JP2022038295A - 自律移動ロボット制御システム、その制御方法、その制御プログラム及び自律移動ロボット制御装置 - Google Patents

自律移動ロボット制御システム、その制御方法、その制御プログラム及び自律移動ロボット制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】従来の制御システムでは、自律移動ロボットの運用効率を十分に高めることができない問題があった。【解決手段】発明の自律移動ロボット制御システムは、自律移動ロボットと、自律移動ロボットの移動ルートを規定するルート計画に基づき自律移動ロボットを管理する上位管理装置と、を有し、上位管理装置は、複数の環境カメラを用いて取得した画像情報に基づき、移動範囲内の複数の移動体を検出する移動体検出処理と、検出した移動体のそれぞれ特徴に基づき複数の移動体の移動ルートをそれぞれ推定する移動体経路推定処理と、移動体のうち移動ルートが重なる複数の移動体をそれぞれ回避処理対象移動体に設定し、回避処理対象移動体に対して互いの動作を妨げない回避手順を生成する回避手順生成処理（Ｓ２１～Ｓ２４）と、生成した回避手順に基づき回避処理対象移動体に対して回避行動指示を行うロボット制御処理（Ｓ２５）と、を行う。【選択図】図６

Description

本発明は、自律移動ロボット制御システム、その制御方法、その制御プログラム及び自律移動ロボット制御装置に関する。
所定の建物や施設内で自律移動する自律移動装置の開発が進んでいる。このような自律移動装置は、荷台を有していたり、台車を牽引したりすることにより、自動で荷物を配達する自動配達装置になり得る。自動配達装置は、出発地から目的地まで自律移動することにより、例えば出発地で搭載した荷物を目的地に届けることができる。
例えば特許文献１に記載の自動配達装置は、自律移動可能な牽引部および荷台部を有しており、これらに含まれるコンピュータは、建物の間取り図の電子地図および、ある場所から次の場所へ移動するときに辿るべき経路を格納している。この自動配達装置は、目的に応じて異なるタイプの荷台部を使用することにより様々な物品を搬送する。
米国特許第９０２６３０１号明細書
しかしながら、自律移動ロボットが運用される施設は、人と自律移動ロボットが共存する環境であり、人や物の移動により環境が常に変化する。また、人と共存する複数の自律移動ロボットを運用する場合、ルート計画が人の動き影響により常に変化させる必要がある。そのため、特許文献１に記載された自動配達装置のように、予め決定した経路にもとづき自律移動ロボットを運用しただけでは、自律移動ロボットを効率化できない問題が生じる。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、自律移動ロボットが人の動きの妨げになる状態を減少させることを目的とするものである。
本発明にかかる自律移動ロボット制御システムの一態様は、自律移動ロボットと、前記自律移動ロボットの移動ルートを規定するルート計画に基づき前記自律移動ロボットを管理する上位管理装置と、前記自律移動ロボットの移動範囲を撮影し、撮影画像を前記上位管理装置に送信する複数の環境カメラと、を有し、前記上位管理装置は、前記複数の環境カメラを用いて取得した画像情報に基づき、前記移動範囲内の複数の移動体を検出する移動体検出処理と、検出した移動体のそれぞれ特徴に基づき前記複数の移動体の移動ルートをそれぞれ推定する移動体経路推定処理と、前記移動体のうち移動ルートが重なる複数の移動体をそれぞれ回避処理対象移動体に設定し、前記回避処理対象移動体に対して互いの動作を妨げない回避手順を生成する回避手順生成処理と、生成した回避手順に基づき前記回避処理対象移動体に対して回避行動指示を行うロボット制御処理と、を行う。
本発明にかかる自律移動ロボット制御方法の一態様は、自律移動ロボットの移動ルートを規定するルート計画に基づき前記自律移動ロボットを管理する上位管理装置と、前記自律移動ロボットの移動範囲を撮影し、撮影画像を前記上位管理装置に送信する複数の環境カメラと、を有する自律移動ロボット制御システムにおける自律移動ロボット制御方法であって、前記上位管理装置が、前記複数の環境カメラを用いて取得した画像情報に基づき、前記移動範囲内の複数の移動体を検出し、検出した移動体のそれぞれ特徴に基づき前記複数の移動体の移動ルートをそれぞれ推定し、前記移動体のうち移動ルートが重なる複数の移動体をそれぞれ回避処理対象移動体に設定し、前記回避処理対象移動体に対して互いの動作を妨げない回避手順を生成し、生成した回避手順に基づき前記回避処理対象移動体に対して回避行動指示を行う。
本発明にかかる自律移動ロボット制御プログラムの一態様は、自律移動ロボットの移動ルートを規定するルート計画に基づき前記自律移動ロボットを管理する上位管理装置と、前記自律移動ロボットの移動範囲を撮影し、撮影画像を前記上位管理装置に送信する複数の環境カメラと、を有する自律移動制御システムの前記上位管理装置で実行される自律移動ロボット制御プログラムであって、前記複数の環境カメラを用いて取得した画像情報に基づき、前記移動範囲内の複数の移動体を検出し、検出した移動体のそれぞれ特徴に基づき前記複数の移動体の移動ルートをそれぞれ推定し、前記移動体のうち移動ルートが重なる複数の移動体をそれぞれ回避処理対象移動体に設定し、前記回避処理対象移動体に対して互いの動作を妨げない回避手順を生成し、生成した回避手順に基づき前記回避処理対象移動体に対して回避行動指示を行う。
本発明にかかる自律移動ロボット制御装置の一態様は、自律移動ロボットの移動ルートを規定するルート計画に基づき前記自律移動ロボットを管理する上位管理装置と、
