JP2023146351A - 全方向移動体の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】下り坂における全方向移動体の停止距離を短縮することができる全方向移動体の走行制御装置を提供する。
【解決手段】走行制御装置１０は、４つの車輪３をそれぞれ独立に回転駆動する４つの走行モータ１１と、全方向移動ロボット１を走行させるように走行モータ１１を制御する走行制御部１６と、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行するかどうかを検知する下り坂検知部１７と、全方向移動ロボット１の向きを設定する向き設定部１８とを備え、向き設定部１８は、下り坂検知部１７により全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行することが検知されたときは、全方向移動ロボット１の向きを４つの車輪３のうち対向する２つの車輪３が駆動される２輪駆動状態の向きに設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、全方向移動体の走行制御装置に関する。

全方向移動体の走行制御装置としては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の走行制御装置は、４つの車輪を有する全方向移動台車に搭載されている。走行制御装置は、４つの車輪をそれぞれ独立に駆動する４つの駆動モータと、全方向移動台車の３自由度方向の目標速度を設定入力するための入力器と、入力器で設定入力された３自由度方向の目標速度に基づいて各車輪の目標回転速度をそれぞれ求め、この目標回転速度に応じて各駆動モータをそれぞれ制御する駆動制御コントローラとを備えている。

特開２００４－３４８６７８号公報

全方向に移動可能な全方向移動体は、車輪を回転させるモータの駆動効率の観点から、通常は４つの車輪が全て駆動される４輪駆動状態で走行する。この場合、例えば下り坂の走行時に全方向移動体の進行方向に障害物が存在すると、全方向移動体の走行を非常停止させる。このとき、全方向移動体を急減速させても全方向移動体の進行方向に対して後側の車輪が浮かないように、全方向移動体の減速度を下げる必要がある。しかし、全方向移動体の減速度を下げると、全方向移動体の停止距離が長くなってしまう。

本発明の目的は、下り坂における全方向移動体の停止距離を短縮することができる全方向移動体の走行制御装置を提供することである。

本発明の一態様は、４つの車輪を有し全方向に移動可能な全方向移動体の走行制御装置において、４つの車輪をそれぞれ独立に回転駆動する４つの走行モータと、全方向移動体を走行させるように走行モータを制御する走行制御部と、全方向移動体が下り坂を走行するかどうかを検知する下り坂検知部と、全方向移動体の向きを設定する設定部とを備え、設定部は、下り坂検知部により全方向移動体が下り坂を走行することが検知されたときは、全方向移動体の向きを４つの車輪のうち対向する２つの車輪が駆動される２輪駆動状態の向きに設定し、走行制御部は、設定部により全方向移動体の向きが４つの車輪が駆動される４輪駆動状態の向きに設定されたときは、全方向移動体を４輪駆動状態で走行させるように走行モータを制御し、設定部により全方向移動体の向きが２輪駆動状態の向きに設定されたときは、全方向移動体を２輪駆動状態で走行させるように走行モータを制御する。

このような走行制御装置においては、全方向移動体が下り坂を走行することが検知されると、全方向移動体の向きは、４つの車輪のうち対向する２つの車輪が駆動される２輪駆動状態の向きに設定される。そして、全方向移動体は、下り坂を２輪駆動状態で走行する。ここで、２輪駆動状態では、４つの車輪が駆動される４輪駆動状態よりも全方向移動体のホイールベースが長いため、下り坂において全方向移動体を急減速させても、４輪駆動状態に比べて全方向移動体の進行方向に対して後側の車輪が浮きにくい。従って、下り坂において全方向移動体の走行を停止させる際に、全方向移動体の減速度を上げることができる。これにより、下り坂における全方向移動体の停止距離を短縮することができる。また、全方向移動体の速度及び減速度を下げずに済むため、全方向移動体の走行停止時のサイクルタイムを短縮することもできる。

設定部は、全方向移動体が４輪駆動状態で走行しているときに、下り坂検知部により全方向移動体が下り坂を走行することが検知されると、全方向移動体を旋回させることで全方向移動体の向きを４輪駆動状態の向きから２輪駆動状態の向きに切り替えるように走行モータを制御してもよい。

このような構成では、全方向移動体が４輪駆動状態で走行しているときに、全方向移動体が下り坂を走行することが検知されても、全方向移動体が旋回することで、全方向移動体の向きが４輪駆動状態の向きから２輪駆動状態の向きにスムーズに切り替わる。

走行制御装置は、全方向移動体が走行するエリアの地図データを記憶する地図データ記憶部を更に備え、下り坂検知部は、地図データ記憶部に記憶された地図データに基づいて、全方向移動体が下り坂を走行するかどうかを検知してもよい。

