JP4020749B2

JP4020749B2 - 搬送ロボット

Info

Publication number: JP4020749B2
Application number: JP2002305069A
Authority: JP
Inventors: 修徳見; 高晴黒川
Original assignee: Secom Co Ltd
Current assignee: Secom Co Ltd
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2022-10-18
Also published as: JP2004136418A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現金・有価証券類・宝石・薬品などの重要物を安全に搬送する重要物搬送システムに関し、特に、搬送を担当する者（搬送者）を支援する重要物の搬送ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、現金等の搬送は、２人以上の警備員が護送しながら、ジュラルミンケースや鞄に収納して搬送していた。この搬送中において、賊に襲われる危険性が最も高くなるのは、現金輸送車から金融機関等の店舗内までのオープンスペースを搬送している最中である。すなわち、現金輸送車は駐車場や道路上に駐車されるため、金融機関の店舗内までの搬送の間は、一般公衆でもジュラルミンケースや鞄に近づくことが可能となり、非常に危険性が高くなる。特開平８−１５０９３６公報には、強盗することが難しく、たとえ強盗にあっても容易に持ち運びができず、かつ事故にあっても容易に検知することができる現金輸送システムが提案されている。この従来の現金輸送システムは、現金を収納する容器が少人数で持ち運びできない重さとし、現金の積み降ろしを建物内にてできる構造とするなどして、搬送中の強盗からの脅威を回避しようとしている（特許文献１）。しかし、従来の現金収納容器は、少人数で持ち運ぶことを困難にする構造としており、警備員が現金収納容器を搬送するときにも、非常な労力が必要となる。このため、搬送中には、多くの人数を要する上に、作業中の周囲への注意が散漫となり、効率的に危険を回避できないという問題がある。また、一般に、金融機関の全ての店舗等にて、現金輸送車を建物内部まで乗入可能とするのは困難であり、かかる現金収納容器の使用はかなり限定された場合になる。このため、現金輸送車を内部に入れることができない場合は、駐車場や道路上から金融機関の店舗内までの間の運搬作業に長時間が必要となるので、却って危険度が増大するおそれがある。警備員を認識して自動的に追尾できる搬送ロボットを使用して警備員が周囲を十分警戒しつつ、重要物を安全に搬送することが考えられる。
ところで、搬送ロボットの搬送経路には、階段が存在することがある。従来、自立移動ロボットにおいては、テレビカメラ等の撮影手段にて撮影された画像に対し、高度な画像処理を施して画像に現れる形状に基づいて、階段の有無を認識するものが提案されている（特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１５０９３６号公報
【特許文献２】
特開昭５９−７９３７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
搬送ロボットは搬送者を測距センサ等にて認識して追尾走行するが、走行経路中に階段が含まれる場合には、搬送者が手動で搬送ロボットを操作して階段を昇降させる必要があり、搬送者に隙が生じ効率的な危険回避を行うことができないという問題がある。また、自立移動ロボットのように画像処理を施すことにより階段を認識させる場合、搬送ロボットに高度な知能処理が要求されるとともに、高速な演算機や多量の記憶部が必要となるなど走行速度面及びコスト面において不利になるという問題があった。
