JP2021018485A - 移動体の制御装置及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体の構造にかかわらず、複数のオムニホイールを有する移動体の段差乗り越え性能を向上させることができる移動体の制御装置及び移動体を提供する。【解決手段】制御装置２は、複数のオムニホイール６を有し、複数のオムニホイール６の１つ以上を回転させながら移動する移動体１の制御を行う。制御装置２は、移動体１の移動方向における段差の有無を判断する判断部５５と、判断部５５により移動体１の移動方向において段差があると判断された場合に、複数のオムニホイール６の全てを回転させて移動方向に移動体１を移動させ、移動体１を段差に進入させる回転制御部５７とを備える。制御装置２により、移動体１の構造にかかわらず移動体１の段差乗り越え性能を向上させることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、複数のオムニホイールを備える移動体の制御装置及び移動体に関するものである。

従来、複数のオムニホイールを備える移動体がある（例えば、特許文献１参照）。

この種の移動体においては、移動体が移動する路面上に段差があると、段差進入時の移動体の姿勢によっては、オムニホイールの段差への引っかかりが生じることがある。このような問題点に関し、オムニホイールの外側に段差乗り越え用のガードを設けた構造を有する自走式搬送台車がある（例えば、特許文献２参照）。また、移動台車が走行する床面の段差を検出し、段差を乗り越えられるようにオムニホイールを垂直軸周りに旋回させる走行制御方法がある（例えば、特許文献３参照）。

なお、下記特許文献４には、自律移動体において、進行方向に段差があると認識した場合に駆動輪が従動キャスタよりも先に段差に接触するように基体の向きを変更することが開示されている。

特開２０１７−１２８１８７号公報 特許第４５７７３０５号公報 特開２００８−１７９１８７号公報 特開２０１８−５７７１号公報

しかしながら、上述の特許文献２や特許文献３に記載されているような、オムニホイールの外側にガードを設けた構造や、オムニホイールを垂直軸周りに旋回させる構造を採用すると、移動体の構造が複雑になるという問題がある。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、移動体の構造にかかわらず、複数のオムニホイールを有する移動体の段差乗り越え性能を向上させることができる移動体の制御装置及び移動体を提供することを目的とする。

本第一の発明の制御装置は、複数のオムニホイールを有し、複数のオムニホイールの１つ以上を回転させながら移動する移動体の制御装置であって、移動体の移動方向における段差の有無を判断する判断部と、判断部により移動体の移動方向において段差があると判断された場合に、複数のオムニホイールの全てを回転させて移動方向に移動体を移動させ、移動体を段差に進入させる回転制御部とを備える、制御装置である。

かかる構成により、移動体の構造にかかわらず、複数のオムニホイールを有する移動体の段差乗り越え性能を向上させることができる。

また、本第二の発明の制御装置は、第一の発明に対して、移動体の移動経路を取得する移動経路取得部をさらに備え、判断部は、移動経路取得部により取得された移動経路に基づいて、移動体の移動方向における段差の有無を判断する、制御装置である。

かかる構成により、段差の有無について高精度な判断を行うことができる。

また、本第三の発明の制御装置は、第一又は二の発明に対して、移動体に設けられているセンサにより検知された移動体の移動方向における周囲の状況に関するセンサ情報を取得するセンサ情報取得部をさらに備え、判断部は、センサ情報取得部により取得されたセンサ情報に基づいて、移動体の移動方向における段差の有無を判断する、制御装置である。

かかる構成により、実際の移動体の周囲の状況に基づいて段差の有無に関する判断を行うことができる。

また、本第四の発明の制御装置は、第一から三のいずれか１つの発明に対して、回転制御部は、判断部により移動体の移動方向において段差があると判断された場合に、複数のオムニホイールの全てが回転することにより移動方向に移動体が移動するように、移動方向に対する移動体の姿勢を設定する姿勢設定部を有し、姿勢設定部により設定された姿勢で移動方向に移動体を移動させ、移動体を段差に進入させる、制御装置である。

かかる構成により、より確実に移動体の段差乗り越え性能を向上させることができる。

また、本第五の発明の制御装置は、第四の発明に対して、姿勢設定部により設定される移動体の姿勢は、複数のオムニホイールのいずれについても、平面視におけるオムニホイールの駆動軸と移動体の移動方向とがなす角度が所定の角度以上になる姿勢である、制御装置である。

かかる構成により、より確実に移動体の段差乗り越え性能を向上させることができる。

また、本第六の発明の移動体は、第一から五のいずれか１つの発明の制御装置と、複数のオムニホイールを有し、制御装置の制御に応じて複数のオムニホイールのそれぞれを回転させる駆動部とを備える、移動体である。

本発明によれば、移動体の構造にかかわらず、複数のオムニホイールを有する移動体の段差乗り越え性能を向上させることができる移動体の制御装置及び移動体を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る移動体の概略構成を示す平面図 同移動体の構成を示すブロック図 同移動体が段差を乗り越えるときの姿勢の一例を示す平面図 同移動体の制御装置の動作の一例を示すフローチャート 同移動体の移動例を説明する図 実施の形態１の一変形例における移動体が段差を乗り越えるときの姿勢の一例を示す平面図 実施の形態２に係る移動体システムの構成を示すブロック図 同実施の形態の制御装置の動作の一例を示すフローチャート

