの制御装置１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの主記憶装置１２と、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置１３と、ディスプレイなどの表示装置１４と、キーボードなどの入力装置１５と、無線通信インタフェイスなどの通信装置１６と、を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。

制御装置１１は、主記憶装置１２や補助記憶装置１３に記憶されている各種プログラムを実行することで、コントローラ４（自走ロボット１）全体の動作を制御し、後述する各種機能部を実現する。

自走ロボット１のコントローラ４で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、自走ロボット１のコントローラ４で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、自走ロボット１のコントローラ４で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

次に、自走ロボット１のコントローラ４の制御装置１１が主記憶装置１２や補助記憶装置１３に記憶されたプログラムを実行することによって、自走ロボット１のコントローラ４が発揮する機能について説明する。なお、ここでは従来から知られている機能については説明を省略し、本実施の形態の自走ロボット１のコントローラ４が発揮する特徴的な機能について詳述する。

なお、自走ロボット１のコントローラ４が発揮する機能の一部または全部をＩＣ（Integrated Circuit）などの専用の処理回路を用いて構成してもよい。

図６は、自走ロボット１のコントローラ４が発揮する機能的構成例を示すブロック図である。図６に示すように、自走ロボット１のコントローラ４は、位置推定手段１１１を備える。

位置推定手段１１１は、保管エリアＡ２への進入の際に、測域センサ９を用いて計測した複数の再帰反射テープ５３の位置から当該自走ロボット１の位置を推定する。

次に、自走ロボット１（カゴ台車２）の保管エリアＡ２への車庫入れ動作について詳述する。

ここで、図７は車庫位置を記憶するテーブルＴを示す図である。自走ロボット１のコントローラ４は、図７（ｂ）に示すように、保管エリアＡ２における車庫の位置座標をあらかじめテーブルＴとして記憶しておく。図７（ａ）に示すように、保管エリアＡ２には４つの車庫が設けられている。車庫Ｎｏ．１の位置座標を（Ｘ１、Ｙ１）、車庫Ｎｏ．２の位置座標を（Ｘ２、Ｙ１）、車庫Ｎｏ．３の位置座標を（Ｘ１、Ｙ２）、車庫Ｎｏ．４の位置座標を（Ｘ２、Ｙ２）とする。図７（ａ）に示す状態では、車庫Ｎｏ．２のみが空いている。図７（ｂ）に示すテーブルにおいても、車庫Ｎｏ．２のみが空いていることが記憶されている。

図８−１〜図８−３は、自走ロボット１（カゴ台車２）の保管エリアＡ２への後進走行による車庫入れ動作を示す図である。

図８−１〜図８−３に示す車庫入れの動作例は、自走ロボット１が、カゴ台車２をけん引した状態で後進走行によって保管エリアＡ２に対して車庫入れし、車庫入れ完了してカゴ台車２を切り離した後に、再度走行ライン５１上の走行動作に復帰する一連の動作である。

まず、図８−１（ａ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、エリアマーク５２を見つけるまで走行ライン５１上を走行するよう自走ロボット１を制御する。

図８−１（ｂ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、エリアマーク５２を検出すると、自走ロボット１を一時停止させる。

次に、図８−１（ｃ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、再び走行しながら保管エリアＡ２内の全体を測域センサ９によりスキャンし、テーブルＴを用いて保管エリアＡ２内の空き車庫を探索する。

ここで、図８−１（ｃ）において空き車庫の検索に用いる測域センサ９は、水平方向の視野が２７０度もしくは３６０度のタイプを用いるのが望ましい。視野２７０度のタイプを用いる場合は、走行ライン５１を走行しながら保管エリアＡ２を計測できる向きに自走ロボット１に設置する。また、空き車庫が複数見つかった場合は、あらかじめ保管エリアＡ２内の車庫に優先順位をつけておいて選択するなどの方法を取ってもよい。

図８−１（ｄ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、保管エリアＡ２内の空き車庫を検出すると、自走ロボット１を空き車庫位置（ここでは、車庫Ｎｏ．２）の前で停止させる。

図８−１（ｄ）においては、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、自走ロボット１を保管エリアＡ２の終端まで走行させ、保管エリアＡ２内の全車庫の空き状況を検索してから、所望の車庫の座標位置に停止させてもよい。