そこで、本発明では走行経路中に階段が含まれる場合であっても、階段の認識を簡易に行えるとともに、搬送者の手を煩わせることなく階段を走行できる搬送ロボットの実現を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本願発明は、搬送対象物を搭載可能な走行部と、撮影部にて前方を撮影した画像から搬送者の画像領域を抽出する画像処理手段と、前方を走査して前方の物体までの一次元距離データを取得する測距部と、前記画像処理手段が抽出した前記搬送者の画像領域と同一方向の前記一次元距離データから搬送ロボットに対する前記搬送者の相対位置を算出する距離データ処理手段と、前記搬送者の相対位置の変化に応じて該搬送者を追尾しつつ走行するように前記走行部を制御する制御部とを備え、前記距離データ処理手段は、前方の走査結果である前記一次元距離データにおいて、鉛直方向に直線的に連続することを示す距離データが、前記搬送者の相対位置より奥行き側に複数検出され、かつ当該鉛直方向に直線的に連続することを示す複数の距離データが互いに等距離である場合に、上り階段が存在すると判定する搬送ロボットを提供する。
また、好ましくは、前記距離データ処理手段は、前方の走査結果である前記一次元距離データにおいて、奥行き方向に直線的に連続することを示す距離データが、前記搬送者の相対位置より奥行き側に複数検出され、かつ当該奥行き方向に直線的に連続することを示す複数の距離データが互いに等距離である場合に、下り階段が存在すると判定する。
かかる搬送ロボットによれば、一次元距離データにて階段を自動認識することが可能となるため、搬送者が周囲の警戒に専念することができる。また、階段の認識に必要とするのは一次元距離データであるため、認識処理が容易に行える。また、鉛直方向の一次元距離データに現れる階段の特徴を容易に認識することができる。
さらに、好ましくは、前記測距部は、前方を鉛直方向に走査して前方の物体までの一次元距離データを取得する第一測距部と、前方を水平方向に走査して前方の物体までの一次元距離データを取得する第二測距部とを備え、前記距離データ処理手段は、前記第二測距部が取得した前記一次元距離データにより、前記搬送者の相対位置より奥行き側であって該搬送者の水平方向左右となる位置に、互いに等距離で水平方向に直線的に連続することを示す距離データが検出されたことを条件に、前記階段の存在を判定する。
かかる搬送ロボットによれば、搬送者を追尾しつつ、追尾対象である搬送者と水平方向に現れる階段の特徴に基づき階段を容易に認識することができる。また、かかる構成により、水平方向及び鉛直方向の一次元距離データを組み合わせて、より確実に階段の認識を行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる搬送ロボットを現金輸送システムに用いた例を説明する。図１は、現金輸送システムの構成図である。現金輸送システムは、金融機関の本店６から複数の支店７へ必要な現金、有価証券、各種債券などの重要物を集配送するシステムである。現金輸送システムは、重要物の搬送を担当する警備員２と、重要物を収納及び運搬する搬送ロボット１とから構成される。
警備員２は、搬送ロボット１が警備員２を容易に追尾できるように回帰反射材２２を織り込んだ警備服を着用し、搬送ロボット１に対して種々の指示を出すためのリモコン２１を所持している。図２は、制服着用時の警備員２と、リモコン２１の外観を示す。警備員２の制服には、回帰反射材２２が織り込まれており、後述する撮影部１６から照射される照明光を回帰反射する。このため、撮影部１６にて照明を投光しているときに撮影された画像において、回帰反射材が高輝度になる。また、リモコン２１は、液晶表示部２１１と各種信号を送出させる操作部２１２を具備しており、警備員２が搬送ロボット１に指示を与え、搬送ロボット１からの映像や現時点の状態などを表示する。なお、簡単化のため図示していないが、無線にて搬送ロボット１との通信を行う手段を有している。
一方、搬送ロボット１は、階段の上り／下り、及び平坦な道を走行するため車輪とクローラユニットとを有する走行部１８を具備し、重要物を収納する重要物収納庫１５を搭載している。また、搬送ロボット１は、測距センサ技術や画像処理技術を応用して、自立して警備員２を追尾しながら走行する。なお、搬送ロボットは、現金輸送車３への上り／下りを現金輸送車３の荷室から地上への移動に階段を用いる。
