JP2022190425A - 自走装置および自走装置の走行システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、エリアに応じた走行が可能な自走装置を提供する。【解決手段】自走装置は、走行体と、走行体の走行によって生じる振動のパターン、走行体の走行によって生じる音のパターン、または、走行体が走行する床面の凹凸形状のパターンを検出する検出部と、検出部により検出されたパターンに基づいて、走行体が走行するエリアに関するエリア情報を認識し、エリア情報に対応するように走行体の走行を制御する走行制御部とを備える。【選択図】図８

Description

本開示は、自走装置および自走装置の走行システムに関する。

工場などの生産システムにおいて、無人化が望まれている。無人化を実現するために、自走装置の開発が進められている。自走装置は、加工前のワークや工具などを各工作機械に搬送したり、各工作機械で加工が完了したワークや使用済の工具などを回収する。

自走装置としては、たとえば、床の磁気テープ等のトラックに従って移動する無人搬送車（ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）が知られている。また、近年、人や障害物を自動的に回避し自律走行する自律走行搬送ロボット（ＡＭＲ：Autonomous Mobile Robot）も開発されている。このような自律走行搬送ロボットは、マップを元に自動で走行ルートを算出する。たとえば、ブラウザが搭載された情報機器（パーソナルコンピュータ、タブレット、スマートフォン等）によって自律走行搬送ロボットを遠隔制御することにより、マップが生成される。

特開２０１９－８３５９号公報（特許文献１）には、自走装置として、投射光を出射する投光部を回転駆動させ、前記投射光が計測対象物で反射した反射光の受光に基づいて距離測定データを出力する距離測定装置と、距離測定データに基づいてマップ情報を作成するマップ作成部と、障害物を検知する障害物センサとを備える移動装置が開示されている。

特許第６７７９３９８号公報（特許文献２）には、オムニホイールを備える自走装置が開示されている。

特開２０２１－６３５９号公報（特許文献３）には、走行台車部とロボットアームとを備える自走装置が開示されている。当該自走装置は、ロボットアームの先端にエンドエフェクタを有する。エンドエフェクタは、自走装置に設けられたワークトレイ内のワークを撮像するビジョンセンサ（撮像装置）を備える。

特開２０１９－８３５９号公報 特許第６７７９３９８号公報 特開２０２１－６３５９号公報

工場では、作業場等のレイアウト変更が行なわれる。たとえば、機器が別の場所に移動することがある。また、作業者が作業する作業場、出荷場、および事務所が移動することもある。このようにレイアウトの変更がなされた場合には、自走装置のマップを更新する必要がある。マップの更新が行なわれないと、事務所および出荷場等の意図しないエリアに、自走装置が進入してしまうことが起こる。また、自走装置が、速度が一定以下に制限されているエリアにおいて、当該制限速度を超過して自走装置が走行することも起こりえる。

本開示は、上記の問題点を鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な構成で、エリアに応じた走行が可能な自走装置を提供することにある。

本開示のある局面に従うと、自走装置は、走行体と、走行体の走行によって生じる振動のパターン、走行体の走行によって生じる音のパターン、または、走行体が走行する床面の凹凸形状のパターンを検出する検出部と、検出部により検出されたパターンに基づいて、走行体が走行するエリアに関するエリア情報を認識し、エリア情報に対応するように走行体の走行を制御する走行制御部とを備える。

このような構成によれば、走行体の走行によって生じる振動を検出することによって、走行体の走行をそのエリア情報に対応付けて制御できる。これにより、簡易な構成で、走行体の走行を適切に制御することができる。

好ましくは、検出部は、走行体の走行によって生じる振動を検出する加速度センサを含む。

このような構成によれば、加速度センサを用いて、走行体の走行によって生じる振動を検出することができる。

好ましくは、検出部は、走行体の走行によって生じる音を検出するマイクを含む。

このような構成によれば、マイクを用いて、走行体の走行によって生じる音を検出することができる。

好ましくは、検出部は、床面の凹凸形状をセンシングするセンサを含む。

このような構成によれば、センサを用いて、走行体が走行する床面の凹凸形状のパターンを検出することができる。

好ましくは、走行制御部は、走行体が走行するエリアが、走行体の進入が禁止される進入禁止エリアであるというエリア情報を認識し、走行体が進入禁止エリアに進入しないように走行体の走行を制御する。

このような構成によれば、走行体が進入禁止エリアに進入することを確実に防止できる。

好ましくは、走行制御部は、走行体が走行するエリアが、走行体の制限速度が規定される速度制限エリアであるというエリア情報を認識し、走行体の速度が制限速度を超えないように走行体の走行を制御する。

このような構成によれば、走行体が速度制限エリアにおいて速度超過になることを確実に防止できる。

好ましくは、走行体は、複数の車輪と、複数の車輪を支持するフレーム体とを含む。検出部は、フレーム体に取り付けられる。

このような構成によれば、走行体の走行に伴って車輪と床面との間で生じる振動を、検出部においてより確実に検出することができる。

本開示の他の局面に従うと、自走装置の走行システムは、自走装置と、床面に設けられ、走行体の走行により特定のパターンが自走装置によって検出されるように凹凸形状をなす凹凸部とを備える。

このような構成によれば、簡易な構成で、走行体の走行を適切に制御することができる。

本開示によれば、自走装置は、簡易な構成で、エリアに応じた走行が可能となる。

自走装置の斜視図である。 走行本体部を示す上面図である。 自走装置が自走する建屋の平面図である。 図３のｉｖ－ｉｖ線矢視断面図である。 自走装置の動作制御に関する装置構成を示す図である。 自走装置の機能的構成を説明するための機能ブロック図である。 自走装置に記憶されているデータテーブルの構成例である。 自走装置で実行される処理の流れを説明するためのフロー図である。 図４に示した凹凸パターンの変形例である。 図４に示した凹凸パターンの他の変形例である。 走行システムで利用可能な他の凹凸パターンを示した図である。 走行システムで利用可能なさらに他の凹凸パターンを示した図である。 レーザセンサを備えた自走装置を示した図である。 付加機器で振動または音を発生させる自走装置を示した図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