このような構成では、全方向移動体が下り坂を走行していることを検出するセンサ等が不要となる。従って、全方向移動体が下り坂を走行するかどうかの検知を安価に実現することができる。

下り坂検知部は、地図データに基づいて、全方向移動体が下り坂の手前に達したかどうかを判断し、設定部は、全方向移動体が４輪駆動状態で走行しているときに、下り坂検知部により全方向移動体が下り坂の手前に達したと判断されると、下り坂の手前において全方向移動体を旋回させることで全方向移動体の向きを４輪駆動状態の向きから２輪駆動状態の向きに切り替えるように走行モータを制御してもよい。

このような構成では、全方向移動体が４輪駆動状態で走行しているときに、全方向移動体が下り坂の手前に達すると、下り坂の手前において全方向移動体が旋回することで、全方向移動体の向きが４輪駆動状態の向きから２輪駆動状態の向きに切り替わる。このため、下り坂の始点から全方向移動体が下り坂を２輪駆動状態で走行することとなる。従って、全方向移動体が下り坂を安定して走行するようになる。

走行制御装置は、全方向移動体の傾き角を検出する傾き角検出部を更に備え、下り坂検知部は、傾き角検出部により検出された全方向移動体の傾き角に基づいて、全方向移動体が下り坂を走行しているかどうかを判断してもよい。

このような構成では、地図データを使用しないで全方向移動体を自律走行させる場合でも、全方向移動体が下り坂を走行するかどうかを検知することができる。

走行制御装置は、全方向移動体の進行方向に障害物が存在するかどうかを検知する障害物検知部と、下り坂検知部により全方向移動体が下り坂を走行していることが検知されたときに、障害物検知部により全方向移動体の進行方向に障害物が存在することが検知されると、全方向移動体の走行を停止させるように走行モータを制御する停止制御部とを更に備えてもよい。

このような構成では、全方向移動体が下り坂を２輪駆動状態で走行しているときに、全方向移動体の進行方向に障害物が存在することが検知されると、全方向移動体の走行が強制的に停止する。このとき、上述したように全方向移動体の減速度を上げることができる。従って、下り坂において全方向移動体の進行方向に障害物が検知されても、全方向移動体を短い距離で停止させることができる。

本発明によれば、下り坂における全方向移動体の停止距離を短縮することができる。

本発明の一実施形態に係る走行制御装置を具備した全方向移動体である全方向移動ロボットを示す側面図である。 図１に示された全方向移動ロボットの裏面図である。 本発明の第１実施形態に係る走行制御装置の構成を示すブロック図である。 図２に示された全方向移動ロボットの向きが４輪駆動状態の向きから２輪駆動状態の向きに切り替えられる様子を示す裏面図である。 図３に示されたコントローラにより実行される走行制御処理の手順を示すフローチャートである。 図３に示されたコントローラにより実行される停止制御処理の手順を示すフローチャートである。 全方向移動ロボットが下り坂を走行しているときに、全方向移動ロボットの進行方向に障害物が存在する状態を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る走行制御装置の構成を示すブロック図である。 図８に示されたコントローラにより実行される走行制御処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図中、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る走行制御装置を具備した全方向移動体である全方向移動ロボットを示す側面図である。図２は、図１に示された全方向移動ロボットの裏面図である。

図１及び図２において、全方向移動ロボット１は、例えばピッキング作業で使用され、荷物Ｍを搬送する自律走行ロボットである。ピッキング作業では、全方向移動ロボット１が作業者（図示せず）を追尾しながら、作業者が全方向移動ロボット１に荷物Ｍを積載する。全方向移動ロボット１は、水平面内の全方向に移動可能な全方向移動体である。水平面内の全方向は、前後方向、左右方向、斜め方向及び旋回方向である。

全方向移動ロボット１は、車体であるロボット本体２と、このロボット本体２の前後左右に配置された４つの車輪３とを備えている。ロボット本体２は、略円柱状の基台４と、この基台４の上方に配置された上下２段の荷台５，６とを有している。荷台５，６の載置面５ａ，６ａには、荷物Ｍが置かれる。荷台６は、基台４に取り付けられている。荷台５は、荷台６に取り付けられている。

車輪３は、例えば４５度オムニホイールである。車輪３は、ロボット本体２の基台４に回転可能に取り付けられている。車輪３は、基台４の周方向に沿って等間隔に配置されている。隣り合う車輪３同士は、互いに垂直な方向を向くように配置されている。