【０００７】
次に、現金輸送システムの概略動作について説明する。先ず、金融機関の本店６において、警備員２は、各支店７に搬送する現金等を重要物収納庫１８に収納する。警備員２がリモコン２１を操作して、搬送ロボット１を追尾モードに設定する。この追尾モードでは、搬送ロボット１が警備員２と約１ｍ程の間隔を保ちながら警備員２の後を追尾する。警備員２が、現金輸送車３の荷室への階段３１前まで搬送ロボット１を誘導すると、搬送ロボット１は階段３１を認識し走行部１８を車輪からクローラユニットに切替えて階段３１を上り現金輸送車３に乗車する。そして、警備員２は、リモコン２１を操作し、搬送ロボット１の追尾モードを終了し、待機モードに設定する。
その後、警備員２は、本店６から現金輸送車３を運転して、金融機関の支店７の駐車場まで移動する。支店７の駐車場では、警備員２が、リモコン２１を操作し、搬送ロボット１を追尾モードに設定する。搬送ロボットは階段３１を下り現金輸送車３から降車する。降車が完了すると、警備員２は、支店７駐車場から支店７内に進む。なお、支店７までの途中に階段が存在する場合は搬送ロボットが階段を認識し走行部１８を車輪からクローラユニットに切替えて階段を上り／下りする。そして平坦な道になると走行部１８をクローラユニットから車輪に切替えて走行する。
【０００８】
警備員２は、現金等を自ら持つ必要が無いので、強盗の危険など周囲への警戒を十分行いながら支店７内に入る。搬送ロボット１は、現金等を搭載して警備員２を追尾しながら支店７内に入る。支店７内の安全な場所にて警備員２は、リモコン２１を操作して搬送ロボット１を待機モードに設定する。警備員２は、搬送ロボット１に対して、収納庫制御信号をリモコン２１から送信する。搬送ロボット１は、収納庫制御信号を受信した後に音声入力を受けると、当該音声が重要物収納庫１５を制御する権限を有する者の音声か否かを照合を行う。ここで、権限者の音声であれば、重要物収納庫１５の扉を開放する。ここで、権限を有する者は、搬送を担当している警備員２であっても良いし、各支店７の担当者としても良い。警備員２は、開放された重要物収納庫１５から配送目的である現金等を取出し、支店７の担当者に渡す。また、集金した現金を重要物収納庫１５に収納する。収納が完了すると、再度リモコン２１を操作し、搬送ロボット１の重要物収納庫１５を閉扉及び施錠する。
再び、警備員２は、搬送ロボット１を追尾モードに設定し、支店７の駐車場に向かう。支店７駐車場にて現金輸送車３内まで搬送ロボット１を誘導し、追尾モードを終了させ待機モードに設定する。かかる一連の動作を各支店７にて行い、最後に本店６に戻る。
【０００９】
現金等の重要物を搬送している最中に、搬送ロボットが強盗に襲われた場合の動作について説明する。強盗に襲われると、警備員２は搬送ロボット１を気にせずに、自らの身の安全を確保する。そもそも、本システムの場合、警備員２は、現金等を直接手に持っておらず身軽な状態にあり、常に周囲を警戒しているので、従来よりも安全確保が容易である。また、搬送ロボット１は、堅牢な構造であり、且つ、高重量のため、強盗は搬送ロボット１を持ち去ることは非常に困難となる。更に、警備員２のリモコン２１により、威嚇動作を行う。即ち、警備員２のリモコン２１操作によってスタンガン１４を動作させ、強盗が搬送ロボット１を触れようとすると、電気ショックを与える。スピーカ１３から高音量を発生させ、周囲に強盗の存在を明らかできる。強盗は、搬送ロボット１を触れることすらできず、退散することとなる。
【００１０】
以下、搬送ロボット１について、図を参照して詳細に説明する。図３は、搬送ロボットの外観イメージ図である。図４は、搬送ロボット１の全体機能ブロックを示す図である。