次に、図８−２（ｅ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、カゴ台車２が車庫に向くように自走ロボット１を旋回させる。

図８−２（ｆ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、旋回後、再帰反射テープ５３を用いて自己位置推定しながら車庫Ｎｏ．２の位置座標（Ｘ２、Ｙ１）に向かって、Ｙ軸と平行な方向を進行方向とし、この進行方向に沿って自走ロボット１を走行させる。この位置座標（Ｘ２、Ｙ１）が自走ロボット１の目標位置となる。

図８−２（ｇ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、車庫Ｎｏ．２の位置座標（Ｘ２、Ｙ１）に位置すると、自走ロボット１からカゴ台車２を切り離す。

次に、図８−２（ｈ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、カゴ台車２の切り離しが完了した後、再帰反射テープ５３を用いて自己位置推定しながら走行ライン５１を見つけるまで自走ロボット１を走行させる。

図８−３（ｉ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、走行ライン５１を見つけたら自走ロボット１を旋回させる。

そして、図８−３（ｊ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、旋回後、走行ライン５１の認識走行動作に戻る。

以上の動作によって、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、走行ライン５１から外れた保管エリアＡ２での自己位置を推定した自走ロボット１の走行を制御することができる。換言すると、自走ロボット１は、走行ライン５１から外れた保管エリアＡ２での自己位置を推定しながら走行することができる。

このように本実施の形態によれば、自走ロボット１で走行ライン５１から外れた保管エリアＡ２に車庫入れする場合において、多数種のマーカーを使用することなく、またパターンマッチング処理を行わないので処理負荷が増大することなく、自車位置を推定しながら保管エリアＡ２に進入して保管エリアＡ２内の目標位置で停止することができる。

なお、本実施の形態では後進走行による車庫入れ動作をについて説明したが、これに限るものではない。自走ロボット１は、自走ロボット１の前方を保管エリアＡ２内の空き車庫に向けるように旋回した後に、前進走行によって車庫入れを行う場合においても、測域センサ９を用いて自車位置を推定する方法として適用することができる。前進によって車庫入れする場合の動作について、以下において説明する。

図９−１〜図９−２は、自走ロボット１（カゴ台車２）の保管エリアＡ２への前進走行による車庫入れ動作を示す図である。なお、図９に示す例では、保管エリアＡ２が２本の走行ライン５１に挟まれているものとする。また、自走ロボット１が前進走行によって抜ける側には、反射材である複数の再帰反射テープ５３が設置されている。

図９−１〜図９−２に示す車庫入れの動作例は、自走ロボット１が、カゴ台車２をけん引した状態で前進走行によって保管エリアＡ２に対して車庫入れし、車庫入れ完了してカゴ台車２を切り離した後に、再度走行ライン５１上の走行動作に復帰する一連の動作である。なお、保管エリアＡ２内に入る動作は、図８−１（ａ）〜（ｂ）の後進走行と同様のため省略する。

図９−１（ａ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、自走ロボット１を再び走行させながら保管エリアＡ２内の全体を測域センサ９によりスキャンし、テーブルを用いて保管エリアＡ２内の空き車庫を探索する。

図９−１（ｂ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、保管エリアＡ２内の空き車庫を検出すると、自走ロボット１を空き車庫位置（ここでは、車庫Ｎｏ．２）の前で停止させる。

次に、図９−１（ｃ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、カゴ台車２が車庫に向くように自走ロボット１を旋回させる。

図９−１（ｄ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、旋回後、再帰反射テープ５３を用いて自己位置推定しながら車庫Ｎｏ．２の位置座標に向かって自走ロボット１走行させる。

図９−２（ｅ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、車庫Ｎｏ．２の位置座標に位置すると、自走ロボット１からカゴ台車２を切り離す。

次に、図９−２（ｆ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、カゴ台車２の切り離しが完了した後、再帰反射テープ５３を用いて自己位置推定しながら走行ライン５１を見つけるまで自走ロボット１を前進走行させる。

図９−２（ｇ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、走行ライン５１を見つけたら自走ロボット１を旋回させる。

そして、図９−２（ｈ）に示すように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）は、旋回後、走行ライン５１の認識走行動作に戻る。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。