図３は、本発明の第１実施形態に係る走行制御装置の構成を示すブロック図である。図３において、本実施形態の走行制御装置１０は、全方向移動ロボット１に搭載されている。走行制御装置１０は、全方向移動ロボット１を自律走行させる装置である。具体的には、走行制御装置１０は、全方向移動ロボット１の荷台５，６に荷物Ｍが積載された後、全方向移動ロボット１を目的地まで自動的に走行させる。

走行制御装置１０は、４つの走行モータ１１と、指示スイッチ１２と、２つのレーザセンサ１３と、地図データ記憶部１４と、コントローラ１５とを備えている。

走行モータ１１は、各車輪３をそれぞれ独立に回転駆動する。走行モータ１１は、基台４に取り付けられている。走行モータ１１は、車輪３よりも基台４の径方向内側に配置されている（図２参照）。

指示スイッチ１２は、特に図示はしないが、例えばロボット本体２の荷台６に備えられている。指示スイッチ１２は、作業者が全方向移動ロボット１の自律走行の開始を指示するための手動操作スイッチである。

レーザセンサ１３は、基台４の上面に取り付けられている（図１参照）。レーザセンサ１３は、全方向移動ロボット１が４輪駆動状態（後述）にあるときの前端部及び後端部に配置されている。レーザセンサ１３は、全方向移動ロボット１の周囲に向けてレーザを照射し、レーザの反射光を受光することにより、全方向移動ロボット１の周囲に存在する物体を検出する。レーザセンサ１３としては、例えばＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）またはレーザレンジファインダ等が使用される。

地図データ記憶部１４は、全方向移動ロボット１が走行するエリアの地図データを記憶する。地図データには、棚、壁及び柱等といった物体のデータだけでなく、坂道等のデータも含まれている。

コントローラ１５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等により構成されている。コントローラ１５は、走行制御部１６と、下り坂検知部１７と、向き設定部１８と、障害物判定部１９と、停止制御部２０とを有している。

走行制御部１６は、指示スイッチ１２により全方向移動ロボット１の自律走行の開始が指示されると、レーザセンサ１３の検出データ及び地図データ記憶部１４に記憶された地図データに基づいて、全方向移動ロボット１を走行させるように走行モータ１１を制御する。

具体的には、走行制御部１６は、例えばＳＬＡＭ（simultaneous localization andmapping）手法を用いて、レーザセンサ１３の検出データと地図データ記憶部１４に記憶された地図データとをマッチングさせて全方向移動ロボット１の自己位置を推定し、全方向移動ロボット１を目的地に向かって走行させるように走行モータ１１を制御する。ＳＬＡＭは、センサデータ及び地図データを用いて自己位置推定を行う自己位置推定技術である。

全方向移動ロボット１は、通常は図４（ａ）に示されるように、走行モータ１１の駆動効率の観点から、４輪駆動状態で走行する。４輪駆動状態は、４つの車輪３全てが全方向移動ロボット１の進行方向Ａに相当する方向Ｂに回転駆動される状態である。４輪駆動状態での走行は、並進と称される。

なお、４輪駆動状態では、４つの車輪３の回転速度を変えることで、全方向移動ロボット１の向きを変えずに、全方向移動ロボット１が水平方向３６０度どの方向にも進むことが可能である。ただし、走行モータ１１により４つの車輪３を全て同じ速度で回転させることで、全方向移動ロボット１を最も効率良く４輪駆動状態で走行させることができる。

また、全方向移動ロボット１は、図４（ｃ）に示されるように、２輪駆動状態で走行することも可能である。２輪駆動状態は、４つの車輪３のうち対向する２つの車輪３が全方向移動ロボット１の進行方向Ａに相当する方向Ｂに回転駆動され、他の２つの車輪３は回転駆動されない状態である。このとき、全方向移動ロボット１の進行方向Ａに垂直な軸心を有する２つの車輪３のみが回転駆動される。２輪駆動状態での走行は、斜行と称される。

走行制御部１６は、後述する向き設定部１８により全方向移動ロボット１の向きが４輪駆動状態の向きに設定されたときは、全方向移動ロボット１を４輪駆動状態で走行させるように走行モータ１１を制御する。走行制御部１６は、後述する向き設定部１８により全方向移動ロボット１の向きが２輪駆動状態の向きに設定されたときは、全方向移動ロボット１を２輪駆動状態で走行させるように走行モータ１１を制御する。

下り坂検知部１７は、地図データ記憶部１４に記憶された地図データに基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓ（図７参照）を走行するかどうかを検知する。具体的には、下り坂検知部１７は、地図データに基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓの手前に達したかどうかを判断する。また、下り坂検知部１７は、地図データに基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを下りきったかどうかを判断する。