前記自律移動ロボットの移動範囲を撮影し、撮影画像を前記上位管理装置に送信する複数の環境カメラと、を有し、前記上位管理装置は、前記複数の環境カメラを用いて取得した画像情報に基づき、前記移動範囲内の複数の移動体を検出する移動体検出部と、検出した移動体のそれぞれ特徴に基づき前記複数の移動体の移動ルートをそれぞれ推定する移動体経路推定部と、前記移動体のうち移動ルートが重なる複数の移動体をそれぞれ回避処理対象移動体に設定し、前記回避処理対象移動体に対して互いの動作を妨げない回避手順を生成する回避手順生成部と、生成した回避手順に基づき前記回避処理対象移動体に対して回避行動指示を行うロボット制御部と、を有する。
本発明にかかる自律移動ロボット制御システム、その制御方法、その制御プログラム及び自律移動ロボット制御装置では、環境カメラにより検出された環境変化に応じてルート計画を更新する。
本発明により、自律移動ロボットが人の動きを妨げる頻度を減少させることができる自律移動ロボット制御システム、その制御方法、その制御プログラム及び自律移動ロボット制御装置を提供できる。
実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システムのブロック図である。 実施の形態１にかかる自律移動ロボットの概略図である。 実施の形態１にかかる自律移動ロボットの運用に当たって発生する問題となる状況とその回避策の例を説明する図である。 実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システムの動作を説明するフローチャートである。 実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システムのセキュリティ処理の詳細な動作を説明するフローチャートである。 実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システムの運行効率化処理の詳細な動作を説明するフローチャートである。 実施の形態２にかかる自律移動ロボット制御システムのブロック図である。
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
また、以下では、自律移動ロボット制御システムを適用する施設の例として病院を想定するが、自律移動ロボット制御システムは、病院に限らず様々な施設で利用可能である。
実施の形態１
まず、図１に実施の形態１にかかる実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１のブロック図を示す。図１に示すように、実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１は、上位管理装置１０、自律移動ロボット（例えば、自律移動ロボット２０）、環境カメラ３０１～３０ｎ、警報装置３１を有する。図１では、自律移動ロボット２０を１つずつ示したが、自律移動ロボット２０は複数設けられるものとする。この自律移動ロボット制御システム１は、所定の施設内において自律移動ロボット２０を自律的に移動させながら、複数の自律移動ロボット２０を効率的に制御する。そのため、自律移動ロボット制御システム１では、複数個の環境カメラ３０１～３０ｎを施設内に設置して、自律移動ロボット２０が移動する範囲の画像を取得する。なお、自律移動ロボット制御システム１では、複数の環境カメラ３０１～３０ｎで取得された画像は、上位管理装置１０が収集するものとする。また、自律移動ロボット制御システム１では、警報装置３１を設けることで、システムによる直接的な行動制御ができない施設利用者に対して自律移動ロボット２０の運行に必要なメッセージを通知する。
実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１では、上位管理装置１０が自律移動ロボット２０の行き先までの経路をルート計画情報に基づき作成し、当該ルート計画に従って自律移動ロボット２０に行き先を指示する。そして。自律移動ロボット２０は、上位管理装置１０から指定された行き先に向かって自律移動する。このとき、実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１では、自律移動ロボット２０は、自機に設けられたセンサ、フロアマップ、位置情報等を用いて目的地に向かって自律移動する。
また、上位管理装置１０は、環境カメラ３０１～３０ｎを用いて、自律移動ロボット２０の運行が施設の利用者の行動の妨げになることを防止するように施設利用者と自律移動ロボット２０、自律移動ロボット２０と搬送台車、自律移動ロボット２０と自律移動ロボット２０との関係において、互いに対面する或いは交差することにより生じる運行の効率の低下を防止する。さらに、自律移動ロボット制御システム１は、入室者が制限されるセキュリティエリア（例えば、施設が病院である場合の調剤室、集中資料室、職員控えエリア）への不正人物の侵入を防止する機能も有する。
上位管理装置１０は、演算処理部１１、記憶部１２、バッファメモリ１３、通信部１４を有する。演算処理部１１は、自律移動ロボット２０を制御及び管理するための演算を行う演算処理部１１は、例えば、コンピュータの中央演算処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）等のプログラムを実行かのうな装置として実装可能である。そして、各種機能はプログラムにより実現することもできる。図１では、演算処理部１１において特徴的なロボット制御部１１１、設備制御部１１２、移動体検出部１１３、移動体経路推定部１１４、回避手順生成部１１５のみを示したが、その他の処理ブロックも備えられる。