以下、移動体の制御装置等の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。

（実施の形態１）

実施の形態１において、複数のオムニホイールを有する移動体に、移動体の制御装置が設けられている。移動体の制御装置は、移動体の移動方向において段差（ここでは、低い側の路面から高い側の路面に移る際の段差）がある場合に、複数のオムニホイールの全てを回転させて、移動体を移動方向に移動させる。以下、このような移動体の構成について説明する。

なお、移動方向とは、移動体がこれから移動する方向である。換言すると、移動体は、移動方向に向けて移動する。移動体の移動方向において段差があるということは、その後に移動体が移動方向に移動すると移動体が段差に進入することを意味する。

また、移動体の姿勢とは、ここでは、移動体の移動方向に対する移動体自体の向きをいう。

また、移動経路とは、移動体が移動路面上で移動するときの経路である。移動体は、予め設定された移動経路に沿って移動する。なお、これに限られず、移動体は、随時次の移動方向を動的に決定しながら移動するように構成されていてもよい。この場合においても、移動体は、動的に設定された移動経路に沿って移動するということができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る移動体１の概略構成を示す平面図である。

図１に示されるように、本実施の形態において、移動体１は、移動体１が移動する移動路面に接地する３つのオムニホイール６を有しており、３つのオムニホイールの１つ以上を回転させながら移動する。なお、オムニホイール６の数は３つに限られない。また、移動体１は、複数のオムニホイール６を用いて移動するものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、移動体１は、台車であってもよく、ロボットであってもよい。ロボットは、例えば、エンターテイメントロボットであってもよく、監視ロボットであってもよく、搬送ロボットであってもよく、その他のロボットであってもよい。

本実施の形態において、移動体１は、例えば、制御装置２と、センサ４と、３つの駆動部５と、３つのオムニホイール６とを備えている。なお、図において、説明の便宜上、移動体１の前面が符号Ｆｒで示されている。

駆動部５は、例えば、モータなどで構成されている。駆動部５は、それぞれのオムニホイール６を駆動する。なお、図１では図示していないが、駆動部５の駆動を制御する制御部やドライバ、駆動部５に電力を供給するバッテリー等を移動体１が有していてもよい。また、駆動部５は、オムニホイール６を駆動できるものであれば、どのようなものであってもよい。駆動部５は、減速機を有していてもよいし、減速機を有していなくてもよい。

オムニホイール６は、駆動軸７と、主輪８と、バレル９とを有している。駆動軸７は、駆動部５に接続されている。主輪８は、駆動軸７を中心に、駆動部５の駆動力により回転する。バレル９は、主輪８に対して回転自在となるように、主輪８に支持されている。移動体１が略水平である移動路面上にあるとき、オムニホイール６のそれぞれが移動路面に接地し、駆動軸７は、移動路面に対して略平行となるように配置されている。

本実施の形態では、主輪８は、２つの車輪が同軸に重ねられた形状を有している。それぞれの車輪の外周上には、４つのバレル９が均等な間隔で配置されている。換言すると、主輪８には、主輪８の外周上に周方向に等間隔に並ぶ４つのバレル９が２組設けられている。２組の４つのバレル９は、それぞれのバレル９が周方向において互い違いに位置するように配置されている。すなわち、オムニホイール６は、主輪８が回転する間において、バレル９のいずれかが移動路面に接触するように構成されている。なお、主輪８に含まれる車輪の数やバレル９の数は上記に限られるものではない。

３つのオムニホイール６は、円周Ｒ０上に略等間隔に並んでいる。すなわち、オムニホイール６は、平面視（本実施の形態では、移動路面に略垂直な方向（鉛直方向）から見た状態をいう）で、円周Ｒ０上に１２０度間隔で配置されている。また、オムニホイール６の回転面は、円周Ｒ０の接線方向となるようにオムニホイール６が配置されている。換言すると、各オムニホイール６は、その駆動軸７の方向が円周Ｒ０の半径方向となるように配置されている。

図１で示されるように、３個以上のオムニホイール６を有する移動体１は、各駆動部５により１つ以上のオムニホイール６を同時に駆動させることで、移動路面に略平行である面内のどの方向（水平方向）にも移動できる。

センサ４は、例えば、周囲の画像を撮影するカメラや、周囲の物体との距離を測定可能なレーダ測距センサや、周囲の装置等と無線通信を行うことにより周囲の状況を検知する無線通信装置や、物体との接触を検知する感圧センサなどであるが、これらに限られない。センサ４は、移動体１の移動方向における周囲の状況を検知して、センサ情報を出力する。センサ情報は、例えば、周囲の物体までの距離の測定結果であってもよいし、周囲の画像の撮影結果であってもよいし、周囲の装置等との無線通信の結果や電波強度などであってもよいが、これらに限られない。センサ４として複数種類のセンサが設けられていてもよい。また、センサ４は、移動体１の進行方向前方に存在する物体を検知するように設けられていてもよい。具体的には、移動体１の進行方向前方に、超音波センサやレーザーセンサ、感圧センサ等が設けられていてもよい。

図２は、同移動体１の構成を示すブロック図である。

図２に示されるように、制御装置２は、格納部２０と、処理部５０と、通信部９０とを有する。制御装置２は、例えば、ＭＰＵやメモリ等から実現されうる。制御装置２の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現してもよい。