搬送ロボット１は、画像や各種コマンドを無線信号として送受信する通信部１１、警備員２等の音声を入力するためのマイク１２、威嚇や音声ガイダンスを行うためのスピーカ１３、強盗に電気的な衝撃を加えるためのスタンガン１４、重要物を収納する重要物収納庫１５、搬送ロボット１の前方及び周辺を撮影する一又は複数のＣＣＤカメラ及び照明からなる撮影部１６、搬送ロボット１の前方を走査して物体までの距離を計測する前方水平測距センサ１７ａ及び前方鉛直測距センサ１７ｂ、搬送ロボット１の側方の所定距離内に障害物の有無を検出する側方センサ１９、搬送ロボット１の傾斜度を検出する傾斜センサ１０９、階段の昇降を可能とするクローラユニットと平地走行に用いる車輪とからなる走行部１８、及びこれらを制御する制御部１０とから構成されている。なお、本実施の形態では、前方水平測距センサを搬送ロボット１幅方向中央部、前方鉛直測距センサ１７ｂは、搬送ロボット１幅方向両端部に配置する構成としている。
【００１１】
通信部１１は、監視センタ４及び警備員２との間にて、指示信号や画像などの状態情報を無線信号にて送受信する空中線である。すなわち、撮影部１６にて撮影した画像や異常発生信号を携帯電話回線やＰＨＳ等の無線回線５を介して監視センタ４に通報し、監視センタ４からの種々の遠隔制御コマンドの受信をする。また、警備員２の所持するリモコン２１との間にて直接無線信号を送信又は受信することができる。
重要物収納庫１５は、金庫と同様な構造を有しており、衝撃に強く破壊行為、扉のこじ開け行為などに十分な強度を有している。また、重要物収納庫１５の扉は、特定の権限を有する者の音声認証がされなければ解錠できない。このため、重要物収納庫１５は、数百Ｋｇにもなり非常に質量が大きく、強盗が重要物収納庫の扉を開けて重要物を強奪するのが困難になっている。加えて、スタンガン１４は、搬送ロボット１の周辺部に複数設置されており、強盗が搬送ロボット１に触れるのを阻止し、触れた場合に電気ショックを与える。
制御部１０は、無線通信手段１０１、音声処理手段１０２、威嚇制御手段１０３、収納庫制御手段１０４、画像処理手段１０５、距離データ処理手段１０６、走行制御手段１０７、及び重心制御手段１０８とから構成されている。
【００１２】
無線通信手段１０１は、通信部１１を介して警備員２の所持するリモコン２１からの受信した信号を他の手段に対して伝達する。また、監視センタ４からの携帯電話網５・通信部１１を介して受信する各種コマンドを受信し、他の手段に対して伝達する。或いは、撮影部１６から撮影した画像や非常信号を監視センタ４に通報する。
音声処理手段１０２は、マイク１２から入力される音声を処理し、話者認識及び音声認識を行う。話者認識とは、重要物保管庫１５の開閉をする権限を有する者の予め登録した声紋情報と、入力された音声の声紋情報とを照合し、同一人物の音声であるか否かを判定する。ここで、予め登録される声紋情報は、搬送を担当している警備員２一人のものであっても良いし、他の警備員２や金融機関の担当者など複数人のものであっても良い。音声認識とは、入力された音声が予め登録されている音声との一致を判定し、音声の意味を認識する処理である。本実施の形態では、「扉オープン」または「扉クローズ」の２種類の音声を認識する。このように、話者認識及び音声認識を行った結果を収納庫制御手段１０４等にて使用する。
威嚇制御手段１０３は、スピーカ１３及びスタンガン１４を制御する。すなわち、強盗に襲われた場合に、警備員２がリモコン２１を操作して送信された非常信号を通信部１１から受信すると、スピーカ１３から高音量の威嚇音を発するとともに、スタンガン１４の電源をＯＮに制御する。また、監視センタ４からの威嚇停止信号を受信するまで、威嚇制御を継続する。
【００１３】
収納庫制御手段１０４は、重要物収納庫１５に対して、扉の開放又は閉鎖の制御を実行する。収納庫制御手段１０４の制御フローについて図５を参照して説明する。先ず、重要物収納庫１５の制御は、警備員２が所持するリモコン２１からの収納庫制御信号の受信により開始される。収納庫制御手段１０４は、収納庫制御信号を受信すると１分間のタイマーが起動する。そして、搬送ロボット１が現在待機モードに設定されているか否かを判定し（Ｓ５１０）、待機モードに設定されていれば音声入力を待つ（Ｓ５１１）。一方、待機中でなければ、搬送ロボット１が移動中のため、収納庫制御を行うことなく処理を終了させる（Ｓ５１０「いいえ」）。これにより、搬送ロボット１が走行中に誤って、重要物収納庫１５の扉が制御されることを防止する。音声入力が１分間のタイマー計時中に無かった場合にも、収納庫制御を終了させる（Ｓ５１２「はい」）。次に、音声入力があると（Ｓ５１１「はい」）、話者認証処理（Ｓ５１３）を音声処理手段１０２にて実行する。話者認証処理（Ｓ５１３）にて、重要物収納庫１５を制御する権限の有する正規な者の音声であるか判定する（Ｓ５１４）。