向き設定部１８は、全方向移動ロボット１の向きを設定する。向き設定部１８は、下り坂検知部１７により全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行することが検知されたときは、全方向移動ロボット１の向きを２輪駆動状態の向きに設定する。

向き設定部１８は、全方向移動ロボット１が４輪駆動状態で走行しているときに、下り坂検知部１７により全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行することが検知されると、全方向移動ロボット１を旋回させることで全方向移動ロボット１の向きを４輪駆動状態の向きから２輪駆動状態の向きに切り替えるように走行モータ１１を制御する。

具体的には、向き設定部１８は、全方向移動ロボット１が４輪駆動状態で走行しているときに、下り坂検知部１７により全方向移動ロボット１が下り坂Ｓの手前に達したと判断されると、下り坂Ｓの手前において全方向移動ロボット１を旋回させることで全方向移動ロボット１の向きを４輪駆動状態の向きから２輪駆動状態の向きに切り替えるように走行モータ１１を制御する。

全方向移動ロボット１の向きが４輪駆動状態の向きとなっている（図４（ａ）参照）ときに、図４（ｂ）に示されるように、４つの車輪３全てを基台４の周方向に沿って同じ方向Ｃに回転させることで、全方向移動ロボット１を４５度だけ旋回させると、全方向移動ロボット１の向きが２輪駆動状態の向きとなる（図４（ｃ）参照）となる。

また、向き設定部１８は、全方向移動ロボット１が２輪駆動状態で走行しているときに、下り坂検知部１７により全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行しないことが検知されると、全方向移動ロボット１を旋回させることで全方向移動ロボット１の向きを２輪駆動状態の向きから４輪駆動状態の向きに切り替えるように走行モータ１１を制御する。

具体的には、向き設定部１８は、全方向移動ロボット１が２輪駆動状態で走行しているときに、下り坂検知部１７により全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを下りきったと判断されると、全方向移動ロボット１を旋回させることで全方向移動ロボット１の向きを２輪駆動状態の向きから４輪駆動状態の向きに切り替えるように走行モータ１１を制御する。

障害物判定部１９は、レーザセンサ１３の検出データに基づいて、全方向移動ロボット１の進行方向Ａに障害物Ｘ（図７参照）が存在するかどうかを判定する。障害物Ｘは、作業者、荷物または他の全方向移動ロボット１等である。障害物判定部１９は、レーザセンサ１３と協働して、全方向移動ロボット１の進行方向Ａに障害物Ｘが存在するかどうかを検知する障害物検知部を構成する。

停止制御部２０は、下り坂検知部１７により全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行していることが検知されたときに、障害物判定部１９により全方向移動ロボット１の進行方向Ａに障害物Ｘが存在することが検知されると、全方向移動ロボット１の走行を停止させるように走行モータ１１を制御する。

図５は、コントローラ１５により実行される走行制御処理の手順を示すフローチャートである。本処理は、作業者により指示スイッチ１２がＯＮ操作されると、実行される。なお、本処理では、平坦な作業場において全方向移動ロボット１が４輪駆動状態の向きで停止しているときに、指示スイッチ１２がＯＮ操作される。そして、全方向移動ロボット１は、途中に下り坂Ｓ（図７参照）が存在する走行経路を目的地に向かって走行する。また、全方向移動ロボット１の自己位置の推定は、常時行われる。

図５において、コントローラ１５は、まず地図データ記憶部１４に記憶された地図データを取得する（手順Ｓ１０１）。続いて、図４（ａ）に示されるように、全方向移動ロボット１を４輪駆動状態で走行させるように走行モータ１１を制御する（手順Ｓ１０２）。

続いて、コントローラ１５は、地図データと全方向移動ロボット１の自己位置とに基づいて、全方向移動ロボット１が目的地に到達したかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。コントローラ１５は、全方向移動ロボット１が目的地に到達していないと判断したときは、地図データと全方向移動ロボット１の自己位置とに基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓの手前に達したかどうかを判断する（手順Ｓ１０４）。コントローラ１５は、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓの手前に達していないと判断したときは、上記の手順Ｓ１０３を再度実行する。

コントローラ１５は、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓの手前に達したと判断したときは、図４（ｂ），（ｃ）に示されるように、下り坂Ｓの手前において全方向移動ロボット１を４５度だけ旋回させるように走行モータ１１を制御する（手順Ｓ１０５）。これにより、下り坂Ｓの手前の平地または上り坂において、全方向移動ロボット１の向きが４輪駆動状態の向きから２輪駆動状態の向きに切り替わる。そして、コントローラ１５は、全方向移動ロボット１を２輪駆動状態で走行させるように走行モータ１１を制御する（手順Ｓ１０６）。