制御装置２には、センサ４や、３つの駆動部５が接続されている。制御装置２には、センサ４から出力されたセンサ情報が入力される。また、制御装置２は、各駆動部５の動作を制御する。換言すると、制御装置２は、各駆動部５の動作を制御することにより各オムニホイール６を適宜回転させて、移動体１の動作を制御する。

格納部２０は、地図情報格納部２１及び段差情報格納部２３を備える。格納部２０は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。格納部２０には、例えば後述のような処理部５０の各部によって取得された情報や、処理部５０の各部によって生成された情報などが格納されるが、これに限られない。格納部２０に情報等が記憶される過程は、特定のものに限られない。例えば、記録媒体を介して情報等が格納部２０で記憶されるようになっていてもよく、通信回線等を介して送信された情報等が格納部２０で記憶されるようになっていてもよく、あるいは、入力デバイスを介して入力された情報等が格納部２０で記憶されるようになっていてもよい。

地図情報格納部２１には、移動体１が移動する領域に関する地図情報が格納されている。この地図情報は、後述のような移動経路取得部５１による経路の取得に用いられるものである。例えば、移動経路取得部５１によってノード探索法による経路の演算が行われる場合には、地図情報には、ノード探索で用いられるノードやリンクが含まれていることが好適である。その地図情報は、例えば、カーナビゲーションで用いられるＫＩＷＩフォーマットの地図情報であってもよく、ノード探索を行うことができる他のフォーマットの地図情報であってもよい。また、例えば、移動経路取得部５１によって状態空間探索法による経路の演算が行われる場合には、地図情報は、移動体１の移動可能領域を示す情報であってもよい。移動可能領域を示す地図情報は、ある領域において移動体１が移動できる領域と、移動できない領域とを区別可能な情報であり、例えば、移動体１の移動領域における障害物の領域を示す情報であってもよく、移動体１の移動領域における移動体１が通行可能な領域を示す情報であってもよい。障害物の領域は、例えば、障害物の位置と大きさとによって示されてもよく、障害物の境界線や輪郭線によって示されてもよい。障害物とは、移動体１が移動する領域に継続的又は一時的に存在する、移動体１の移動の障害となるものであり、例えば、柱や壁、載置物等であってもよい。したがって、その地図情報は、例えば、柱や壁等を示す地図の情報であると考えてもよい。

段差情報格納部２３には、移動体１が移動する領域の段差情報が格納されている。段差情報は、移動体１が移動する領域における段差の位置に関する情報を含む。段差情報とは、段差の位置、移動路面からの高さ、幅等を示す形状である。例えば、移動する領域にある地形（高低や傾斜などの情報）であってもよいし、移動体１が乗り越えられるか否か（例えば、所定の閾値未満の高さであるか否か）を示す情報が含まれていてもよい。段差情報として、移動体１が乗り越えられる段差に関する情報のみが含まれていてもよい。

なお、段差を、障害物の一種として捉えることも可能である。すなわち、段差情報は地図情報に含まれるものであってもよい。

処理部５０は、移動経路取得部５１、センサ情報取得部５３、判断部５５、及び回転制御部５７を備える。回転制御部５７は、姿勢設定部５８を備える。処理部５０は、これらの各部が行う処理のほか、制御装置２及び移動体１の各部の動作を制御する。

なお、取得とは、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力デバイスから入力された情報の受け付け、有線もしくは無線の通信回線を介して送信された情報の受信、光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなどの記録媒体から読み出された情報の受け付けなどにより情報を得ることを含む概念である。取得には、情報処理を行うことにより情報を生成することが含まれていてもよい。

移動経路取得部５１は、移動体１の移動経路を取得する。本実施の形態において、移動経路取得部５１は、移動体１の移動経路を生成する。例えば、移動経路取得部５１は、ユーザから入力された情報に基づいて、移動経路を生成してもよい。移動経路取得部５１は、地図情報と、ユーザから入力された移動体１の出発地の位置情報及び目的地の位置情報とに基づいて、移動経路を生成してもよい。出発地の位置情報や目的地の位置情報としては、例えば、外部の装置から送信されたものを用いるようにしてもよいし、所定の条件に基づいて、処理部５０がこれらの位置情報を算出するようにしてもよい。また、例えば、移動経路取得部５１は、地図情報と、移動体１の現在値の位置情報及び目的地の位置情報とに基づいて、移動経路を生成してもよい。

なお、移動経路取得部５１は、例えば、ノード探索法によって移動経路の取得を行ってもよく、状態空間探索法によって移動経路の取得を行ってもよい。ノード探索法によって経路探索を行う場合には、移動経路取得部５１は、あらかじめノードやリンクの設定されている地図情報を用いて、種々の公知のアルゴリズムを用いて移動経路の探索を行ってもよい。ノード探索法では、あらかじめ定められたノードをつなげた移動経路が取得されることになる。状態空間探索法によって経路探索を行う場合には、移動経路取得部５１は、移動体１の移動可能領域を示す地図情報を用いて、種々の公知のアルゴリズムを用いて移動経路の探索を行ってもよい。状態空間探索法では、あらかじめノード等の設定されていない空間において、障害物を回避するように移動経路が取得されることになる。また、例えば、移動経路取得部５１は、移動体１の前方が移動方向を向くように方向情報を含む経路を生成してもよい。また、例えば、移動体１が監視ロボットである場合には、移動経路取得部５１は、監視に用いられるセンサ４が監視対象を向くように方向情報を含む移動経路を生成してもよい。なお、移動経路取得部５１は、例えば、経路を演算することによって取得してもよいし、経路を演算するサーバ等に経路の演算の指示を送信し、その送信に応じて経路の演算結果を受信することによって経路を取得してもよい。本実施の形態では、前者の場合、すなわち移動経路取得部５１によって経路の生成が行われる場合について主に説明する。