また、以下では、自律走行搬送ロボット（ＡＭＲ：Autonomous Mobile Robot）に、ロボットアームが組み合わされた自走装置を例に挙げて説明する。ロボットアームは、たとえば、協働ロボットである。なお、自走装置は、自律走行搬送ロボットの代わりに、無人搬送車（ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）にロボットアームが組み合わされていてもよい。

＜Ａ．自走装置の概略構成＞
図１は、本実施の形態の自走装置１００の斜視図である。

図１および後出の図面には、前方、後方、右方、左方、上方および下方の６方向が適宜示されている。前方および後方は、自走装置１００が直進走行する場合の進行方向であり、互いに反対方向である。右方は、自走装置１００から前方を見た場合の右手方向である。左方は、自走装置１００から前方を見た場合の左手方向であり、右方の反対方向である。上方は、自走装置１００から見て空側であり、下方は、自走装置１００が走行する床面側である。

なお、本実施の形態では、後述するトレイ６６に対してロボットアーム１１が位置する方向を前方といい、その反対方向を後方というが、いずれの方向を前方といい、いずれの方向を後方というかは、特に限定されない。

図１に示すように、自走装置１００は、走行体６１と、ロボットアーム１１とを有する。走行体６１は、モータを用いた車輪駆動により走行可能（自走可能）に構成されている。ロボットアーム１１は、走行体６１に搭載されている。ロボットアーム１１の先端部には、エンドエフェクタ４０が装着されている。エンドエフェクタ４０は、ロボットアーム１１の先端に着脱可能に取り付けられ、対象物に対して作業を行なう。本例では、ロボットアーム１１には、エンドエフェクタ４０として、把持ハンドが接続される。自走装置１００は、エンドエフェクタ４０により、搬送対象物を把持可能に構成されている。

走行体６１は、走行本体部６２と、カバー部６３とを有する。カバー部６３は、走行本体部６２上に設けられている。カバー部６３は、走行本体部６２上に内部空間を形成するカバー体からなり、その内部には、ロボットアーム１１の駆動用モータ、自走装置１００の動力源として設けられるバッテリ、または、自走装置１００を制御するための各種制御部品などが収容されている。走行本体部６２は、複数の従動輪５１と、第１駆動輪７１と、第２駆動輪７２（図２）を有する。走行本体部６２の構造については、後に詳しく説明する。

カバー部６３は、頂面６５を有する。頂面６５上には、搬送対象物を載置するためのトレイ６６が設けられている。ロボットアーム１１は、頂面６５に接続されている。ロボットアーム１１は、頂面６５から上方に向けて延出している。走行体６１に対するロボットアーム１１の接続位置は、トレイ６６と前後方向に並んでいる。

ロボットアーム１１は、基台部１２と、アーム部１３とを有する。基台部１２は、走行体６１に対して回転可能に接続されている。アーム部１３は、基台部１２に対して接続されている。アーム部１３は、基台部１２からアーム状に延びている。

ロボットアーム１１は、プログラム制御型ロボットである。ロボットアーム１１は、本例では、垂直多関節型ロボットである。詳しくは、本例では、ロボットアーム１１は、６自由度（６つの可動部）を有する６軸ロボットである。なお、６軸が制御可能なロボットアーム１１の代わりに、走行体６１に６軸以外の多軸制御可能なロボットアームが搭載されてもよい。

自走装置１００は、図示しないサーバと双方向通信をする。当該通信は、たとえば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）により実現される。あるいは、上記の通信は、移動体用の無線システムにより実現される。移動体用の無線システムとして、たとえば、第４世代通信システム（４Ｇ）、第５世代通信システム（５Ｇ）を用いることができる。

図２は、走行本体部６２を示す上面図である。

図２に示されるように、走行体６１の走行本体部６２は、第１駆動輪７１と、第１走行用モータ７７と、第２駆動輪７２と、第２走行用モータ７８と、複数の従動輪５１（５１Ｒｆ，５１Ｌｆ，５１Ｒｂ，５１Ｌｂ）とを有する。従動輪５１は、オムニホイールからなる。従動輪５１は、ホイール５６と、複数のローラ６０とを有する。

走行本体部６２は、第１車軸７３と、第２車軸７４と、減速機７５と、減速機７６とを有する。第１走行用モータ７７は、減速機７５を介して第１駆動輪７１に接続されている。第２走行用モータ７８は、減速機７６を介して第２駆動輪７２に接続されている。

走行本体部６２は、フレーム８６と、第１支持アーム９３と、第２支持アーム９４と、第１支持軸９１と、第２支持軸９２と、第３支持アーム８８と、第３支持軸８７とをさらに有する。

走行本体部６２は、第３車軸９６と、第４車軸９７と、第５車軸９８と、第６車軸９９とをさらに有する。従動輪５１Ｒｆは、第３車軸９６を介して、第１支持アーム９３に接続されている。従動輪５１Ｌｆは、第４車軸９７を介して、第２支持アーム９４に接続されている。従動輪５１Ｒｂは、第５車軸９８を介して、第３支持アーム８８に接続されている。従動輪５１Ｌｂは、第６車軸９９を介して、第３支持アーム８８に接続されている。

走行本体部６２は、加速度センサ３５を備えている。本例では、加速度センサ３５は、フレーム８６に取り付けられている。加速度センサ３５は、走行体６１の走行によって生じる振動を検出する。加速度センサ３５としては、たとえば、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を用いることができる。加速度センサ３５の設置位置は、特に限定されないが、振動を検知しやすい場所が好ましい。また、加速度センサ３５は、少なくとも、自走装置１００の上下方向の振動を検出できればよい。

以下、走行本体部６２による走行体６１の移動方向について、説明する。

走行体６１は、第１駆動輪７１および第２駆動輪７２に対して、互いに同じ回転が付与されることによって、前後方向に直進し、第１駆動輪７１および第２駆動輪７２に対して、互いに異なる回転が付与されることによって、左右方向に旋回動作する（差動２輪駆動方式）。第１駆動輪７１、第２駆動輪７２および従動輪５１は、左右に操舵不可である。