続いて、コントローラ１５は、地図データと全方向移動ロボット１の自己位置とに基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを下りきったかどうかを判断する（手順Ｓ１０７）。コントローラ１５は、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを下りきったと判断したときは、全方向移動ロボット１を４５度だけ旋回させるように走行モータ１１を制御する（手順Ｓ１０８）。これにより、下り坂Ｓの通過後の平地または上り坂において、全方向移動ロボット１の向きが２輪駆動状態の向きから４輪駆動状態の向きに切り替わる。そして、コントローラ１５は、上記の手順Ｓ１０２を再度実行する。

コントローラ１５は、手順Ｓ１０３で全方向移動ロボット１が目的地に到達したと判断したときは、全方向移動ロボット１の走行を停止させるように走行モータ１１を制御し（手順Ｓ１０９）。本処理を終了する。

ここで、走行制御部１６は、上記の手順Ｓ１０１～Ｓ１０３，Ｓ１０６，Ｓ１０９を実行する。下り坂検知部１７は、上記の手順Ｓ１０４，Ｓ１０７を実行する。向き設定部１８は、上記の手順Ｓ１０５，Ｓ１０８を実行する。

図６は、コントローラ１５により実行される停止制御処理の手順を示すフローチャートである。本処理も、指示スイッチ１２がＯＮ操作されると、実行される。

図６において、コントローラ１５は、まず地図データ記憶部１４に記憶された地図データを取得する（手順Ｓ１１１）。そして、コントローラ１５は、地図データと全方向移動ロボット１の自己位置とに基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行しているかどうかを判断する（手順Ｓ１１２）。

コントローラ１５は、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行していると判断したときは、レーザセンサ１３の検出データを取得する（手順Ｓ１１３）。そして、コントローラ１５は、レーザセンサ１３の検出データに基づいて、全方向移動ロボット１の進行方向に障害物Ｘ（図７参照）が存在しているかどうかを判断する（手順Ｓ１１４）。コントローラ１５は、全方向移動ロボット１の進行方向に障害物Ｘが存在していないと判断したときは、上記の手順Ｓ１１２を再度実行する。

コントローラ１５は、全方向移動ロボット１の進行方向に障害物Ｘが存在していると判断したときは、全方向移動ロボット１の走行を非常停止させるように走行モータ１１を制御する（手順Ｓ１１５）。これにより、全方向移動ロボット１は、障害物Ｘの手前において非常停止する。

ここで、下り坂検知部１７は、上記の手順Ｓ１１１，Ｓ１１２を実行する。障害物判定部１９は、上記の手順Ｓ１１３，Ｓ１１４を実行する。停止制御部２０は、上記の手順Ｓ１１５を実行する。

ところで、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを４輪駆動状態で走行（並進）する場合には、以下の課題が発生する。即ち、図７に示されるように、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行しているときに、全方向移動ロボット１の進行方向Ａに障害物Ｘが存在すると、レーザセンサ１３から照射されるレーザＬにより障害物Ｘが検知され、全方向移動ロボット１が減速して非常停止する。

ただし、全方向移動ロボット１の４輪駆動状態では、全方向移動ロボット１のホイールベースＷが短い（図４（ａ）参照）。ホイールベースＷは、全方向移動ロボット１の進行方向Ａに対して前後の車輪３間の距離である。このため、下り坂Ｓにおける全方向移動ロボット１の急減速時に、全方向移動ロボット１の進行方向Ａに対して後側の車輪３が下り坂Ｓの路面から浮かないように、全方向移動ロボット１の速度または減速度を落とす必要がある。しかし、この場合には、全方向移動ロボット１の走行を停止させる際のサイクルタイムが長くなる。また、全方向移動ロボット１の減速度を落とすと、全方向移動ロボット１の停止距離が長くなってしまう。

そのような課題に対し、本実施形態では、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行することが検知されると、全方向移動ロボット１の向きは、４つの車輪３のうち対向する２つの車輪３が駆動される２輪駆動状態の向きに設定される。そして、全方向移動ロボット１は、下り坂Ｓを２輪駆動状態で走行する。ここで、２輪駆動状態では、４つの車輪３が駆動される４輪駆動状態よりも全方向移動ロボット１のホイールベースＷが長い（図４（ｃ）参照）ため、下り坂Ｓにおいて全方向移動ロボット１を急減速させても、４輪駆動状態に比べて全方向移動ロボット１の進行方向Ａに対して後側の車輪３が浮きにくい。従って、下り坂において全方向移動ロボット１の走行を停止させる際に、全方向移動ロボット１の減速度を上げることができる。これにより、下り坂Ｓにおける全方向移動ロボット１の停止距離を短縮することができる。また、全方向移動ロボット１の速度及び減速度を下げずに済むため、全方向移動ロボット１の走行停止時のサイクルタイムを短縮することもできる。