センサ情報取得部５３は、移動体１に設けられているセンサ４により検知された移動体１の移動方向における周囲の状況に関するセンサ情報を取得する。

判断部５５は、移動体１の移動方向における段差の有無を判断する。本実施の形態において、判断部５５は、移動経路取得部５１により取得された移動経路と、段差情報格納部２３に格納されている段差情報とに基づいて、移動体１の移動方向における段差の有無を判断する。例えば、移動経路上に段差がある場合において、移動体１が移動方向に移動すると段差に進入することになるとき、判断部５５は、移動体１の移動方向において段差があると判断する。なお、判断部５５は、取得された移動経路上において段差があると判断したときに移動体１の移動方向において段差があると判断してもよいし、現実に移動体１が段差に所定距離まで近づいたときに移動体１の移動方向において段差があると判断するようにしてもよい。

なお、判断部５５は、センサ情報取得部５３により取得されたセンサ情報に基づいて、移動体１の移動方向における段差の有無を判断してもよい。例えば、移動体１が移動しているときに取得されたセンサ情報に基づいて、移動体１が移動を続けると進入することになる段差があると判定されたとき、判断部５５は、移動体１の移動方向において段差があると判断してもよい。このようなセンサ情報を利用することにより、実際の移動体１の周囲の状況に基づいて段差の有無に関する判断を行うことができる。

回転制御部５７は、駆動部５を駆動させてオムニホイール６の回転を制御することにより、移動体１の動作を制御する。本実施の形態において、回転制御部５７は、移動体１が移動経路取得部５１によって取得された移動経路を移動するように駆動部５を制御する。すなわち、回転制御部５７は、移動経路取得部５１によって取得された移動経路を移動体１が移動するように、駆動部５を制御する。なお、回転制御部５７は、現在位置と移動体１の姿勢とを取得し、動的に移動方向を決定しながら移動体１を移動させるように構成されていてもよい。

本実施の形態において、回転制御部５７は、判断部５５により移動体１の移動方向において段差があると判断された場合に、３つのオムニホイール６の全てを回転させて移動方向に移動体１を移動させ、移動体１を段差に進入させる。本実施の形態においては、例えば、回転制御部５７は、姿勢設定部５８により設定された姿勢で移動体１が移動方向に移動するように制御することにより、３つのオムニホイール６の全てを回転させた状態で移動体１を段差に進入させる。

姿勢設定部５８は、判断部５５により移動体１の移動方向において段差があると判断された場合に、３つのオムニホイール６の全てが回転することにより移動方向に移動体１が移動するように、移動方向に対する移動体１の姿勢を設定する。本実施の形態において、姿勢設定部５８は、判断部５５により移動体１の移動方向において段差があると判断された場合に、移動体１の姿勢を、オムニホイール６のいずれについても、平面視におけるオムニホイール６の駆動軸７と移動体１の移動方向とがなす角度（すなわち、駆動軸７と平面視において移動方向に平行な直線とがなす角度）がいずれも所定角度以上（例えば、２０度以上など、適宜設定可能である）になる姿勢に設定する。より具体的には、本実施の形態においては、移動体１の姿勢は、平面視における各オムニホイール６の駆動軸７と移動体１の移動方向とがなす角度（当該角度と当該角度の補角とのうち、小さい方の角度）のうち最も小さいものが最大となる姿勢（以下、乗越姿勢という）に設定される。

なお、姿勢設定部５８により設定された姿勢がそれまでの姿勢と同じであれば、見かけ上は移動体１の姿勢は変わらない。姿勢設定部５８により設定された姿勢がそれまでの姿勢とは異なっていれば、移動体１の姿勢がそれまでの姿勢から変更されることとなる。

図３は、同移動体１が段差を乗り越えるときの姿勢の一例を示す平面図である。

図３においては、移動路面に段差Ｇがあり、低い側（紙面において下側）から上側（紙面において上側）に向いた移動方向ＭＤに移動体１が移動する場面が示されている。

移動体１の移動方向ＭＤにおいて段差Ｇがあると判断されたとき、姿勢設定部５８により、移動体１の姿勢が、図３に示される乗越姿勢に設定される。そうすると、回転制御部５７の制御に基づいてオムニホイール６が回転し、移動体１が乗越姿勢となる。乗越姿勢は、例えば、３つのオムニホイール６のそれぞれの駆動軸７と移動体１の移動方向ＭＤとがなす角度が、小さい順に、３０度、３０度、及び９０度となる姿勢である。乗越姿勢で移動方向ＭＤに移動体１が移動するとき、各オムニホイール６の回転量（又は回転速度）の最小値が、最も大きくなる。