第２の実施の形態の搬送システムは、確実に２つの再帰反射テープ５３を見つけることができるように再帰反射テープ５３の配置を規定する点が、第１の実施の形態と異なる。以下、第２の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。

第１の実施の形態の図４に示したように、自走ロボット１のコントローラ４（位置推定手段１１１）が自車の位置と姿勢を特定するためには、少なくとも２つの再帰反射テープ５３を測域センサ９が検出する必要がある。しかし、例えば保管エリアＡ２の空き車庫の両隣にかご車が停まっていて、その間に入っていく場合などには、測域センサ９が再帰反射テープ５３を検出できる視野（視野角、検出範囲）が狭くなる。そこで、本実施の形態においては、確実に２つの再帰反射テープ５３を検出できるように再帰反射テープ５３の配置を規定する。

ここで、図１０は第２の実施の形態にかかる２つの反射材を検出するための位置条件について説明する図である。図１０に示すように、再帰反射テープ５３の間隔を“Ｄ”とする。また、空き車庫列（駐車位置）の両隣が障害物で埋まった場合の視野角をθとする。

自走ロボット１がかご台車２をけん引してバックで車庫入れする場合に、走行ライン５１から最も遠ざかった位置における自走ロボット１上の測域センサ９と、再帰反射テープ５３の設置される面との距離をＬとする。この距離Ｌの位置に自走ロボット１が来た場合に、２つ以上の再帰反射テープ５３を検出することが必要なので、再帰反射テープ５３の間隔Ｄに関して下記式（１）で規定する。
Ｄ＜Ｄｍａｘ
Ｄｍａｘ＝２・ｔａｎ（θ／２）・Ｌ ・・・（１）
Ｄ：間隔
θ：空き車庫列の両隣が障害物で埋まった場合の視野角
Ｌ：反射材から一番遠い駐車位置までの距離

ここで、再帰反射テープ５３の間隔Ｄは、Ｄｍａｘを超えない限りは、できるだけ大きいほうが望ましい。理由としては、三角測量する場合に、再帰反射テープ５３の間隔が小さすぎると、位置推定の精度が悪くなるためである。これは、再帰反射テープ５３の間隔＝基線を底辺として自車位置を頂点とした場合、高さの変化に対する基線に接する角の角度変化が、非常に小さなものとなるためである。

ここで、図１１はＤｍａｘおよびＤｍｉｎの例を示す図である。図１１に示すように、一例として、保管エリアＡ２の車庫の奥行方向を３区画とし、車庫１区画の幅０．８［ｍ］、奥行１［ｍ］とする場合について考える。自走ロボット１が単体で車庫入れする場合として、およそ車庫２．５区画分、自走ロボット１が車庫内の奥行き方向に入り込むとし、自走ロボット１の測域センサ９の設置位置と、再帰反射テープ５３の設置される面との距離をＬ＝４［ｍ］とする。この場合、Ｄｍａｘを求めると、Ｄｍａｘ＝１．２８［ｍ］となる。

なお、再帰反射テープ５３の検出に測域センサ９を用いる点から言えることとして、２つの再帰反射テープ５３の最小の間隔は、図１１に示すように、次のようにすることが望ましい。２つの再帰反射テープ５３が隣り合う場合、それらを判別するために、測域センサ９で検出したときに１つに重なって見えることがない間隔が少なくとも必要となる。すなわち、２つの再帰反射テープ５３の間に最低１つのビーム径が入るための間隔として、Ｄｍｉｎを下記式（２）で規定する。ここでは、レーザ光源の出射端のビーム径をφ、拡がり角をα、自走ロボット１上の測域センサ９と、再帰反射テープ５３の設置される面との距離をＬとする。
Ｄｍｉｎ＜Ｄ
Ｄｍｉｎ＝φ＋αＬ ・・・（２）

図１１に示すように、一例として、Ｌ＝４［ｍ］、出射端のビーム径φ＝０．０２［ｍ］、拡がり角α＝４．３［ｍｒａｄ］の場合、距離Ｌ＝４［ｍ］におけるビーム径から、Ｄｍｉｎ＝０．０３７２［ｍ］となる。