より具体的には、走行体６１は、第１駆動輪７１および第２駆動輪７２を、互いに等しい回転数で、かつ、正転させることによって、前方に直進する（前進）。走行体６１は、第１駆動輪７１および第２駆動輪７２を、互いに等しい回転数で、かつ、反転させることによって、後方に直進する（後進）。

走行体６１は、第２駆動輪７２を正転させ、第１駆動輪７１を第２駆動輪７２よりも大きい回転数で正転させることによって、左方に旋回動作する（左旋回）。走行体６１は、第１駆動輪７１を正転させ、第２駆動輪７２を第１駆動輪７１よりも大きい回転数で正転させることによって、右方に旋回動作する（右旋回）。

走行体６１は、第１駆動輪７１を正転させ、第２駆動輪７２を第１駆動輪７１と同じ回転数で反転させることによって、回転動作する（左回転）。なお、第１駆動輪７１を反転させ、第２駆動輪７２を第１駆動輪７１と同じ回転数で正転させた場合には、走行体６１の回転動作の方向が上記の場合と逆転する（右回転）。

＜Ｂ．走行システム＞
図３および図４に基づき、走行システム１０００について説明する。

図３は、自走装置１００が自走する建屋９００の平面図である。図４は、図３のｉｖ－ｉｖ線矢視断面図である。

図３に示されるように、走行システム１０００は、自走装置１００と、床面９１０に形成された凹凸形状の複数の凹凸パターンＰａ，Ｐｂ，Ｐｃとを有する。自走装置１００は、建屋９００内を自走する。自走装置１００は、建屋９００の床面９１０を自走する。床面９１０には、本例では、複数の機器８００と、自走装置１００用の充電ステーション８５０とが設置されている。

建屋９００は、自走装置１００の制限速度が規定されていない通常走行エリア９５０と、自走装置１００の制限速度が規定される速度制限エリア９７０と、自走装置１００の進入が禁止されている進入禁止エリア９９０とを含む。速度制限エリア９７０は、たとえば、通常時において、作業者が進入するエリアである。進入禁止エリア９９０は、事務所、出荷場等である。

図４に示されるように、凹凸パターンＰａ，Ｐｂが通常走行エリア９５０に設けられている。凹凸パターンＰｂは、凹凸パターンＰａよりも通常走行エリア９５０側に設けられている。本例では、自走装置１００が、マップに基づく自律走行に基づき、通常走行エリア９５０から速度制限エリア９７０に向かう局面を示している。

凹凸パターンＰａは、２つの凹部５と、２つの凹部５の間に１つの凸部６とを備える。凹凸パターンＰａでは、２つの凹部５を互いに間隔を開けて床面９１０に形成することにより、結果として凸部６が形成されている。凹凸パターンＰｂは、４つの凹部５と、３つの凸部６とを備える。凹凸パターンＰｂでは、４つの凹部５を順に間隔を開けて床面９１０に形成することにより、結果として３つの凸部６が形成されている。なお、各凹凸パターンＰａ，Ｐｂの凹部５および凸部６の数は、一例であって、上述した個数に限定されるものではない。

自走装置１００が凹凸パターンＰａを通過すると、自走装置１００には、凹凸パターンＰａに応じた振動のパターン（以下、「振動パターンＱａ」と称する）が生じる。４つの従動輪５１、第１駆動輪７１、および第２駆動輪７２が２つの凹部５を通過したときに、自走装置１００は、少なくとも上下方向に振動する。この振動は、加速度センサ３５によって検出される。振動は、加速度の時間的な変化として現れる。自走装置１００は、検出された加速度の時間的変化（具体的には、振動パターンＱａ）に基づき、自走装置１００が凹凸パターンＰａを通過したと判断できる。詳しくは、後述する制御装置２０１が当該判断を行なう。

自走装置１００は、振動パターンＱａを検出することにより凹凸パターンＰａを通過したと判断すると、速度制限がなされている場合には、当該制限を解除する。本例の場合には、自走装置１００は、速度制限がなされていない通常走行エリア９５０に位置するため、速度の制限が行なわれていない。このため、自走装置１００は、現在の速度設定を維持する。

自走装置１００が凹凸パターンＰａを通過した後に凹凸パターンＰｂをさらに通過すると、自走装置１００には、凹凸パターンＰｂに応じた振動のパターン（以下、「振動パターンＱｂ」と称する）が生じる。４つの従動輪５１、第１駆動輪７１、および第２駆動輪７２が４つの凹部５を通過したときに、自走装置１００が上下方向に振動する。この振動は、加速度センサ３５によって検出される。振動は、加速度の時間的な変化として現れる。自走装置１００は、検出された加速度の時間的変化（具体的には、振動パターンＱｂ）に基づき、自走装置１００が凹凸パターンＰｂを通過したと判断する。

自走装置１００は、振動パターンＱｂを検出することにより凹凸パターンＰｂを通過したと判断すると、速度制限がなされていない場合には、速度の上限値を予め定められた速度Ｖｓ（ｋｍ／ｈ）に制限する。本例の場合には、自走装置１００は、速度制限がなされていない通常走行エリア９５０に位置するため、速度の制限が行なわれていない。このため、自走装置１００は、速度の上限値を予め定められた速度Ｖｓに設定する。

次に、自走装置１００が速度制限エリア９７０を走行した後に、自走装置１００が通常走行エリア９５０に戻る局面について説明する。すなわち、自走装置１００が、再度、凹凸パターンＰｂと、凹凸パターンＰａとを通過する局面について説明する。

自走装置１００は、凹凸パターンＰｂを通過したと判断すると、自走装置１００には、凹凸パターンＰｂに応じた振動パターンＱｂが生じる。しかしながら、自走装置１００は、既に凹凸パターンＰｂに基づいた速度制限がなされているため、速度の上限値を変更しない。