なお、姿勢設定部５８が設定する姿勢はこれに限られず、各オムニホイール６の駆動軸７と移動体１の移動方向ＭＤとがなす角度が０度でなければよい。すなわち、各オムニホイール６の駆動軸７と移動体１の移動方向ＭＤとがなす角度が０度でなければ、移動方向ＭＤに移動体１が移動するとき、３つのオムニホイール６の全てが回転する。

通信部９０は、移動体１をネットワークに接続し、ネットワークに接続されている他の装置との間での通信を行えるように制御する。これにより、移動体１は、例えば外部機器との間で情報の送受信を行うことができる。

図４は、同移動体１の制御装置２の動作の一例を示すフローチャートである。

以上のように構成された移動体１の制御装置２は、例えば、以下のように動作する。

（ステップＳ１１１）まず、移動経路取得部５１は、出発地の位置情報、目的地の位置情報、地図情報、及び段差情報を取得する。

（ステップＳ１１２）移動経路取得部５１は、取得した出発地の位置情報、目的地の位置情報、地図情報、及び段差情報に基づいて、移動経路を生成（取得）する。

（ステップＳ１１３）取得された移動経路に基づいて、移動体１の移動が開始される。すなわち、回転制御部５７は、生成された移動経路に基づいて、これから移動する移動方向を決定する。

（ステップＳ１１４）判断部５５は、段差情報等に基づいて、移動体１の移動方向において段差があるか否かを判断する。段差があると判断した場合にはステップＳ１１５に進み、そうでない場合にはステップＳ１１６に進む。

（ステップＳ１１５）姿勢設定部５８は、移動体１の姿勢を、３つのオムニホイール６の全てが回転することにより移動方向に移動体１が移動する姿勢に設定する。移動体１の姿勢は、例えば、所定の乗越姿勢に設定されてもよい。

（ステップＳ１１６）回転制御部５７は、決定した移動方向に向けて移動体が移動するように各駆動部５を駆動させ、各オムニホイール６を回転させる。これにより、移動体１が移動方向に向けて移動する。ここで、移動体１の移動方向において段差があると判断された場合には、姿勢設定部５８により設定された姿勢で、移動体１が移動方向に移動する。これにより、３つのオムニホイール６が駆動されている状態で移動体１が段差Ｇに進入する。

（ステップＳ１１７）処理部５０は、移動体１が目的地（終点）まで到達したか否かを判断する。移動体１が目的地まで到達したらステップＳ１１８に進み、そうでない場合にはステップＳ１１３に戻る。

（ステップＳ１１８）処理部５０は、移動体１を待機させる。一連の処理が終了する。

その後、例えば、移動体１の移動に関する指示等が行われると、その度にこのような処理が行われる。

図５は、同移動体１の移動例を説明する図である。

図５に示されるように、２箇所の段差Ｇがある所移動路面Ｍ上において、移動体１が、出発地Ｐ０から目的地Ｐ２まで移動する場合を想定する。以下の説明において、図５に示される座標においてＸ方向（Ｘが正となる方向）を右、Ｙ方向（Ｙが正となる方向）を前と呼ぶ。また、移動体１の前面Ｆｒが向く方向と移動方向とが一致している姿勢を、基準の姿勢（移動体１における前と移動方向とのなす角が０度である姿勢）とする。

予め、このような移動路面Ｍの地図情報や段差Ｇに関する段差情報が、移動体１の地図情報格納部２１及び段差情報格納部２３に格納されている。出発地Ｐ０の位置情報、目的地Ｐ２の位置情報、及び地図情報に基づいて、移動経路取得部５１により、図５において破線で示されるような移動経路（ステップＳ１１からステップＳ１４）が生成される。移動経路は、例えば、最も移動経路の長さが短くなるように生成されるが、これに限られるものではなく、種々の要因を考慮して生成されればよい。回転制御部５７は、移動経路に沿って移動体１が移動するように、駆動部５の制御を行う。

（ステップＳ１１）移動体１は、出発地Ｐ０において、前面Ｆｒが前を向くような姿勢で待機している。移動体１は、移動を開始すると、右に移動する。すなわち、移動体１は、移動方向を右として、移動方向に対して反時計周りに９０度回転した姿勢で移動する。

（ステップＳ１２）次に、移動体１は、前面Ｆｒが前を向くような姿勢で、前に移動する。すなわち、移動体１は、移動方向を前として、移動方向にまっすぐ向かう姿勢で移動する。

（ステップＳ１３）ここで、そのまま前に移動すると、移動経路の途中に段差Ｇがある。判断部５５により移動方向において段差Ｇがあると判断されると、例えば、その段差Ｇの手前の位置（段差Ｇから所定の距離だけ、移動方向から反対方向に離れた位置）Ｐ１まで、移動体１は姿勢を維持して移動する。そして、位置Ｐ１に到達したとき、回転制御部５７は、姿勢設定部５８により設定された乗越姿勢に姿勢を変更する。ここでは、例えば、移動方向が前であるので、移動体１が時計回りに３０度回転することにより、３つのオムニホイール６のそれぞれの駆動軸７と移動体１の移動方向とがなす角度が、小さい順に、３０度、３０度、及び９０度となる。このような乗越姿勢で、３つのオムニホイールの全てを駆動させながら移動体１が前に移動し、段差Ｇを乗り越える。