ロボット制御部１１１は、自律移動ロボット２０を遠隔で操作するための演算を行い、自律移動ロボット２０に具体的な動作指示を生成する。設備制御部１１２は、回避手順生成部１１５が生成した回避手順情報に基づき、警報装置３１或いは図示を省略した扉の開閉の許可不許可を制御する。ここで、警報装置３１は、施設内に複数設けられる装置である。警報装置３１は、音声或いは文字情報を用いて施設利用者に自律移動ロボット２０が通過する等の警報を通知する。
移動体検出部１１３は、環境カメラ３０１～３０ｎを用いて取得された画像情報から移動体を検出する。移動体検出部１１３が検出する移動体は、例えば、自律移動ロボット２０、物を運搬する搬送台車、優先的な移動が指定された優先搬送体（例えば、ストレッチャ等）、及び、人等の施設内を動く人及び物である。
移動体経路推定部１１４は、移動体検出部１１３により検出した移動体のそれぞれ特徴に基づき複数の移動体の現時点より先の移動ルートを推定する。より具体的には、移動体経路推定部１１４は、記憶部１２内の移動体データベース１２４を参照して移動体が人であるのか、自律移動ロボット２０であるのか等の移動体の種別を特定する。そして、移動体経路推定部１１４は、自律移動ロボット２０に関しては、ルート計画情報１２５を参照して移動ルートを推定する。移動体経路推定部１１４は、自律移動ロボット２０以外の移動体に関しては、過去の行動履歴と移動体の種別に応じて移動ルートを推定する。
回避手順生成部１１５は、移動体経路推定部１１４が推定した移動ルートに基づき、移動体のうち移動ルートが重なる複数の移動体をそれぞれ回避処理対象移動体に設定する。また、回避手順生成部１１５は、回避処理対象移動体に対して互いの動作を妨げない回避手順を生成する。この回避手順の具体例及び演算処理部１１が行う処理の詳細にいては後述する。
記憶部１２は、ロボットの管理及び制御に必要な情報を格納する記憶部である。図１の例では、フロアマップ１２１、ロボット情報１２２、ロボット制御パラメータ１２３、移動体データベース１２４、ルート計画情報１２５を示したが、記憶部１２に格納される情報はこれ以外にあっても構わない。演算処理部１１では、各種処理を行う際に記憶部１２に格納されている情報を用いた演算を行う。
フロアマップ１２１は、自律移動ロボット２０を移動させる施設の地図情報である。このフロアマップ１２１は、予め作成されるものでもよいし、自律移動ロボット２０から得た情報から生成されるものでもよく、また、予め作成された基本地図に自律移動ロボット２０から得た情報から生成された地図修正情報を加えたものであってもよい。
ロボット情報１２２は、上位管理装置１０が管理する自律移動ロボット２０の型番、仕様等が記述される。ロボット制御パラメータ１２３は、上位管理装置１０が管理する自律移動ロボット２０のそれぞれについての障害物との距離閾値情報等の制御パラメータが記述される。なお、ロボット制御部１１１は、ロボット情報１２２、ロボット制御パラメータ１２３及びルート計画情報１２５を用いて、自律移動ロボット２０に具体的な動作指示を与える。
バッファメモリ１３は、演算処理部１１における処理において生成される中間情報を蓄積するメモリである。通信部１４は、自律移動ロボット制御システム１が用いられる施設に設けられる複数の環境カメラ３０１～３０ｎ、警報装置３１及び少なくとも１台の自律移動ロボット２０と通信するための通信インタフェースである。通信部１４は、有線通信と無線通信の両方の通信を行うことができる。
自律移動ロボット２０は、演算処理部２１、記憶部２２、通信部２３、近接センサ（例えば、距離センサ群２４）、カメラ２５、駆動部２６、表示部２７、操作受付部２８を有する。なお、図１では、自律移動ロボット２０に備えられている代表的な処理ブロックのみを示したが、自律移動ロボット２０には図示していない他の処理ブロックも多く含まれる。
通信部２３は、上位管理装置１０の通信部１４と通信を行うための通信インタフェースである。通信部２３は、例えば、無線信号を用いて通信部１４と通信を行う。距離センサ群２４は、例えば、近接センサであり、自律移動ロボット２０の周囲に存在する物又は人との距離を示す近接物距離情報を出力する。カメラ２５は、例えば、自律移動ロボット２０の周囲の状況を把握するための画像を撮影する。また、カメラ２５は、例えば、施設の天井等に設けられる位置マーカーを撮影することもできる。実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１では、この位置マーカーを用いて自律移動ロボット２０に自機の位置を把握させる。駆動部２６は、自律移動ロボット２０に備え付けられている駆動輪を駆動する。表示部２７は、操作受付部２８となるユーザーインタフェース画面を表示する。また、表示部２７には、自律移動ロボット２０の行き先や自律移動ロボット２０の状態を示す情報を表示させても構わない。操作受付部２８は、表示部２７に表示されるユーザーインタフェース画面に加えて、自律移動ロボット２０に設けられる各種スイッチを含む。この各種スイッチには、例えば、非常停止ボタンが含まれる。
演算処理部２１は、自律移動ロボット２０の制御に用いる演算を行う。より具体的には、演算処理部２１は、移動命令抽出部２１１、駆動制御部２１２、周囲異常検出部２１３を有する。なお、図１では、演算処理部２１が有する代表的な処理ブロックのみをしめしたが、図示しない処理ブロックも含まれる。
移動命令抽出部２１１は、上位管理装置１０から与えられた制御信号から移動命令を抽出して駆動制御部２１２に与える。駆動制御部２１２は、移動命令抽出部２１１から与えられた移動命令により示される速度及び方向で自律移動ロボット２０を移動させるように、駆動部２６を制御する。また、駆動制御部２１２は、操作受付部２８に含まれる非常停止ボタンから非常停止信号を受信した場合には、自律移動ロボット２０の動作を停止するとともに、駆動部２６に駆動力を発生しないように指示を与える。周囲異常検出部２１３は、距離センサ群２４等から得られる情報に基づき自律移動ロボット２０の周囲に発生した異常を検出して、駆動制御部２１２に自律移動ロボット２０を停止させる停止信号を与える。停止信号が与えられた駆動制御部２１２は、駆動部２６に駆動力を発生しないように指示を与える。