自走装置１００が凹凸パターンＰｂを通過した後に凹凸パターンＰａをさらに通過すると、自走装置１００には、凹凸パターンＰａに応じた振動パターンＱａが生じる。この場合、自走装置１００は、速度制限を解除する。これにより、自走装置１００は、通常走行エリア９５０において、速度制限なしに自走することができる。

図３に示されるように、凹凸パターンＰｃは、凹凸パターンＰｂよりも多くの凹部５と凸部６とを備える。たとえば、凹凸パターンＰｃは、６つの凹部５と、６つの凹部５の間の５つの凸部６とを備える。

自走装置１００が凹凸パターンＰｃを通過すると、自走装置１００には、凹凸パターンＰｃに応じた振動のパターン（以下、「振動パターンＱｃ」と称する）が生じる。４つの従動輪５１、第１駆動輪７１、および第２駆動輪７２が６つの凹部５を通過したときに、自走装置１００が上下方向に振動する。この振動は、加速度センサ３５によって検出される。振動は、加速度の時間的な変化として現れる。自走装置１００は、検出された加速度の時間的変化（具体的には、振動パターンＱｃ）に基づき、自走装置１００が凹凸パターンＰｃを通過したと判断する。

自走装置１００は、振動パターンＱｃを検出することにより凹凸パターンＰｃを通過したと判断すると、走行を停止する。これにより、自走装置１００が進入禁止エリア９９０に進入することを防止できる。この場合、自走装置１００を、当該場所で停止させ続けてもよいし、以下のように、走行を再開させてもよい。

自走装置１００は、凹凸パターンＰｃに基づき停止した後に、たとえば、所定の距離だけ、元来たルートを戻る。自走装置１００は、逆走（本例の場合には、後進または１８０°だけ左回転または右回転した後に前進）する。たとえば、自走装置１００は、再度、凹凸パターンＰｃを完全に通過する距離だけ逆走する。その後、自走装置１００は、異なるルートを選択し、当該ルートに基づき走行を開始する。この場合、自走装置１００は、速度制限がない状態で走行する。

＜Ｃ．動作制御に関する装置構成＞
図５は、自走装置１００の動作制御に関する装置構成を示す図である。

図５に示されるように、自走装置１００は、制御装置２０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３と、通信インターフェイス２０４と、レーザセンサ２０５と、モータ駆動装置２０６と、記憶装置２１０と、ロボットアーム１１と、アンテナ３１と、加速度センサ３５とを有する。これらのコンポーネントは、バス２０９に接続されている。

制御装置２０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成されている。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ（Central Processing Unit）、少なくとも１つのＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、または、それらの組み合わせなどによって構成され得る。一例として、制御装置２０１は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）である。

制御装置２０１は、制御プログラム２１１またはオペレーティングシステムなどの各種プログラムを実行することによって、自走装置１００の動作を制御する。制御装置２０１は、制御プログラム２１１の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置２１０またはＲＯＭ２０２からＲＡＭ２０３に制御プログラム２１１を読み出す。ＲＡＭ２０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム２１１の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

制御装置２０１は、走行体６１の走行制御を行なう。制御装置２０１は、ロボットアーム１１の動作を制御する。すなわち、制御装置２０１は、ロボットコントローラとしても機能する。なお、自走装置１００は、走行体６１の走行を制御する制御装置と、ロボットアーム１１の動作を制御する制御装置とを、別体として備えてもよい。

通信インターフェイス２０４には、アンテナ３１などが接続されている。自走装置１００は、アンテナ３１および通信インターフェイス２０４を介して、自走装置１００および外部機器（たとえば、サーバ）の間の無線通信を実現する。

レーザセンサ２０５は、図１のカバー部６３に収容されている。レーザセンサ２０５は、自ら回転しながらレーザ光を周囲に照射し、当該レーザ光の反射光を受光することによって、レーザセンサ２０５の周囲にある物体を検出する。レーザセンサ２０５は、レーザセンサ２０５からレーザ光の走査面内に存在する物体までの距離を、レーザセンサ２０５の回転軸周りの角度別に表わした２次元距離データＤとして、制御装置２０１に出力する。レーザセンサ２０５の走査面は、水平面に対して傾いている。そのため、自走装置１００は、移動することで周囲を３次元的にスキャンすることができる。

モータ駆動装置２０６は、制御装置２０１からのモータ駆動指令に従って、第１走行用モータ７７および第２走行用モータ７８の回転を制御する。モータ駆動指令は、たとえば、第１走行用モータ７７および第２走行用モータ７８の正転指令、第１走行用モータ７７および第２走行用モータ７８の逆転指令、ならびに、第１走行用モータ７７および第２走行用モータ７８の回転数（回転速度）を含む。

記憶装置２１０は、たとえば、ハードディスクまたはフラッシュメモリなどの記憶媒体である。記憶装置２１０は、自走装置１００の動作制御するための制御プログラム２１１、走行エリアの３次元マップ２１２などを格納する。詳しくは、制御プログラム２１１は、走行体６１の走行を制御するためのプログラムと、ロボットアーム１１の動作を制御するプログラムとを含む。なお、制御プログラム２１１および３次元マップ２１２は、記憶装置２１０に限定されず、制御装置２０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリなど）、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、または、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されてもよい。

また、制御プログラム２１１は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、制御プログラム２１１による走行体６１の走行制御処理およびロボットアーム１１の動作制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。

このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム２１１の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム２１１によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバが制御プログラム２１１の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で、自走装置１００が構成されてもよい。

＜Ｄ．自走装置の機能的構成＞
図６は、自走装置１００の機能的構成を説明するための機能ブロック図である。図７は、自走装置１００に記憶されているデータテーブルＴｂの構成例である。