また、本実施形態では、全方向移動ロボット１が４輪駆動状態で走行しているときに、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行することが検知されても、全方向移動ロボット１が旋回することで、全方向移動ロボット１の向きが４輪駆動状態の向きから２輪駆動状態の向きにスムーズに切り替わる。

また、本実施形態では、全方向移動ロボット１が走行するエリアの地図データに基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行するかどうかが検知される。このため、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行していることを検出するセンサ等が不要となる。従って、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行するかどうかの検知を安価に実現することができる。

また、本実施形態では、全方向移動ロボット１が４輪駆動状態で走行しているときに、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓの手前に達すると、下り坂Ｓの手前において全方向移動ロボット１が旋回することで、全方向移動ロボット１の向きが４輪駆動状態の向きから２輪駆動状態の向きに切り替わる。このため、下り坂Ｓの始点から全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを２輪駆動状態で走行することとなる。従って、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを安定して走行するようになる。

また、本実施形態では、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを２輪駆動状態で走行しているときに、全方向移動ロボット１の進行方向Ａに障害物Ｘが存在することが検知されると、全方向移動ロボット１の走行が強制的に停止する。このとき、上述したように全方向移動ロボット１の減速度を上げることができる。従って、下り坂Ｓにおいて全方向移動ロボット１の進行方向Ａに障害物Ｘが検知されても、全方向移動ロボット１を短い距離で停止させることができる。

図８は、本発明の第２実施形態に係る走行制御装置の構成を示すブロック図である。図８において、本実施形態では、ＳＬＡＭ手法を用いて全方向移動ロボット１の自己位置を推定して全方向移動ロボット１を走行させるのではなく、走行路の路面に設置された磁気テープ（図示せず）に沿って全方向移動ロボット１を走行させる。

図８において、本実施形態の走行制御装置１０Ａは、上記の第１実施形態における地図データ記憶部１４に代えて、磁気センサ２５及びジャイロセンサ２６を備えている。磁気センサ２５は、走行路の路面に設置された磁気テープを検出する。ジャイロセンサ２６は、全方向移動ロボット１の傾き角を検出する傾き角検出部である。

また、走行制御装置１０Ａは、上記の第１実施形態におけるコントローラ１５に代えて、コントローラ１５Ａを備えている。コントローラ１５Ａは、走行制御部１６Ａと、下り坂検知部１７Ａと、上記の向き設定部１８、障害物判定部１９及び停止制御部２０とを有している。

走行制御部１６Ａは、指示スイッチ１２により全方向移動ロボット１の自律走行の開始が指示されると、磁気センサ２５の検出データに基づいて、全方向移動ロボット１を走行させるように走行モータ１１を制御する。具体的には、走行制御部１６Ａは、磁気センサ２５の検出データに基づいて全方向移動ロボット１の自己位置を推定し、全方向移動ロボット１を目的地に向かって走行させるように走行モータ１１を制御する。

下り坂検知部１７Ａは、ジャイロセンサ２６により検出された全方向移動ロボット１の傾き角に基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行するかどうかを検知する。具体的には、下り坂検知部１７Ａは、全方向移動ロボット１の傾き角に基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行しているかどうかを判断する。また、下り坂検知部１７Ａは、全方向移動ロボット１の傾き角に基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを下りきったかどうかを判断する。

図９は、コントローラ１５Ａにより実行される走行制御処理の手順を示すフローチャートであり、図５に対応している。

図９において、コントローラ１５Ａは、まず全方向移動ロボット１を４輪駆動状態で走行させるように走行モータ１１を制御する（手順Ｓ１２１）。続いて、コントローラ１５Ａは、全方向移動ロボット１の自己位置に基づいて、全方向移動ロボット１が目的地に到達したかどうかを判断する（手順Ｓ１２２）。

コントローラ１５Ａは、全方向移動ロボット１が目的地に到達していないと判断したときは、ジャイロセンサ２６の検出値を取得する（手順Ｓ１２３）。そして、コントローラ１５Ａは、ジャイロセンサ２６の検出値に基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行しているかどうかを判断する（手順Ｓ１２４）。コントローラ１５Ａは、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行していないと判断したときは、上記の手順Ｓ１２２を再度実行する。