このように本実施の形態によれば、自走ロボット１は、自車位置から確実に２つ以上の再帰反射テープ５３を見つけることができる。

ここで、図１２は反射材配置の変形例を示す図である。再帰反射テープ５３を同一ライン上に３つ以上設ける場合に、一定間隔（周期）で並べると、周期間隔離れた位置も自車位置として認識してしまうことがあり、誤認識の原因になる。これに対して、再帰反射テープ５３の間隔を一定ではない間隔にすることで、誤認識を低減することができる。図１２に示す例においては、再帰反射テープ５３の間隔ａ≠ｂとする。

また、自己位置推定の誤認識を低減する方法として、再帰反射テープ５３を車庫入れ方向（走行ライン５１に対して交差する方向）の異なる位置に配置するようにしてもよい。再帰反射テープ５３を同一ライン上に並べるよりも、再帰反射テープ５３を検出する際の奥行方向に変化があるパターンを作ることで、検出パターンの差が出やすく、自走ロボット１の自車位置が一箇所に決まりやすくなる。図１２に示す例においては、再帰反射テープ５３の間隔ｃ≠ｄ≠ｅとする。このように複数の再帰反射テープ５３を同一ライン上に設置しないようにすることで、より誤認識を低減することができる。

なお、各実施形態においては、連結対象であるカゴ台車２のような被牽引台車に自動で接続して牽引することで、カゴ台車２を所望の搬送先へ自動搬送する無人搬送車（ＡＧＶ）としての自走ロボット１を、自律移動装置に適用した例について説明したが、これに限るものではなく、各種の自律移動装置に適用可能であることはいうまでもない。

１ 自律移動装置
９ 測域センサ
５３ 複数の反射材
１１１ 位置推定手段

特開２０１７−２０４０４３号公報 特許２６７６９７１号公報

Claims (6)

1. 目標位置へ向かって自律走行を行う自律移動装置において、
   前記目標位置に向かう際の当該自律移動装置の進行方向と交わる所定方向に沿って設けられた複数の案内部材の位置を計測するセンサと、
   前記センサを用いて計測した前記複数の案内部材の位置に基づいて、当該自律移動装置の位置を推定する位置推定手段と、
   を備え、
   前記複数の案内部材のうち、少なくとも２つの案内部材は、前記目標位置に当該自律移動装置が位置した際において、前記センサにより検出することが可能な位置に設けられており、
   前記位置推定手段により当該自律移動装置の位置を推定しながら、前記目標位置までの自律走行を行う、
   ことを特徴とする自律移動装置。
2. 前記目標位置は、所定エリア内に複数存在し、
   前記複数の案内部材は、下記式を満たす間隔で設けられている、
   Ｄ＜２・ｔａｎ（θ／２）・Ｌ
   Ｄ：前記案内部材の間隔
   θ：前記目標位置の両隣が障害物で埋まった場合の前記センサの視野角
   Ｌ：当該自律移動装置が移動する平面において、案内部材から前記所定エリア内における一番遠い目標位置との前記目標位置に向かう際の当該自律移動装置の進行方向における距離
   ことを特徴とする請求項１に記載の自律移動装置。
3. 前記複数の案内部材が３つ以上の場合に、各案内部材は前記所定方向において非等間隔で設けられる、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の自律移動装置。
4. 前記複数の案内部材は、前記目標位置に向かう際の当該自律移動装置の進行方向において異なる位置に設けられる、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の自律移動装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の自律移動装置と、
   前記自律移動装置が目標位置に向かう際の前記自律移動装置の進行方向と交わる所定方向に沿って設けられた複数の案内部材と、
   を備え、
   前記自律移動装置を前記目標位置へ誘導する、
   ことを特徴とする誘導システム。
6. 目標位置へ向かって自律走行を行う自律移動装置の移動方法であって、
   前記目標位置に向かう際の当該自律移動装置の進行方向と交わる所定方向に沿って設けられた複数の案内部材の位置を、センサを用いて計測する計測工程と、
   前記計測工程にて計測した前記複数の案内部材の位置に基づいて、当該自律移動装置の位置を推定する位置推定工程と、
   を含み、
   前記複数の案内部材のうち、少なくとも２つの案内部材は、前記目標位置に当該自律移動装置が位置した際において、前記センサにより検出することが可能な位置に設けられており、
   前記位置推定工程により該自律移動装置の位置を推定しながら、前記目標位置までの自律走行を行う、
   ことを特徴とする自律移動装置の移動方法。

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