図６に示されるように、制御装置２０１は、機能構成の一例として、走行制御部２５０と、ロボット制御部２６０と、パターン特定部２５５とを含む。

ロボット制御部２６０は、ロボットアーム１１およびエンドエフェクタ４０の動作を制御するための機能構成である。ロボット制御部２６０は、ロボットアーム１１の６つの可動部（６軸）の動作を制御する。具体的には、ロボット制御部２６０は、ロボットアーム１１のアクチュエータ（図示せず）の動作（回転角、回転速度等）を制御する。

さらに、ロボット制御部２６０は、エンドエフェクタ４０の電動ハンドの動きを制御する。ロボット制御部２６０は、電動ハンドの把持動作を制御する。具体的には、ロボット制御部２６０は、エンドエフェクタ４０内のアクチュエータ（図示せず）の動作を制御する。

走行制御部２５０は、自走装置１００の走行を制御するための機能構成である。走行制御部２５０は、レーザセンサ２０５から入力される２次元距離データＤと、３次元マップ２１２とを比較することにより、自走装置１００の現在位置を特定する。制御装置２０１は、現在位置を特定することで、３次元マップ２１２上の予め定められた経路に沿って自走装置１００を走行させる。なお、制御装置２０１は、３次元マップ２１２を生成することもできる。

さらに、走行制御部２５０は、自走装置１００の駆動中にレーザセンサ２０５から順次取得される２次元距離データＤに基づいて、自走装置１００の周囲にある障害物を検知し、当該障害物との衝突を避けるように自走装置１００の走行を制御する。当該障害物は、たとえば、人物や他の自走装置１００などの移動体と、壁や棚などの静止体とを含む。

走行制御部２５０は、障害物が検知されていない間、３次元マップ２１２上の予め定められた経路を走行するように自走装置１００の走行を制御する。一方で、走行制御部２５０は、障害物が検知された場合には、当該障害物との衝突を避けるように自走装置１００の走行を制御する。

ある局面において、障害物までの距離が所定距離以上である場合には、走行制御部２５０は、当該障害物を避けるように自走装置１００の走行を制御する。一方で、障害物までの距離が所定距離未満である場合には、走行制御部２５０は、自走装置１００の走行を停止する。

次に、加速度センサ３５を用いた、制御装置２０１による走行体６１の制御について説明する。

自走装置１００は、検出部２７０を備える。検出部２７０は、加速度センサ３５と、制御装置２０１内のパターン特定部２５５とを含む。走行制御部２５０は、記憶部２５１を含む。記憶部２５１は、データテーブルＴｂを記憶している。なお、記憶部２５１は、記憶装置２１０の一部である。

図７に示されるように、データテーブルＴｂには、各振動パターンＱａ，Ｑｂ，Ｑｃに対して、エリア情報と、制御内容とが対応付けて記憶されている。振動パターンＱａに対しては、エリア情報としての「通常走行エリア」が対応付けられ、かつ、制御内容としての「速度制限なし」が対応付けられている。振動パターンＱｂに対しては、エリア情報としての「速度制限エリア」が対応付けられ、かつ、制御内容としての「速度の上限をＶｓ（ｋｍ／ｈ）に規制」が対応付けられている。振動パターンＱｃに対しては、エリア情報としての「進入禁止エリア」が対応付けられ、かつ、制御内容としての「走行停止」が対応付けられている。

図６に示されるように、検出部２７０は、加速度センサ３５を含み、走行体６１の走行によって生じる振動のパターン（振動パターン）を検出する。詳しくは、加速度センサ３５は、走行体６１を含む自走装置１００の加速度を連続的に検出する。加速度センサ３５は、検出された加速度データを、パターン特定部２５５に逐次送信する。

パターン特定部２５５は、当該加速度データに基づいて、振動パターンを特定する。具体的には、パターン特定部２５５は、加速度データからノイズ除去等の所定の信号処理を実行する。その後、本例では、パターン特定部２５５は、信号処理後の加速度データが、予め定められた複数の振動パターンＱａ，Ｑｂ，Ｑｃの何れに合致するかを判断する。

詳しくは、パターン特定部２５５は、信号処理後の加速度データと複数の振動パターンとの類似度を判定することにより、加速度データが、予め定められた複数の振動パターンＱａ，Ｑｂ，Ｑｃの何れに合致するかを判断する。さらに詳しくは、パターン特定部２５５は、各振動パターンＱａ，Ｑｂ，Ｑｃを表した情報を有しており、当該情報に基づいて、加速度データが、予め定められた複数の振動パターンＱａ，Ｑｂ，Ｑｃの何れに合致するかを判断する。

パターン特定部２５５は、特定された振動パターンを示す振動パターン情報を走行制御部２５０に送る。本例では、パターン特定部２５５は、振動パターンが特定されたことを条件に、振動パターン情報を走行制御部２５０に送る。

このように、検出部２７０は、走行体６１の走行によって生じる振動のパターンを検出する。さらに、検出部２７０は、検出された振動パターンを示す振動パターン情報を走行制御部２５０に送る。

走行制御部２５０は、検出部２７０によって検出されたパターンを示す振動パターン情報を逐次取得する。走行制御部２５０は、検出部２７０により検出された振動パターンに基づいて、走行体６１が走行するエリアに関するエリア情報を認識する。具体的には、走行制御部２５０は、振動パターン情報に基づいて、走行体６１が走行するエリアに関するエリア情報を認識する。

走行制御部２５０は、認識された当該エリア情報に対応するように走行体６１の走行を制御する。たとえば、走行制御部２５０は、走行体６１（自走装置１００）が走行するエリアが走行体６１の進入が禁止される進入禁止エリア９９０であるというエリア情報を認識した場合、走行体６１が進入禁止エリアに進入しないように走行体６１の走行を制御する。また、走行制御部２５０は、走行体６１が走行するエリアが、走行体６１の制限速度が規定される速度制限エリア９７０であるというエリア情報を認識した場合、走行体６１の速度が制限速度Ｖｓを超えないように走行体６１の走行を制御する。走行制御部２５０は、走行体６１が走行するエリアが走行体６１の通常走行が認められている通常走行エリア９５０であるというエリア情報を認識した場合、デフォルトの設定にて走行体６１の走行を制御する。