コントローラ１５Ａは、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行していると判断したときは、全方向移動ロボット１を４５度だけ旋回させるように走行モータ１１を制御する（手順Ｓ１２５）。続いて、コントローラ１５Ａは、全方向移動ロボット１を２輪駆動状態で走行させるように走行モータ１１を制御する（手順Ｓ１２６）。

続いて、コントローラ１５Ａは、ジャイロセンサ２６の検出値を取得する（手順Ｓ１２７）。そして、コントローラ１５Ａは、ジャイロセンサ２６の検出値に基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを下りきったかどうかを判断する（手順Ｓ１２８）。コントローラ１５Ａは、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを下りきっていないと判断したときは、上記の手順Ｓ１２７を再度実行する。

コントローラ１５Ａは、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを下りきったと判断したときは、全方向移動ロボット１を４５度だけ旋回させるように走行モータ１１を制御し（手順Ｓ１２９）、上記の手順Ｓ１２１を再度実行する。

コントローラ１５Ａは、手順Ｓ１２２で全方向移動ロボット１が目的地に到達したと判断したときは、全方向移動ロボット１の走行を停止させるように走行モータ１１を制御し（手順Ｓ１３０）。本処理を終了する。

ここで、走行制御部１６Ａは、上記の手順Ｓ１２１，Ｓ１２２，Ｓ１２６，Ｓ１３０を実行する。下り坂検知部１７Ａは、上記の手順Ｓ１２３，Ｓ１２４，Ｓ１２７，Ｓ１２８を実行する。向き設定部１８は、上記の手順Ｓ１２５，Ｓ１２９を実行する。

以上のように本実施形態においても、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行することが検知されると、全方向移動ロボット１の向きは、４つの車輪３のうち対向する２つの車輪３が駆動される２輪駆動状態の向きに設定される。そして、全方向移動ロボット１は、下り坂Ｓを２輪駆動状態で走行する。このため、上記の第１実施形態と同様に、下り坂Ｓにおける全方向移動ロボット１の停止距離を短縮することができる。

また、本実施形態では、全方向移動ロボット１の傾き角に基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行しているかどうかが判断される。従って、地図データを使用しないで全方向移動ロボット１を自律走行させる場合でも、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行するかどうかを検知することができる。

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記の第１実施形態では、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓの手前に達したときに、下り坂Ｓの手前において全方向移動ロボット１の向きが４輪駆動状態の向きから２輪駆動状態の向きに切り換えられているが、特にそのような形態には限られない。例えば、地図データ記憶部１４に記憶された地図データに基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行しているかどうかを判断し、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行している途中で、全方向移動ロボット１の向きを４輪駆動状態の向きから２輪駆動状態の向きに切り替えてもよい。

また、上記実施形態では、全方向移動ロボット１の自律走行開始地点が平地であることから、まず全方向移動ロボット１は４輪駆動状態で走行し、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓに差し掛かると、全方向移動ロボット１の向きが４輪駆動状態の向きから２輪駆動状態の向きに切り替えられているが、特にそのような形態には限られない。例えば、全方向移動ロボット１の自律走行開始地点が下り坂Ｓの途中または下り坂Ｓの手前である場合は、全方向移動ロボット１をその場旋回させたり、全方向移動ロボット１を走行させながら旋回させることで、全方向移動ロボット１の向きを２輪駆動状態の向きに設定してから、全方向移動ロボット１を２輪駆動状態で走行させてもよい。

また、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓに差し掛かるまで、全方向移動ロボット１を２輪駆動状態で走行させてもよい。この場合には、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓに差し掛かっても、全方向移動ロボット１を旋回させなくて済む。

また、上記実施形態では、全方向移動ロボット１の目的地も平地であるが、特にその形態には限られず、全方向移動ロボット１の目的地が下り坂または上り坂であってもよい。全方向移動ロボット１の目的地が下り坂である場合でも、全方向移動ロボット１を短い距離で目的地に停止させることができる。

また、上記実施形態では、レーザセンサ１３により全方向移動ロボット１の進行方向Ａに障害物Ｘが存在するかどうかが検知されているが、特にその形態には限られず、カメラ等を用いて全方向移動ロボット１の進行方向Ａに障害物Ｘが存在するかどうかを検知してもよい。

また、上記実施形態では、レーザセンサ１３の検出データによるＳＬＡＭ手法または磁気テープを用いて、全方向移動ロボット１の自己位置が推定されているが、特にそのような形態には限られない。全方向移動ロボット１の自己位置を推定する手法としては、例えばカメラの画像データによるＳＬＡＭ手法、全方向移動ロボット１の移動量及び移動方向を検出するオドメトリセンサ、或いは全方向移動ロボット１の角速度及び加速度を計測する慣性計測ユニット（ＩＭＵ）等を用いてもよい。