（ステップＳ１４）段差Ｇを乗り越えると、例えば、移動体１は前面Ｆｒが前を向く姿勢に戻り、目的地Ｐ２まで移動する。このとき、移動体１は、移動方向を右前（右方向に対して４５度の方向）とし、移動方向に対して反時計回りに４５度回転した姿勢で移動する。

以上説明したように、実施の形態１においては、移動体１の移動方向において段差があるとき、全てのオムニホイール６が駆動部５により駆動されている状態で、移動体１が段差に進入する。そのため、段差に引っかかるオムニホイール６を発生しにくくすることができ、移動体１の段差乗り越え性能を向上させることができる。オムニホイール６自体の構造やオムニホイール６の移動体１への取付構造として複雑な構造を用いることなく、簡素な構造の移動体１において、高い段差乗り越え性能を確保することができる。

段差に進入する際には、姿勢設定部５８により設定された姿勢で移動体１が移動する。したがって、確実に全てのオムニホイール６を回転させた状態で段差に進入することができ、より確実に段差乗り越え性能を向上させることができる。

段差の有無は、移動経路に基づいて判断される。したがって、段差の有無について高精度な判断を行うことができる。

なお、このような移動体１の段差に進入する際の制御は、例えば、移動体１の給電場所や作業場所に段差がある場合において、そのような給電場所や作業場所に移動体１が進入するときに行われると効果的である。また、例えば、移動路面の一部がエレベータ等の昇降機のフロアで構成されている場合において、そのような昇降機のフロアに移動体１が進入するときに行われると効果的である。

図６は、実施の形態１の一変形例における移動体１Ｂが段差を乗り越えるときの姿勢の一例を示す平面図である。

移動体は、３つのオムニホイール６を有するものに限られず、さらに多くのオムニホイール６を有するものであってもよい。例えば、図６に示されるように、４つのオムニホイール６が円周上に等間隔に（９０度間隔で）配置された移動体１Ｂにおいても、移動方向ＭＤにおいて段差Ｇがあるときに４つのオムニホイール６の全てを回転させた状態で移動体１Ｂを段差Ｇに進入させるようにすることにより、高い段差乗り越え性能を確保することができる。

なお、４つのオムニホイール６を有する移動体１Ｂにおいては、乗越姿勢を、各オムニホイール６の駆動軸７と移動体１Ｂの移動方向ＭＤとがなす角度が４５度となる姿勢とするのが好ましいが、これに限られるものではない。それぞれのオムニホイール６の駆動軸７と移動方向ＭＤとのなす角度が、いずれも０度でなければよい。

（実施の形態２）

実施の形態２の概要を、上述の実施の形態１とは異なる部分について説明する。実施の形態２では、移動体の制御装置が、移動体と通信可能な情報処理装置に設けられており、移動体が情報処理装置から送信された情報に基づいて動作する点が実施の形態１とは異なっている。すなわち、実施の形態２においては、移動体と、移動体と通信可能な情報処理装置とで、移動体システムが構成されている。

図７は、実施の形態２に係る移動体システム１００の構成を示すブロック図である。

図７に示されるように、移動体システム１００は、情報処理装置１０１と、移動体２０１とを有している。情報処理装置１０１と移動体２０１とは、ネットワークを介して互いに通信可能に接続されている。

移動体２０１は、センサ４、駆動部５、オムニホイール６、移動体制御部２０２、通信部９０を備える。移動体２０１は、実施の形態１に係る移動体１との違いは、移動体１が制御装置２を有しているのに対し、移動体２０１は制御装置２に代えて移動体制御部２０２を有しているという点である。移動体２０１は、通信部９０により、情報処理装置１０１と通信可能である。

移動体制御部２０２は、移動シナリオ格納部２２５を有している。移動シナリオ格納部２２５には、後述のように情報処理装置１０１から送信された移動シナリオが格納される。移動シナリオは、移動体２０１が移動経路に沿って移動するように複数（例えば、３つ）のオムニホイール６の動作を規定するのに用いられる情報である。移動体制御部２０２は、移動シナリオに基づいて複数のオムニホイール６を動作させ、移動体２０１を移動シナリオにより対応する移動経路にそって移動させる。

情報処理装置１０１は、制御装置１０２と、サーバ通信部１９０とを備えている。情報処理装置１０１は、例えば、サーバであるが、これに限られない。移動体２０１の操作端末として用いられるコンピュータなどであってもよい。

サーバ通信部１９０は、情報処理装置１０１をネットワークに接続し、ネットワークに接続されている他の装置との間での通信を行えるように制御する。これにより、情報処理装置１０１は、移動体２０１等の外部機器との間で情報の送受信を行うことができる。

制御装置１０２は、実施の形態１に係る制御装置２と同様に格納部２０及び処理部５０を備えている。制御装置１０２は、処理部５０において、回転制御部５７が移動シナリオ生成部１５９を有している点と、センサ情報取得部５３を有していない点とで、実施の形態１に係る制御装置２とは異なっている。

移動シナリオ生成部１５９は、移動経路に基づいて、移動シナリオを生成する。回転制御部５７は、生成された移動シナリオを移動体２０１に送信することで、移動体２０１は、送信された移動シナリオに従って動作する。すなわち、実施の形態２において、回転制御部５７は、移動シナリオを移動体２０１に送信することで、移動体２０１のオムニホイール６の回転を制御する。