＜Ｅ．制御構造＞
図８は、自走装置１００で実行される処理の流れを説明するためのフロー図である。

図８に示されているように、自走装置１００の制御装置２０１は、ステップＳ１において、走行体６１の走行を開始させる。ステップＳ２において、制御装置２０１は、特定の振動パターンＱａ，Ｑｂ，Ｑｃを検出したか否かを判断する。なお、当該検出は、パターン特定部２５５（図６）が、加速度センサ３５による検出結果に基づき行う。

ステップＳ２にて肯定的な判断がなされた場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、制御装置２０１は、ステップＳ３において、特定された振動パターンが振動パターンＱｃか否かを判断する。ステップＳ２にて否定的な判断がされた場合（ステップＳ２においてＮＯ）、制御装置２０１は、処理をステップＳ５に進める。

ステップＳ３において肯定的な判断がなされた場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、制御装置２０１（詳しくは、走行制御部２５０）は、ステップＳ４において、走行体６１の走行を停止させる。制御装置２０１は、進入禁止エリア９９０と判断して、走行体６１の走行を停止させる。その後、処理をステップＳ５に進める。ステップＳ３において否定的な判断がなされた場合（ステップＳ３においてＮＯ）、制御装置２０１は、ステップＳ６において、特定された振動パターンが振動パターンＱｂか否かを判断する。

ステップＳ６において肯定的な判断がなされた場合（ステップＳ６においてＹＥＳ）、制御装置２０１（詳しくは、走行制御部２５０）は、ステップＳ７において、走行体６１の走行速度の上限をＶｓに制限する。制御装置２０１は、速度制限エリア９７０と判断して、走行体６１の制限速度を規制する。その後、制御装置２０１は、処理をステップＳ５に進める。

ステップＳ６において否定的な判断がなされた場合（ステップＳ６においてＮＯ）、制御装置２０１（詳しくは、走行制御部２５０）は、ステップＳ８において、走行体６１の速度制限をなしとする。すなわち、制御装置２０１は、デフォルトの走行条件で走行体６１を走行させる。その後、制御装置２０１は、処理をステップＳ５に進める。

制御装置２０１（詳しくは、走行制御部２５０）は、ステップＳ５において、目的位置に到達したか否かを判断する。制御装置２０１は、目的位置に到達したと判断した場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）、一連の処理を終了する。制御装置２０１は、目的位置に到達していないと判断した場合（ステップＳ５においてＮＯ）、処理をステップＳ２に戻す。

＜Ｆ．小括＞
自走装置１００および走行システム１０００を小括すると、以下のとおりである。

（１）自走装置１００は、走行体６１と、走行体６１の走行によって生じる振動のパターン（振動パターン）を検出する検出部２７０と、検出部２７０により検出されたパターンに基づいて、走行体６１が走行するエリアに関するエリア情報を認識し、当該エリア情報に対応するように走行体６１の走行を制御する走行制御部２５０とを備える。

このような構成によれば、走行体６１の走行によって生じる振動を検出することによって、走行体６１の走行をそのエリア情報に対応付けて制御できる。これにより、簡易な構成で、走行体６１の走行を適切に制御することができる。

（２）検出部２７０は、走行体６１の走行によって生じる振動を検出する加速度センサ３５を含む。このような構成によれば、加速度センサを用いて、走行体の走行によって生じる振動を検出することができる。

（３）走行制御部２５０は、走行体６１が走行するエリアが、走行体６１の進入が禁止される進入禁止エリア９９０であるというエリア情報を認識し、走行体６１が進入禁止エリア９９０に進入しないように走行体６１の走行を制御する。このような構成によれば、走行体６１（自走装置１００）が進入禁止エリアに進入することを確実に防止できる。

本来、走行体６１の走行ルートに進入禁止エリアが含まれることはないが、工場内のレイアウトの変更時にルートを更新し忘れている場合などが想定される。このため、このような制御を、最終的な安全機構として利用できる。

（４）走行制御部２５０は、走行体６１が走行するエリアが、走行体６１の制限速度が規定される速度制限エリア９７０であるというエリア情報を認識し、走行体の速度が制限速度Ｖｓを超えないように走行体６１の走行を制御する。このような構成によれば、走行体６１が速度制限エリア９７０において速度超過になることを確実に防止できる。

（５）走行体６１は、複数の車輪５１，７１，７２と、複数の車輪５１，７１，７２を支持するフレーム８６（フレーム体）とを含む。検出部２７０は、フレーム８６に取り付けられる。このような構成によれば、走行体６１の走行に伴って車輪５１，７１，７２と床面９１０との間で生じる振動を、検出部２７０においてより確実に検出することができる。

（６）走行システム１０００は、自走装置１００と、床面９１０に設けられ、走行体６１の走行により特定の振動パターンＱａ，Ｑｂ，Ｑｃが自走装置１００によって検出されるように凹凸形状をなす凹凸パターンＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ（凹凸部）とを備える。このような構成によれば、簡易な構成で、走行体６１の走行を適切に制御することができる。

＜Ｇ．変形例＞
（ｇ１．床面に設けられる凹凸パターンの変形例）
図９は、図４に示した凹凸パターンＰｂの変形例である凹凸パターンＰｅを示した図である。図９（Ａ）は凹凸パターンＰｅを図４と同じ方向から見た断面図であり、図９（Ｂ）は凹凸パターンＰｅを上面視した上面図である。

図９に示されているように、凹凸パターンＰｅは、４つの凸部８と、３つの凹部７とを備える。凹凸パターンＰｅでは、４つの凸部８を順に間隔を開けて床面９１０に形成することにより、結果として３つの凹部７が形成されている。

図４に示した凹凸パターンＰｂでは、凹部５を形成するために、床面９１０に溝を掘る必要がある。それに対して、本変形の凹凸パターンＰｅでは、床面９１０に溝を掘る必要がない。たとえば、床面９１０において、平行に棒状部材を並べることにより、凹凸パターンＰｅを形成することができる。したがって、床面９１０に溝を掘る場合に比べて、凹凸パターンの形成が簡易となる。