【００１４】
ここで、正規な者の音声であれば（Ｓ５１４「はい」）、音声認識処理（Ｓ５１５）に進み、正規な者の音声でないと判定すると（Ｓ５１４「いいえ」）収納庫制御処理を終了させる。これにより、声紋というバイオメトリクス情報を用いて重要物収納庫１５を制御する権限管理を厳格に行うことが可能となる。つまり、強盗に襲われても、警備員２の音声を登録していなければ、重要物収納庫１５を制御できないので、重要物のみを盗まれる危険性が少なくなる。警備員２の音声を登録しておいても、警備員２は搬送ロボット１と離れた状態で、且つ、周囲を警戒しながらの搬送が可能なので、搬送ロボット１とともに捕らわれる可能性は低い。更に、音声を使用するので警備員２に危害を加えると、強盗が重要物収納庫１５を開放できないので、危害を加えられる可能性も低くなる。
【００１５】
音声認識処理では、入力された音声が「扉オープン」であるか否かを音声処理手段１０２にて判定する（Ｓ５１６）。そして、「扉オープン」であれば、重要物収納庫１５の扉を開放させる（Ｓ５１７）。すなわち、収納庫制御手段１０４は、音声処理手段１０２より開放信号を受けると、重要物収納庫１５扉部を施錠状態から解錠状態とし、電動アクチュエータを駆動させて重要物収納庫１５扉の開放を行う。
他方、「扉オープン」でなければ、「扉クローズ」であるか否かを判定する（Ｓ５１８）。「扉クローズ」であれば、扉の閉鎖制御を行う（Ｓ５１９）。すなわち、収納庫制御手段１０４は、音声処理手段１０２より閉鎖信号を受けると、電動アクチュエータを駆動させて重要物収納庫１５扉を閉鎖し、重要物収納庫１５扉部を解放状態から施錠状態とする。
なお、「扉オープン」でも「扉クローズ」でもない場合は（Ｓ５１８「いいえ」）、意味不明であるので収納庫制御処理を終了させる。
【００１６】
次に、画像処理手段１０５について説明する。画像処理手段１０５は、撮影部１６の照明及び撮影のタイミング制御、撮影された画像から警備員２を抽出する処理を行う。すなわち、照明の点灯時と消灯時との画像を読み込み、両画像の差分画像を生成する。かかる差分画像に基づき、警備員２の画像領域を特定しラベリングする。また、ラベリングされた画像領域の実空間上における搬送ロボット１との相対位置を算出する。この処理を繰り返し、ラベリングされる画像領域を順次トラッキングする。このようにして、搬送ロボット１と警備員２との位置関係を画像処理によって随時算出し、走行制御手段１０７に提供する。また、撮影された画像を圧縮処理し、図示していない画像記憶部に記憶させる。
【００１７】
距離データ処理手段１０６は、前方水平測距センサ１７ａから入力される一次元の距離データに基づき、後述する警備員２として認識された一塊の距離データをラベリングし、ラベリングされた一塊の距離データの実空間上における搬送ロボット１との相対位置を算出する。この処理を繰り返し、ラベリングされる距離データを順次トラッキングする。また、距離データ処理手段１０６は、前方水平測距センサ１７ａと前方鉛直測距センサ１７ｂとから入力される一次元の距離データに基づき、搬送ロボット１の進行方向に階段が存在するか否かを判定する。このようにして、搬送ロボット１と警備員２との位置関係及び階段の存在の有無を距離データに基づき随時算出し、走行制御手段１０７に提供する。
走行制御手段１０７は、画像処理手段１０５、距離データ処理手段１０６、側方測距センサ１９、図示しない各種姿勢センサなどに基づき、走行部１８の車輪及びクローラの制御及び切替や補助輪の制御を行う。
重心制御手段１０８は、傾斜センサ１０９より得られる搬送ロボット１の傾斜度に応じて、機体を前後にスライドさせて搬送ロボットの走行に適した位置へ重心を変移させる。
【００１８】
ここで、図６を参照して、走行制御手段１０７での追尾処理について説明する。