記憶部２２には、フロアマップ２２１とロボット制御パラメータ２２２とが格納される。図１に示したのは、記憶部２２に格納される情報の一部で有り、図１に示したフロアマップ２２１とロボット制御パラメータ２２２以外の情報も含まれる。フロアマップ２２１は、自律移動ロボット２０を移動させる施設の地図情報である。このフロアマップ２２１は、例えば、上位管理装置１０のフロアマップ１２１をダウンロードしたモノである。なお、フロアマップ２２１は、予め作成されたものであってもよい。ロボット制御パラメータ２２２は、自律移動ロボット２０を動作させるためのパラメータであって、例えば、障害物或いは人との距離のうち自律移動ロボット２０の動作を停止、或いは、制限するための動作制限閾値が含まれる。
駆動制御部２１２は、ロボット制御パラメータ２２２を参照して、距離センサ群２４から得られた距離情報が示す距離が動作制限閾値を下回ったことに応じて動作を停止或いは動作速度の制限をする。
ここで、自律移動ロボット２０の外観について説明する。そこで、図２に実施の形態１にかかる自律移動ロボット２０の概略図を示す。図２に示す自律移動ロボット２０は、自律移動ロボット２０の態様の１つであり、他の形態であってもよい。
図２に示す例は、収納庫２９１と、収納庫２９１を密封する扉２９２と、を有する自律移動ロボット２０である。自律移動ロボット２０は、収納庫２９１に収納された収納物を上位管理装置１０から指示された目的地まで自律移動により搬送する。なお、図２では、図２で示したｘ方向が自律移動ロボット２０の前進方向及び後進方向、ｙ方向が自律移動ロボット２０の左右方向であり、ｚ方向が自律移動ロボット２０の高さ方向である。
図２に示すように、実施の形態１にかかる自律移動ロボット２０の外装には、距離センサ群２４として前後距離センサ２４１及び左右距離センサ２４２が設けられる。実施の形態１にかかる自律移動ロボット２０は、前後距離センサ２４１により自律移動ロボット２０の前後方向の物又は人との距離を計測する。また、実施の形態１にかかる自律移動ロボット２０は、左右距離センサ２４２により自律移動ロボット２０の左右方向の物又は人との距離を計測する。
実施の形態１にかかる自律移動ロボット２０では、収納庫２９１の下部に駆動部２６が設けられる。駆動部２６には、駆動輪２６１及びキャスター２６２が設けられる。駆動輪２６１は自律移動ロボット２０を前後左右に移動させるための車輪である。キャスター２６２は、駆動力は与えられず、駆動輪２６１に追従して転がる従動輪である。
また、自律移動ロボット２０では、収納庫２９１の上面に表示部２７、操作インタフェース２８１、カメラ２５が設けられる。また、表示部２７には、操作受付部２８とし操作インタフェース２８１表示される。また、非常停止ボタン２８２が表示部２７の上面に設けられる。
続いて、実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１の動作について説明する。実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１では、自律移動ロボット２０を運行する施設内の人及び自律移動ロボット２０等の移動体の動きを推定し、推定した移動ルートから自律移動ロボット２０の運行で効率低下を招く状況を回避するように自律移動ロボット２０を制御する。また、自律移動ロボット制御システム１では、自律移動ロボット２０の運行効率を向上させるとともに施設内のセキュリティエリアへの不正人物の侵入を防ぐ機能も有する。そこで、図３を参照して、自律移動ロボット制御システム１において問題が発生する状況及びその回避方法について説明する。図３は、実施の形態１にかかる自律移動ロボットの運用に当たって発生する問題となる状況とその回避策の例を説明する図である。
図３では、問題が発生する状況として６つの例を示した。第１の例は、自律移動ロボット２０同士の移動ルートが重なった場合に生じる。この第１の例では、１つの通路で自律移動ロボット２０が対向する、或いは、通路の曲がり角又は交差点で自律移動ロボット２０の移動ルートが交差する場合である。この第１の例のような状況が発生すると、自律移動ロボット２０は自機に備えられたセンサにより、互いに安全な距離で動作を停止するが、この停止状態は、回避行動を何らかの手段で与えなければ解消せず、回避行動が別途準備されていない限り自律移動ロボット２０の動作が停止するデッドロック状態が発生する。
自律移動ロボット制御システム１は、このようなデッドロック状態が発生することを未然に防止するために、自律移動ロボット２０のそれぞれに与えられている優先度に基づき一方の自律移動ロボット２０を他方の自律移動ロボット２０が通過するまで待機状態とするデッドロック回避行動を自律移動ロボット２０に指示する。
なお、優先度は、例えば、自律移動ロボット２０が搭載する荷物の緊急度が高ければ高く、自律移動ロボット２０が往路を進んでいる場合に高く設定される。優先度の決め方は、これに限らず、自律移動ロボット制御システム１が適用される施設の事情を勘案して任意に設定できる。
第２の例は、自律移動ロボット２０と搬送台車或いは優先搬送体との移動ルートが施設の通路上で対面又は交差する場合である。搬送台車或いは優先搬送体は、人が押す又は自律移動ロボットにより運ばれる。また、搬送台車或いは優先搬送体は、施設内の通路に留め置かれることもある。このような搬送台車或いは優先搬送体が通行する際、自律移動ロボット２０は、施設職員等のボタン操作により緊急停止状態になることがあり、緊急停止状態を解除するためには人による操作を要するため、自律移動ロボット２０がデッドロック状態に陥る可能性がある。また、搬送台車或いは優先搬送体は自律移動ロボット２０よりも優先度が高いと考えられることが多く、自律移動ロボット２０がこれらの通行の妨げになる状況は避けるべきである。