なお、凹凸パターンＰｂの変形例を例示したが、凹凸パターンＰａ,Ｐｃに対しても同様の変形が可能である。

図１０は、図４に示した凹凸パターンＰｂの他の変形例である凹凸パターンＰｆを示した図である。図１０（Ａ）は凹凸パターンＰｆを図４と同じ方向から見た断面図であり、図１０（Ｂ）は凹凸パターンＰｆを上面視した上面図である。

図１０に示されているように、凹凸パターンＰｆは、４つの凹部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、３つの凸部６ａ，６ｂ，６ｃとを備える。凹凸パターンＰｆでは、４つの凹部５ａ～５ｄを順に間隔を開けて床面９１０に形成することにより、結果として３つの凸部６ａ～６ｃが形成されている。

このような構成によれば、Ｘ軸正方向（図１０の右方向）に自走装置１００が前進し、凹凸パターンＰｆを通過する場合と、Ｘ軸負方向（図１０の左方向）に自走装置１００が前進して凹凸パターンＰｆを通過する場合とで、異なる振動パターンが得られる。以下、Ｘ軸正方向に前進したときに得られる振動パターンを「振動パターンＱｆ＿１」とし、Ｘ軸負方向に前進したときに得られる振動パターンを「振動パターンＱｆ＿２」とする。

この場合、検出部２７０によって振動パターンＱｆ＿１が検出された場合、走行制御部２５０は、振動パターンＱｂと同様に、速度の上限値を予め定められた速度Ｖｓ（ｋｍ／ｈ）に制限する。検出部２７０によって振動パターンＱｆ＿２が検出された場合、走行制御部２５０は、振動パターンＱａと同様に、速度制限を解除する。

なお、この場合、制御装置２０１のデータテーブルＴｂに、このような振動パターンＱｆ＿１，Ｑｆ＿２と各制御内容とを予め記憶しておけばよい。また、パターン特定部２５５は、振動パターンＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ等とともに、振動パターンＱｆ＿１，Ｑｆ＿２も特定の対象とする。

このような構成によれば、図４に示した２つの連続する凹凸パターンＰａ，Ｐｂを用いることなく、１つの凹凸パターンＰｆで、図４に基づき説明した走行制御が可能となる。このため、凹凸パターンの設置面積も少なくできる。

図１１は、走行システム１０００で利用可能な他の凹凸パターンＰｇを示した図である。図１１（Ａ）は凹凸パターンＰｇを図４と同じ方向から見た断面図であり、図１１（Ｂ）は凹凸パターンＰｇを上面視した上面図である。

図１１に示されるように、凹凸パターンＰｇは、１つの凹部５を備える。このように、凹凸パターンは、１つの凹部５のみで形成されてもよい。また、凹凸パターンは、１つの凸部のみで形成されてもよい。

この場合にも、制御装置２０１のデータテーブルＴｂに、凹凸パターンＰｇに対応する振動パターン（以下、「振動パターンＱｇ」と称する）と制御内容とを予め記憶しておけばよい。また、パターン特定部２５５は、振動パターンＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ等とともに、振動パターンＱｇも特定の対象とする。

図１２は、走行システム１０００で利用可能なさらに他の凹凸パターンＰｈを示した図である。なお、図１２は、凹凸パターンＰｈを上面視した上面図である。

図１２に示されるように、自走装置１００の走行ルートに１本の溝（凹部９）が形成されている。凹部９は、凹部９ａと、凹部９ｂと、凹部９ｃとを含む。凹部９ａと凹部９ｂとは互いに接続されている。凹部９ｂと凹部９ｃとは互いに接続されている。

自走装置１００がＸ軸正方向に前進すると、左側の従動輪５１Ｌｆ，５１Ｌｂと左側の第２駆動輪７２が凹部９ａを通過するタイミングと、右側の従動輪５１Ｒｆ，５１Ｒｂと右側の第１駆動輪７１が凹部９ｃを通過するタイミングとが異なることになる。よって、凹凸パターンＰｈによれば、１本の溝であるにも関わらず、図１１に示した凹凸パターンＰｇにより生じる振動パターンＱｇとは異なる振動パターン（以下、「振動パターンＱｈ」と称する）を生じさせることが可能となる。

以上のように、様々な凹凸パターンを認識可能なように制御装置２０１を構成することより、走行体６１に様々な走行制御を実現させることが可能となる。たとえば、速度制限エリアを、速度の上限がＶｓに設定されているエリアと、速度の上限がＶｓよりも遅いＶｒに設定されているエリアとに区分けすることも可能である。

（ｇ２．センサ）
図１３は、加速度センサ３５の代わりに、レーザセンサ３６（図２参照）を備えた自走装置１００を示した図である。レーザセンサ３６は、加速度センサ３５と同様に、フレーム８６に取り付けられている。

本例では、検出部２７０は、走行体６１が走行する床面９１０の凹凸形状のパターン（凹凸パターン）を検出する。詳しくは、検出部２７０は、加速度センサ３５の代わりに、レーザセンサ３６を含む。レーザセンサ３６は、床面の凹凸形状をセンシングする。パターン特定部２５５は、走行体６１が走行する床面９１０の凹凸形状のパターンを特定する。

走行制御部２５０は、検出部２７０により検出された凹凸パターンに基づいて、走行体６１が走行するエリアに関するエリア情報を認識し、エリア情報に対応するように走行体の走行を制御する。

このように、床面９１０の凹凸パターンをレーザセンサ３６にて直接検出してもよい。このような構成によれば、精度の高い検出が可能となる。なお、レーザセンサ３６の代わりにカメラを用いてもよい。走行体６１が走行する床面９１０の凹凸形状のパターンが検出できるセンサであれば、センサの種別は、特に限定されない。

（ｇ３．マイク）
自走装置１００は、加速度センサ３５の代わりに、マイク３７（図２参照）を備えてもよい。マイク３７は、加速度センサ３５と同様に、フレーム８６に取り付けられている。