本実施の形態においても、判断部５５が、移動経路に基づいて移動体２０１の移動方向において段差の有無を判断する。なお、実施の形態２において、移動経路上の各地点において移動体２０１が移動すべき方向を移動方向とすることができる。そして、回転制御部５７は、移動方向において段差がある場合には、移動体２０１の全てのオムニホイール６を回転させて移動体２０１を移動方向に移動させ、移動体２０１が段差に進入するように制御を行う。実施の形態２においては、このような制御は、かかる動作を規定した移動シナリオを生成し、移動体２０１に出力することにより行われる。

図８は、同実施の形態の制御装置１０２の動作の一例を示すフローチャートである。

（ステップＳ２１１）まず、移動経路取得部５１は、出発地の位置情報、目的地の位置情報、地図情報、及び段差情報を取得する。

（ステップＳ２１２）移動経路取得部５１は、取得した出発地の位置情報、目的地の位置情報、地図情報、及び段差情報に基づいて、移動経路を生成（取得）する。

（ステップＳ２１３）判断部５５は、段差情報等に基づいて、移動体２０１の移動方向において段差があるか否かを判断する。段差があると判断した場合にはステップＳ２１４に進み、そうでない場合にはステップＳ２１５に進む。

（ステップＳ２１４）姿勢設定部５８は、段差に臨む移動体２０１の姿勢を、複数のオムニホイール６の全てが回転することにより移動方向に移動体２０１が移動する姿勢に設定する。移動体２０１の姿勢は、例えば、所定の乗越姿勢に設定されてもよい。移動シナリオ生成部１５９は、生成する移動シナリオにおいて、段差に臨む際の移動体２０１の姿勢を姿勢設定部５８により設定された姿勢にする姿勢設定動作を追加する。

（ステップＳ２１５）移動シナリオ生成部１５９は、移動経路に基づいて、移動シナリオを生成する。これにより、ステップＳ２１４において姿勢設定動作が追加されている場合には、それが含まれる移動シナリオが生成される。

（ステップＳ２１６）回転制御部５７は、生成された移動シナリオを移動体２０１に送信する。一連の処理が終了する。

このように、実施の形態２においては、移動経路上に段差があるとき、姿勢設定動作が含まれる移動シナリオが生成される。移動体２０１は、移動シナリオに従って動作することにより、全てのオムニホイール６が駆動された状態で段差に進入することができる。したがって、複雑な構造を有しない移動体２０１の段差乗り越え性能を向上させることができる。移動体２０１自体では段差の有無を判断したり姿勢を設定する制御を行ったりする必要がないので、移動体２０１において行われる情報処理の量を低減することができる。

なお、移動体制御部２０２は、移動シナリオに基づいて実際に移動しながらセンサ情報に基づいて移動に関するフィードバック制御や移動シナリオの変更処理等を行い、高精度に移動可能に構成されていてもよい。

（その他）

段差は、低い側の路面から高い側の路面に移る際のものに限られない。例えば、段差が移動路面間に生じた溝（ギャップ）である場合においても、上述の実施の形態のように全てのオムニホイールを駆動させて乗り越えることで、オムニホイールの引っかかりを防止できるという効果が得られる。

制御装置は、移動経路取得部を有し、センサ情報取得部を有していなくてもよい。この場合、移動経路取得部により取得された移動経路に基づいて移動体が移動するようにすればよい。また、制御装置は、センサ情報取得部を有し、移動経路取得部を有していなくてもよい。この場合、移動体は、センサ情報取得部により取得されたセンサ情報に基づいて自律的に移動するようにすればよい。

制御装置の回転制御部においては、必ずしも姿勢設定部が設けられていなくてもよい。判断部により移動方向において段差があると判断されたとき、回転制御部により、段差に対して進入する際に全てのオムニホイールが駆動されるように制御が行われていればよい。例えば、上述の実施の形態１において、判断部により移動方向において段差があると判断されたとき、回転制御部が、移動体１の前面Ｆｒが向く方向と移動方向とが一致しているか否か（移動体１における前と移動方向とのなす角が０度であるか否か）を判断し、移動体１の前面Ｆｒが向く方向と移動方向とが一致していれば（移動体１における前と移動方向とのなす角が０度であれば）移動方向に対する移動体１の姿勢を変更して移動方向に進み、そうでなければ姿勢を変更せずに移動方向に進むようにしてもよい。

また、移動体は、移動経路に沿って移動するものに限られない。移動体は、例えば、自律的に移動するものであってもよい。その場合であっても、例えば、現在の移動体の位置と予め用意された段差情報とに基づいて判断部が移動方向において段差があると判断すればよい。また、予め用意された段差情報がなくてもよく、その場合であっても、センサ情報に基づいて判断部が移動方向において段差があると判断すればよい。

より具体的には、例えば、上述の実施の形態１において、移動体と通信可能なサーバ上において、移動経路取得部５１により移動経路の生成や判断部５５による判断などが行われ、サーバから移動体に随時送信される制御情報に基づいて移動体がリアルタイム制御されるように構成されていてもよい。この場合、移動体からサーバにセンサ情報が送信され、サーバにおいて、センサ情報に基づく制御が行われるようにしてもよい。