そこで、自律移動ロボット制御システム１では、第２の例のような状況が発生した場合には、自律移動ロボット２０に搬送台車或いは優先搬送体が通過するまで待機する、或いは、移動ルートを変更する迂回行動をしじする。これにより、自律移動ロボット制御システム１では、第２の例の問題が発生した際の自律移動ロボット２０の運用効率の低下を防止する。
第３の例は、人と自律移動ロボット２０とが自律移動ロボット２０の移動ルート上で対面又は交差する場合である。自律移動ロボット２０は自機に備えられたセンサにより人と一定の距離（例えば、保安距離）が保てない場合は停止するようにプログラムされている。そのため、例えば、人が混雑する領域を自律移動ロボット２０が通行する場合、この保安距離が確保できず人混みの中で自律移動ロボット２０が停止し、混雑が解消するまで自律移動ロボット２０が動けなくなるデッドロック状態が発生する。
自律移動ロボット制御システム１では、このようなデッドロックを解消するため、人の混雑度が高いエリアへの侵入の待機、或いは、混雑度が高いエリアを回避したルートを通行することを自律移動ロボット２０に指示する。また、自律移動ロボット制御システム１は、人の混雑度が低い場合には、人の混雑度が低いエリアにおいては自律移動ロボット２０が通行することを音声又は文字情報により人に通知しながら当該エリアを通行することを自律移動ロボット２０に指示する。この通知は、警報装置３１を用いて行っても良く、自律移動ロボット２０に備えられた通報装置（図２では不図示）を用いて行っても良い。
第４の例は、搭乗予定のエレベータの籠内に他の自律移動ロボット２０、搬送台車、優先搬送体、及び、人のいずれかが存在する場合である。このような場合、人等又は自律移動ロボット２０がエレベータから降りる経路と、エレベータホールで待機する自律移動ロボット２０がエレベータに乗り込む経路とが互いに一致すると、エレベータの籠内に待避するスペースがない、或いは、エレベータから降りるスペースがない等の状態が発生する。このような状態が発生すると、自律移動ロボット２０にデッドロック状態が発生するのみならず、エレベータの利用者がエレベータから降りられなくなる状態が発生する。
そこで、第４の例では、自律移動ロボット制御システム１は、エレベータホール内で、エレベータから降りる人等又は自律移動ロボット２０が進む移動ルート（動線）から外れたスペースで待機することをエレベータホールにいる自律移動ロボット２０に指示する。
第５の例は、エレベータの籠内にいる自律移動ロボット２０が籠から降りる際にエレベータホールに人がいる場合に、エレベータホールの人により自律移動ロボット２０が籠からおりられなくなる例である。
この第５の例では、自律移動ロボット制御システム１は、エレベータホール付近に設置された警報装置３１を介してエレベータホール付近の人に自律移動ロボット２０が降りることを事前に通知する。
第６の例は、自律移動ロボット２０に同伴してセキュリティエリアに入室禁止とされる不正人物が侵入することによりセキュリティリスクが生じる例である。この第６の例では、自律移動ロボット制御システム１は、自律移動ロボット２０に同伴する人が移動体として検出された場合に検出された人をセキュリティ情報に照会した上で警報装置３１を介した警報通知と、セキュリティエリアの扉の解錠禁止とを行う。また、自律移動ロボット制御システム１は、第６の例によるセキュリティリスクが生じた場合、自律移動ロボット２０をセキュリティエリア外で待機させる。
上記の問題が発生する状況は、施設内で自律移動ロボット２０の運用効率を低下させる事象の一例であり、実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１では、上記以外の問題が発生する状況に対しても、検出された移動体及び移動体が検出された場所等の移動体の態様に応じた問題を回避するため手順を生成する。そして、自律移動ロボット制御システム１は、生成した回避手順に基づき自律移動ロボット２０に待機、迂回、警報通知の指示等の回避行動を指示する。
ここで、実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１の動作について詳細に説明する。以下の説明では、特に、実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１における回避手順の生成に関わる処理について説明するが、実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１は、他の必要な処理も行う。また、実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１が生成する回避手順は、図３に示した手順によらず問題が発生する状況に応じて内容が適宜変更されるものとする。
図４に実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システムの動作を説明するフローチャートを示す。図４に示すように、実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１では、ルート計画情報１２５に従って自律移動ロボット２０を運用する（ステップＳ１）。続いて、自律移動ロボット制御システム１は、環境カメラ３０１～３０ｎを用いて施設内の画像情報を取得し、取得した画像情報に基づき移動体検出部１１３が施設内の移動体を検出する（ステップＳ２）。続いて、自律移動ロボット制御システム１は、移動体経路推定部１１４を用いて、移動体検出部１１３が検出した検出した移動体のそれぞれ特徴に基づき複数の移動体の移動ルートをそれぞれ推定する（ステップＳ３）。その後、自律移動ロボット制御システム１は、セキュリティ処理（ステップＳ４）、及び、運行効率化処理（ステップＳ５）を実施する。このセキュリティ処理と運行効率化処理とはいずれを先に行っても良い。