本例では、検出部２７０は、振動パターンの代わりに、走行体６１の走行によって生じる音のパターンを検出する。詳しくは、検出部２７０は、加速度センサ３５の代わりに、マイク３７を含む。マイク３７、自走装置１００の周囲の音を収音する。パターン特定部２５５は、収音された音データに基づいて、音パターンを特定する。具体的には、パターン特定部２５５は、音データからノイズ除去等の所定の信号処理を実行する。その後、本例では、パターン特定部２５５は、信号処理後の音データが、予め定められた複数の振動パターンの何れに合致するかを判断する。

パターン特定部２５５は、特定された音パターンを示す音パターン情報を走行制御部２５０に送る。本例では、パターン特定部２５５は、音パターンが特定されたことを条件に、音パターン情報を走行制御部２５０に送る。

このように、検出部２７０は、走行体６１の走行によって生じる音のパターンを検出する。さらに、検出部２７０は、検出された音パターンを示す音パターン情報を走行制御部２５０に送る。

走行制御部２５０は、検出部２７０により検出された音パターンに基づいて、走行体６１が走行するエリアに関するエリア情報を認識する。具体的には、走行制御部２５０は、音パターン情報に基づいて、走行体６１が走行するエリアに関するエリア情報を認識する。走行制御部２５０は、認識された当該エリア情報に対応するように走行体６１の走行を制御する。なお、制御の詳細は、加速度センサ３５を用いたときと同じであるため、繰り返し説明は行わない。

このように、本例では、マイクを用いて、走行体６１の走行によって生じる音を検出することができる。このような構成であっても、加速度センサ３５を用いたときと同様の効果を得ることができる。

（ｇ４．付加機器を用いた処理）
振動、音の発生は、車輪５１，７１，７２によるものに限定されない。図１４は、付加機器１９９で振動または音を発生させる自走装置を示した図である。

図１４に示されるように、自走装置１００は、付加機器１９９を備える。付加機器１９９は、たとえば、先端部１９９ａと基端部１９９ｂとを備える棒状部材である。付加機器１９９は、走行体６１の後端部に取り付けられている。付加機器１９９の基端部１９９ｂが、走行体６１の後端部に取り付けられている。

付加機器１９９は、当該取り付け部を中心に矢印方向に回動可能に構成されている。自走装置１００が前進すると、付加機器１９９は、床面９１０に設けられた凸部８によって、跳ね上げられる。その後、付加機器１９９の先端部１９９ａが床面９１０に落下する。当該跳ね上げおよび落下により、振動および音が発生する。

このような振動を加速度センサ３５によって検出し、あるいは、このような音をマイク３７で収音することによっても、上述した制御が可能となる。

今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに制限されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，７，９，９ａ，９ｂ，９ｃ 凹部、６，６ａ，６ｂ，６ｃ，８ 凸部、１１ ロボットアーム、１２ 基台部、１３ アーム部、３１ アンテナ、３５ 加速度センサ、３６，２０５ レーザセンサ、３７ マイク、４０ エンドエフェクタ、５１，５１Ｌｂ，５１Ｌｆ，５１Ｒｂ，５１Ｒｆ 従動輪、５６ ホイール、６０ ローラ、６１ 走行体、６２ 走行本体部、６３ カバー部、６５ 頂面、６６ トレイ、７１ 第１駆動輪、７２ 第２駆動輪、７７ 第１走行用モータ、７８ 第２走行用モータ、８６ フレーム、１００ 自走装置、１９９ 付加機器、１９９ａ 先端部、１９９ｂ 基端部、２０１ 制御装置、２０４ 通信インターフェイス、２０６ モータ駆動装置、２０９ バス、２１０ 記憶装置、２１１ 制御プログラム、２５０ 走行制御部、２５１ 記憶部、２５５ パターン特定部、２６０ ロボット制御部、２７０ 検出部、８００ 機器、８５０ 充電ステーション、９００ 建屋、９１０ 床面、９５０ 通常走行エリア、９７０ 速度制限エリア、９９０ 進入禁止エリア、１０００ 走行システム、Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｅ，Ｐｆ，Ｐｇ，Ｐｈ 凹凸パターン、Ｔｂ データテーブル。

Claims (8)

1. 走行体と、
   前記走行体の走行によって生じる振動のパターン、前記走行体の走行によって生じる音のパターン、または、前記走行体が走行する床面の凹凸形状のパターンを検出する検出部と、
   前記検出部により検出されたパターンに基づいて、前記走行体が走行するエリアに関するエリア情報を認識し、前記エリア情報に対応するように前記走行体の走行を制御する走行制御部とを備える、自走装置。
2. 前記検出部は、前記走行体の走行によって生じる振動を検出する加速度センサを含む、請求項１に記載の自走装置。
3. 前記検出部は、前記走行体の走行によって生じる音を検出するマイクを含む、請求項１に記載の自走装置。
4. 前記検出部は、前記床面の凹凸形状をセンシングするセンサを含む、請求項１に記載の自走装置。
5. 前記走行制御部は、前記走行体が走行するエリアが、前記走行体の進入が禁止される進入禁止エリアであるというエリア情報を認識し、前記走行体が前記進入禁止エリアに進入しないように前記走行体の走行を制御する、請求項１から４のいずれか１項に記載の自走装置。
6. 前記走行制御部は、前記走行体が走行するエリアが、前記走行体の制限速度が規定される速度制限エリアであるというエリア情報を認識し、前記走行体の速度が前記制限速度を超えないように前記走行体の走行を制御する、請求項１から５のいずれか１項に記載の自走装置。
7. 前記走行体は、複数の車輪と、前記複数の車輪を支持するフレーム体とを含み、
   前記検出部は、前記フレーム体に取り付けられる、請求項１から６のいずれか１項に記載の自走装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の自走装置と、
   前記床面に設けられ、前記走行体の走行により特定のパターンが前記自走装置によって検出されるように凹凸形状をなす凹凸部とを備える、自走装置の走行システム。
   

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