カメラの画像データによるＳＬＡＭ手法を採用する場合は、上記の第１実施形態と同様に、地図データに基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行するかどうかを検知する。オドメトリセンサまたは慣性計測ユニットを採用する場合は、自己位置の推定に地図データが使用されないため、上記の第２実施形態と同様に、ジャイロセンサ２６により検出された全方向移動ロボット１の傾き角等に基づいて、全方向移動ロボット１が下り坂Ｓを走行しているかどうかを検知する。

また、上記実施形態は、荷物Ｍを搬送する全方向移動ロボット１の自律走行を制御する走行制御装置であるが、本発明は、荷物Ｍの搬送以外にも、４つの車輪を有し全方向に移動可能な全方向移動体であれば適用可能である。

１…全方向移動ロボット（全方向移動体）、３…車輪、１０，１０Ａ…走行制御装置、１１…走行モータ、１３…レーザセンサ（障害物検知部）、１４…地図データ記憶部、１６，１６Ａ…走行制御部、１７，１７Ａ…下り坂検知部、１８…向き設定部（設定部）、１９…障害物判定部（障害物検知部）、２０…停止制御部、２６…ジャイロセンサ（傾き角検出部）、Ａ…進行方向、Ｓ…下り坂、Ｘ…障害物。

Claims (6)

1. ４つの車輪を有し全方向に移動可能な全方向移動体の走行制御装置において、
   前記４つの車輪をそれぞれ独立に回転駆動する４つの走行モータと、
   前記全方向移動体を走行させるように前記走行モータを制御する走行制御部と、
   前記全方向移動体が下り坂を走行するかどうかを検知する下り坂検知部と、
   前記全方向移動体の向きを設定する設定部とを備え、
   前記設定部は、前記下り坂検知部により前記全方向移動体が前記下り坂を走行することが検知されたときは、前記全方向移動体の向きを前記４つの車輪のうち対向する２つの車輪が駆動される２輪駆動状態の向きに設定し、
   前記走行制御部は、前記設定部により前記全方向移動体の向きが前記４つの車輪が駆動される４輪駆動状態の向きに設定されたときは、前記全方向移動体を前記４輪駆動状態で走行させるように前記走行モータを制御し、前記設定部により前記全方向移動体の向きが前記２輪駆動状態の向きに設定されたときは、前記全方向移動体を前記２輪駆動状態で走行させるように前記走行モータを制御する全方向移動体の走行制御装置。
2. 前記設定部は、前記全方向移動体が前記４輪駆動状態で走行しているときに、前記下り坂検知部により前記全方向移動体が前記下り坂を走行することが検知されると、前記全方向移動体を旋回させることで前記全方向移動体の向きを前記４輪駆動状態の向きから前記２輪駆動状態の向きに切り替えるように前記走行モータを制御する請求項１記載の全方向移動体の走行制御装置。
3. 前記全方向移動体が走行するエリアの地図データを記憶する地図データ記憶部を更に備え、
   前記下り坂検知部は、前記地図データ記憶部に記憶された前記地図データに基づいて、前記全方向移動体が前記下り坂を走行するかどうかを検知する請求項１または２記載の全方向移動体の走行制御装置。
4. 前記下り坂検知部は、前記地図データに基づいて、前記全方向移動体が前記下り坂の手前に達したかどうかを判断し、
   前記設定部は、前記全方向移動体が前記４輪駆動状態で走行しているときに、前記下り坂検知部により前記全方向移動体が前記下り坂の手前に達したと判断されると、前記下り坂の手前において前記全方向移動体を旋回させることで前記全方向移動体の向きを前記４輪駆動状態の向きから前記２輪駆動状態の向きに切り替えるように前記走行モータを制御する請求項３記載の全方向移動体の走行制御装置。
5. 前記全方向移動体の傾き角を検出する傾き角検出部を更に備え、
   前記下り坂検知部は、前記傾き角検出部により検出された前記全方向移動体の傾き角に基づいて、前記全方向移動体が前記下り坂を走行しているかどうかを検知する請求項１または２記載の全方向移動体の走行制御装置。
6. 前記全方向移動体の進行方向に障害物が存在するかどうかを検知する障害物検知部と、
   前記下り坂検知部により前記全方向移動体が前記下り坂を走行していることが検知されたときに、前記障害物検知部により前記全方向移動体の進行方向に前記障害物が存在することが検知されると、前記全方向移動体の走行を停止させるように前記走行モータを制御する停止制御部とを更に備える請求項１～５の何れか一項記載の全方向移動体の走行制御装置。

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