セキュリティ処理は、例えば、図３の第６の例で説明したセキュリティエリアへの不正人物の侵入を防止するための処理である。また、運行効率化処理は、図３の第１～第５の例で説明したデッドロック回避等の運用効率の低下を防止するための処理である。以下では、セキュリティ処理と運用効率化処理のそれぞれについて詳細に説明する。
図５に、実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システムのセキュリティ処理の詳細な動作を説明するフローチャートを示す。セキュリティ処理は、主に回避手順生成部１１５、ロボット制御部１１１及び設備制御部１１２を用いて行われる。
セキュリティ処理では、回避手順生成部１１５がステップＳ１１～Ｓ１６の人物判定処理を行う。ステップＳ１１では、移動体の移動ルートの先にセキュリティエリアがあるか否かの判断を行う。このステップＳ１１において移動体の移動ルートにセキュリティエリアが含まれていなければ、自律移動ロボット制御システム１は、セキュリティ処理を終了する。一方、ステップＳ１１において、移動体の移動ルートにセキュリティエリアが含まれていると判断された場合、回避手順生成部１１５は、セキュリティエリアを移動ルートに含む移動体を回避処理対象移動体に設定する（ステップＳ１２）。
その後、回避手順生成部１１５は、回避処理対象移動体に人物が含まれているか否かを判断する（ステップＳ１３）。このステップＳ１３において、回避処理対象移動体に人が含まれていなければ自律移動ロボット制御システム１はセキュリティ処理を終了する。一方、ステップＳ１３において、回避処理対象移動体に人が含まれていた場合、回避処理対象移動体に設定された自律移動ロボット２０と人との距離が、安全が確保される距離として予め設定されたセキュリティ距離以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。このステップＳ１４において自律移動ロボット２０と人との距離がセキュリティ距離よりも離れていた場合、セキュリティエリアの安全が確保されているとして、自律移動ロボット制御システム１はセキュリティ処理を終了する。一方、ステップＳ１４において自律移動ロボット２０と人との距離がセキュリティ距離以下であると判断された場合、回避手順生成部１１５は、図１において図示を省略したセキュリティ情報を参照して、自律移動ロボット２０の付近にいる人がセキュリティエリアへの入室可能な人物かを判断する（ステップＳ１５、Ｓ１６）。
そして、回避手順生成部１１５は、ステップＳ１６において、人が不正人物と判定された場合、セキュリティエリアへの入室する禁止措置を回避手順として生成する（ステップＳ１７）。このステップＳ１７で生成される回避手順は、例えば、自律移動ロボット２０のセキュリティエリア外での待機、セキュリティエリアの扉の解錠禁止措置、不正人物が付近にいることの警報装置３１を介した通知措置が含まれる。
その後、自律移動ロボット制御システム１は、ステップＳ１７で生成された回避手順に基づきロボット制御部１１１が自律移動ロボット２０に具体的な動作指示を与えるとともに、設備制御部１１２により警報装置３１及び扉の制御を行う（ステップＳ１８）。
続いて、運用効率化処理について詳細に説明する。図６に実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システムの運行効率化処理の詳細な動作を説明するフローチャートを示す。主に回避手順生成部１１５、ロボット制御部１１１及び設備制御部１１２を用いて行われる。
図６に示すように、運用効率化処理では、回避手順生成部１１５が移動体間で移動ルートが交錯（重複・交差）する移動体があるか否かを判断する（ステップＳ２１）。このステップＳ２１において、移動ルートが交錯する移動体がなければ運用効率化処理を終了する。一方、ステップＳ２１において、移動ルートが交錯する移動体が存在していた場合、回避手順生成部１１５は、移動ルートが交錯する移動体をそれぞれ回避処理対象移動体に設定する（ステップＳ２２）。その後、回避手順生成部１１５は、回避処理対象移動体の少なくとも１つとして人が含まれているか否かを判断する（ステップＳ２３）。ここで移動体が人を含む場合とは、搬送台車及び優先搬送体を押す人を含む。
ステップＳ２３において、回避処理対象移動体に人が含まれていた場合、回避手順生成部１１５は、自律移動ロボット２０に対する回避手順を生成し、ロボット制御部１１１が当該回避手順に従った回避行動指示を自律移動ロボット２０に与える（ステップＳ２４）。これにより、回避行動の指示を受けた自律移動ロボット２０は回避行動を行う（ステップＳ２５）。また、ステップＳ２４で生成された回避手順に警報装置３１を用いた警報通知の指示が含まれている場合（ステップＳ２６のＹＥＳの枝）、設備制御部１１２が回避手順に従って警報装置３１を用いた警報通知を行う（ステップＳ２７）。また、ステップＳ２５において回避手順に警報装置３１を用いた警報通知が含まれていない場合はステップＳ２７の警報通知処理は行わずに処理を終了する。
一方、ステップＳ２３において、回避処理対象移動体に人が含まれていなかった場合、回避手順生成部１１５は、回避処理対象移動体に含まれる移動体のうち低い優先度の移動体について回避手順を生成し、ロボット制御部１１１が当該回避手順に従った回避行動指示を自律移動ロボット２０に与える（ステップＳ２８）。これにより、回避行動の指示を受けた自律移動ロボット２０は回避行動を行う（ステップＳ２９）。