また、上記各実施の形態において、各処理（各機能）は、単一の装置（システム）によって集中処理されることによって実現されてもよく、あるいは、複数の装置によって分散処理されることによって実現されてもよい（この場合、分散処理を行う複数の装置により構成されるシステム全体を１つの「装置」として把握することが可能である）。

例えば、制御装置は、移動体に設けられている構成要素と外部装置に設けられている構成要素とで実現されてもよい。換言すると、制御装置の一部の構成要素が移動体に設けられており、他の一部の構成要素が移動体と通信可能な外部装置に設けられており、それらの構成要素が連携して制御装置としての動作が行われるようになっていてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素間で行われる情報の受け渡しは、例えば、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に異なるものである場合には、一方の構成要素による情報の出力と、他方の構成要素による情報の受け付けとによって行われてもよく、又は、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に同じものである場合には、一方の構成要素に対応する処理のフェーズから、他方の構成要素に対応する処理のフェーズに移ることによって行われてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素が実行する処理に関係する情報、例えば、各構成要素が受け付けたり、取得したり、選択したり、生成したり、送信したり、受信したりした情報や、各構成要素が処理で用いる閾値や数式、アドレス等の情報等は、上記説明で明記していなくても、図示しない記録媒体において、一時的に、又は長期にわたって保持されていてもよい。また、その図示しない記録媒体への情報の蓄積を、各構成要素、又は、図示しない蓄積部が行ってもよい。また、その図示しない記録媒体からの情報の読み出しを、各構成要素、又は、図示しない読み出し部が行ってもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素等で用いられる情報、例えば、各構成要素が処理で用いる閾値やアドレス、各種の設定値等の情報がユーザによって変更されてもよい場合には、上記説明で明記していなくても、ユーザが適宜、それらの情報を変更できるようにしてもよく、又は、そうでなくてもよい。それらの情報をユーザが変更可能な場合には、その変更は、例えば、ユーザからの変更指示を受け付ける図示しない受付部と、その変更指示に応じて情報を変更する図示しない変更部とによって実現されてもよい。その図示しない受付部による変更指示の受け付けは、例えば、入力デバイスからの受け付けでもよく、通信回線を介して送信された情報の受信でもよく、所定の記録媒体から読み出された情報の受け付けでもよい。

また、上記実施の形態において、移動体１に含まれる２以上の構成要素が通信デバイスや入力デバイス等を有する場合に、２以上の構成要素が物理的に単一のデバイスを有してもよく、又は、別々のデバイスを有してもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、又は、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現されうる。その実行時に、プログラム実行部は、記憶部や記録媒体にアクセスしながらプログラムを実行してもよい。また、そのプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。また、このプログラムは、プログラムプロダクトを構成するプログラムとして用いられてもよい。また、そのプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、又は分散処理を行ってもよい。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

上述の複数の実施の形態を適宜組み合わせた実施の形態を構成してもよい。例えば、上述の実施の形態の構成そのものに限られず、上述の実施の形態のそれぞれの構成要素について、適宜、他の実施の形態の構成要素と置換したり組み合わせたりしてもよい。また、上述の実施の形態のうち、一部の構成要素や機能が省略されていてもよい。

以上のように、本発明に係る移動体の制御装置は、移動体の段差乗り越え性能を向上させるという効果を有し、移動体の制御装置等として有用である。

１，２０１ 移動体、２，１０２ 制御装置、４ センサ、６ オムニホイール、７ 駆動軸、５１ 移動経路取得部、５３ センサ情報取得部、５５ 判断部、５７ 回転制御部、５８ 姿勢設定部

Claims (6)

1. 複数のオムニホイールを有し、前記複数のオムニホイールの１つ以上を回転させながら移動する移動体の制御装置であって、
   前記移動体の移動方向における段差の有無を判断する判断部と、
   前記判断部により前記移動体の移動方向において段差があると判断された場合に、前記複数のオムニホイールの全てを回転させて前記移動方向に前記移動体を移動させ、前記移動体を前記段差に進入させる回転制御部とを備える、制御装置。
2. 前記移動体の移動経路を取得する移動経路取得部をさらに備え、
   前記判断部は、前記移動経路取得部により取得された移動経路に基づいて、前記移動体の移動方向における段差の有無を判断する、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記移動体に設けられているセンサにより検知された前記移動体の移動方向における周囲の状況に関するセンサ情報を取得するセンサ情報取得部をさらに備え、
   前記判断部は、前記センサ情報取得部により取得されたセンサ情報に基づいて、前記移動体の移動方向における段差の有無を判断する、請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記回転制御部は、
   前記判断部により前記移動体の移動方向において段差があると判断された場合に、前記複数のオムニホイールの全てが回転することにより前記移動方向に前記移動体が移動するように、前記移動方向に対する前記移動体の姿勢を設定する姿勢設定部を有し、
   前記姿勢設定部により設定された姿勢で前記移動方向に前記移動体を移動させ、前記移動体を前記段差に進入させる、請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記姿勢設定部により設定される前記移動体の姿勢は、前記複数のオムニホイールのいずれについても、平面視における当該オムニホイールの駆動軸と前記移動体の移動方向とがなす角度が所定の角度以上になる姿勢である、請求項４に記載の制御装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置と、
   複数のオムニホイールを有し、前記制御装置の制御に応じて前記複数のオムニホイールのそれぞれを回転させる駆動部とを備える、移動体。

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