上記説明より、実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１は、自律移動ロボット２０の移動範囲となる施設内の画像情報に基づき自律移動ロボット２０の運用において問題となる状況を事前に検出し、当該検出結果に基づき回避行動の手順を示した回避手順を生成する。そして、当該回避手順に従って自律移動ロボット２０或いは警報装置３１を制御することで自律移動ロボット２０の運用効率を向上させることができる。
また、実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１では、図５で説明したセキュリティ処理を行うことで、セキュリティエリアへの不正人物の侵入を防止してセキュリティエリアの安全性を向上させることができる。
さらに、上記自律移動ロボット制御システム１で用いた環境カメラ３０１～３０ｎにより取得する画像情報として光の反射を含む画像を取得することで、例えば、下膳ラックとして利用される搬送台車へのトレーの下膳状況を把握することができる。
実施の形態２
実施の形態２では、自律移動ロボット制御システム１の変形例となる自律移動ロボット制御システム２について説明する。なお、実施の形態２の説明において実施の形態１で説明した構成要素と同じ構成要素については、実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略する。
図７に実施の形態２にかかる自律移動ロボット制御システム２のブロック図を示す。図７に示すように、実施の形態２にかかる自律移動ロボット制御システム２は、自律移動ロボット制御システム１の上位管理装置１０を上位管理装置１０ａに置き換えたものである。また上位管理装置１０ａは、演算処理部１１を演算処理部１１ａに、記憶部１２を記憶部１２ａに置き換えたものである。
演算処理部１１ａは、上位管理装置１０の移動体経路推定部１１４及び回避手順生成部１１５を移動体経路推定部１１４ａ及び回避手順生成部１１５ａに置き換えたものである。記憶部１２ａは、記憶部１２から移動体データベース１２４を削除したものである。
移動体経路推定部１１４ａ及び回避手順生成部１１５ａは、例えば、移動体検出部１１３で検出された移動体の情報を入力とする人工知能を用いた予測器である。そして、移動体経路推定部１１４ａ及び回避手順生成部１１５ａは、当該予測器の機能を用いて移動体経路推定部１１４及び回避手順生成部１１５と同等の機能を実現したものである。
このように、人工知能を用いた予測器を設けることで、実施の形態２にかかる自律移動ロボット制御システム２では、移動体データベース１２４に格納された固定的な情報よりも柔軟性の高い移動体の移動パターンの予測が可能になる。また、移動体経路推定部１１４ａ及び回避手順生成部１１５ａを用いる事で実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１よりも高い精度で移動体の移動パターンの予測を行うことができる。これにより、実施の形態２にかかる自律移動ロボット制御システム２では、実施の形態１にかかる自律移動ロボット制御システム１よりも人の往来を自律移動ロボット２０が妨げる頻度を低下させることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。例えば、上位管理装置１０に備えられた演算処理部１１、記憶部１２は、ネットワークを介して管理エリアが設定される施設とは離れた遠隔地に配置することも可能である。
１、２ 自律移動ロボット制御システム
１０ 上位管理装置
１１ 演算処理部
１１１ ロボット制御部
１１２ 設備制御部
１１３ 移動体検出部
１１４ 移動体経路推定部
１１５ 回避手順生成部
１２ 記憶部
１２１ フロアマップ
１２２ ロボット情報
１２３ ロボット制御パラメータ
１２４ 移動体データベース
１２５ ルート計画情報
１３ バッファメモリ
１４ 通信部
２０ 自律移動ロボット
２１ 演算処理部
２１１ 移動命令抽出部
２１２ 駆動制御部
２１３ 周囲異常検出部
２２ 記憶部
２２１ フロアマップ
２２２ ロボット制御パラメータ
２３ 通信部
２４ 距離センサ群
２４１ 前後距離センサ
２４２ 左右距離センサ
２５ カメラ
２６ 駆動部
２６１ 駆動輪
２６２ キャスター
２７ 表示部
２８ 操作受付部
２８１ 操作インタフェース
２８２ 非常停止ボタン
２９１ 収納庫
２９２ 扉
３０１ 環境カメラ
３１ 警報装置

Claims (10)

  1. 自律移動ロボットと、
    前記自律移動ロボットの移動ルートを規定するルート計画に基づき前記自律移動ロボットを管理する上位管理装置と、
    前記自律移動ロボットの移動範囲を撮影し、撮影画像を前記上位管理装置に送信する複数の環境カメラと、を有し、
    前記上位管理装置は、
    前記複数の環境カメラを用いて取得した画像情報に基づき、前記移動範囲内の複数の移動体を検出する移動体検出処理と、
    検出した移動体のそれぞれ特徴に基づき前記複数の移動体の移動ルートをそれぞれ推定する移動体経路推定処理と、
    前記移動体のうち移動ルートが重なる複数の移動体をそれぞれ回避処理対象移動体に設定し、前記回避処理対象移動体に対して互いの動作を妨げない回避手順を生成する回避手順生成処理と、
    生成した回避手順に基づき前記回避処理対象移動体に対して回避行動指示を行うロボット制御処理と、
    を行う自律移動ロボット制御システム。
  2. 前記移動体検出処理では、前記画像情報から人、前記自律移動ロボット、搬送台車の少なくとも１つを含み、移動する物体を前記移動体として検出する請求項１に記載の自律移動ロボット制御システム。
  3. 前記移動体経路推定処理では、
    前記自律移動ロボットについてのルート計画を策定したルート計画情報に基づき前記自律移動ロボットの現時点から先の移動ルートを特定し、
    前記移動体のうち前記自律移動ロボット以外の前記移動体については、前記移動体の特徴及び前記移動体の現時点より前の行動履歴に基づき前記移動体の移動ルートを推定する請求項１又は２に記載の自律移動ロボット制御システム。
  4. 前記回避手順生成処理では、
    前記回避処理対象移動体の少なくとも１つが人、或いは、人を含むものであるか否かを判断する移動体判断処理を行い、
    前記回避処理対象移動体が人、或いは、人を含むものである場合であって、他の回避処理対象移動体が前記自律移動ロボットであった場合に、前記回避処理対象移動体に設定された前記自律移動ロボットに、前記自律移動ロボットと移動ルートが重なる前記回避処理対象移動体の動作を妨げない前記回避手順を生成する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自律移動ロボット制御システム。
  5. 前記回避手順生成処理では、
    前記回避処理対象移動体の少なくとも１つが人、或いは、人を含むものであるか否かを判断する移動体判断処理と、
    前記回避処理対象移動体が人、或いは、人を含まない場合、前記回避処理対象移動体に含まれる移動体の優先順位を特定する優先順位特定処理と、を行い、
    前記優先順位が低い側の移動体に相当する前記自律移動ロボットについて、他の前記回避処理対象移動体の動作を妨げない前記回避手順を生成する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自律移動ロボット制御システム。
  6. 前記回避手順には、前記移動範囲に設置される通知装置に対して警告指示を行うことを含み、
    前記上位管理装置は、前記回避手順に基づき前記通知装置に警告指示を行う設備制御処理を行う請求項１乃至５のいずれか１項に記載の自律移動ロボット制御システム。
  7. 前記回避手順生成処理では、
    前記移動体の移動ルートの先に特定の人のみが入室可能なセキュリティエリアがある場合、前記移動体に含まれる人が前記セキュリティエリアへの入室可能な人物かを判断する人物判断処理を行い、
    前記回避手順生成処理において、前記セキュリティエリアへの入室が不可と判断された不正人物が前記移動体と所定の距離で存在していた場合、前記セキュリティエリアへの入室する禁止措置を前記回避手順として生成し、
    前記上位管理装置は、前記回避手順に基づき前記セキュリティエリアのセキュリティ確保措置を指示する設備制御処理を行う請求項１乃至５のいずれか１項に記載の自律移動ロボット制御システム。
  8. 自律移動ロボットの移動ルートを規定するルート計画に基づき前記自律移動ロボットを管理する上位管理装置と、前記自律移動ロボットの移動範囲を撮影し、撮影画像を前記上位管理装置に送信する複数の環境カメラと、を有する自律移動ロボット制御システムにおける自律移動ロボット制御方法であって、
    前記上位管理装置が、
    前記複数の環境カメラを用いて取得した画像情報に基づき、前記移動範囲内の複数の移動体を検出し、
    検出した移動体のそれぞれ特徴に基づき前記複数の移動体の移動ルートをそれぞれ推定し、
    前記移動体のうち移動ルートが重なる複数の移動体をそれぞれ回避処理対象移動体に設定し、前記回避処理対象移動体に対して互いの動作を妨げない回避手順を生成し、
    生成した回避手順に基づき前記回避処理対象移動体に対して回避行動指示を行う自律移動ロボット制御方法。
  9. 自律移動ロボットの移動ルートを規定するルート計画に基づき前記自律移動ロボットを管理する上位管理装置と、前記自律移動ロボットの移動範囲を撮影し、撮影画像を前記上位管理装置に送信する複数の環境カメラと、を有する自律移動制御システムの前記上位管理装置で実行される自律移動ロボット制御プログラムであって、
    前記複数の環境カメラを用いて取得した画像情報に基づき、前記移動範囲内の複数の移動体を検出し、
    検出した移動体のそれぞれ特徴に基づき前記複数の移動体の移動ルートをそれぞれ推定し、
    前記移動体のうち移動ルートが重なる複数の移動体をそれぞれ回避処理対象移動体に設定し、前記回避処理対象移動体に対して互いの動作を妨げない回避手順を生成し、
    生成した回避手順に基づき前記回避処理対象移動体に対して回避行動指示を行う自律移動ロボット制御プログラム。
  10. 自律移動ロボットの移動ルートを規定するルート計画に基づき前記自律移動ロボットを管理する上位管理装置と、
    前記自律移動ロボットの移動範囲を撮影し、撮影画像を前記上位管理装置に送信する複数の環境カメラと、を有し、
    前記上位管理装置は、
    前記複数の環境カメラを用いて取得した画像情報に基づき、前記移動範囲内の複数の移動体を検出する移動体検出部と、
    検出した移動体のそれぞれ特徴に基づき前記複数の移動体の移動ルートをそれぞれ推定する移動体経路推定部と、
    前記移動体のうち移動ルートが重なる複数の移動体をそれぞれ回避処理対象移動体に設定し、前記回避処理対象移動体に対して互いの動作を妨げない回避手順を生成する回避手順生成部と、
    生成した回避手順に基づき前記回避処理対象移動体に対して回避行動指示を行うロボット制御部と、を有する自律移動ロボット制御装置。
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