追尾モードは、警備員２が搬送ロボット１の正面に立ち、リモコン２１から送信された追尾開始信号を受信することにより開始する。追尾モードに設定されると、距離データ処理手段１０６及び画像処理手段１０５にて、画像領域及び一塊の距離データから追尾する警備員２をラベリングすることにより認識する（Ｓ６１０）。具体的には、距離データ処理手段１０６では、前方水平測距センサ１７aにて収集される搬送ロボット１の正面から左右４５度の範囲にある物体の内、直近の同一物体とされる一塊の距離データをラベリングする。また、画像処理手段１０５では、搬送ロボット１の前方に照明を照射した画像と照明を照射していない画像の両方を取り込み、両画像の差分画像を抽出する。ここで、抽出される差分画像は、警備員２が着用している回帰反射材２２の画像が高輝度になる。この高輝度となった領域を一塊の画像データとしてラベリングする。そして、ラベリングされた距離データ及び画像データとが、略同一方向に存在していると、それぞれの一塊のデータ群を警備員２として認識する。ここで、警備員２と認識できない場合は、認識できるまでかかる処理を繰り返す。警備員２を認識できると、その旨をスピーカ１３から音声にて警備員２に知らせる。
【００１９】
次に、ラベリングされた一塊の距離データの追尾処理を開始する。すなわち、前方水平測距センサ１７aからの所定時間ごとに距離データを取得し、先にラベリングした一塊の距離データに類似するトラッキング候補となる一塊の距離データを警備員候補Ａとして抽出する処理を行う（Ｓ６１１）。警備員候補Ａが抽出できたか否かを判定する（Ｓ６１２）。警備員候補Ａが抽出できなければ（Ｓ６１２「なし」）、前方水平測距センサ１７aのサーチエリアを拡大する（Ｓ６１３）。拡大したサーチエリアにて再度警備員候補Ａの抽出を行う。ここで、サーチエリアの拡大が、図３に示すように最大値（例えば、左右９０度）になっても警備員候補Ａを抽出できない場合は（Ｓ６１４「はい」）、警備員２を見失ったと判断し走行を停止する（Ｓ６２２）。先ず、前方水平測距センサ１７ａのサーチエリアを例えば左右４５度として警備員２を認識し、警備員２をトラッキングできない場合にサーチエリアを拡大するので、追尾処理の高速化を図ることができる。
【００２０】
他方、警備員候補Ａが抽出できた場合は（Ｓ６１２「あり」）、警備員候補Ａが複数抽出されたか否か判断する。ここで、一つの警備員候補Ａであれば（Ｓ６１５「いいえ」）、その警備員候補Ａの一塊の距離データとしてトラッキングする（Ｓ６１９）。そして、トラッキングした一塊の距離データを走行目標とし、実空間上における相対位置を算出し、その結果に基づいて走行部１８を制御する（Ｓ６２０）。
【００２１】
他方、複数の警備員候補Ａが抽出された場合は（Ｓ６１５「はい」）、画像処理手段１０５にて警備員候補Ｂを抽出する（Ｓ６１６）。そして、警備員候補Ａ及び警備員候補Ｂとの照合をする（Ｓ６１７）。すなわち、警備員候補Ａ及び警備員候補Ｂと搬送ロボット１との相対的方向が所定範囲内での一致する警備員候補Ａを抽出する。ここで、所定範囲内で一致する警備員候補Ａが抽出できない場合（Ｓ６１８「いいえ」）、又は複数抽出された場合には、警備員２が視界から外れた又は追尾対象不明と判断し、安全のため走行を停止する。他方、警備員候補Ａを一つに特定できれば（Ｓ６１８「はい」）、その警備員候補Ａにかかる一塊の距離データをトラッキングし、走行制御する（Ｓ６２０）。このように、距離データ処理手段１０６のみでは、トラッキングを特定できない場合に、画像処理手段１０５による情報にて絞込みができる。これによって、トラッキングミスを防止でき、警備員２を確実に追尾できる。
これら一連の処理を追尾終了信号の受信まで繰り返す（Ｓ６２１「いいえ」）。
そして、追尾終了信号を受信すると走行を停止し（Ｓ６２２）、追尾処理を終了する。走行が停止すると待機モードに設定される。
【００２２】
ここで、走行制御（Ｓ６２０）について説明する。走行制御中、走行制御手段１０７は距離データ処理手段１０６より入力される距離データに基づいて警備員２と約１ｍ程の間隔を保つように走行部１８を制御して警備員２を追尾する。更に、走行制御手段１０７は、警備員２のトラッキング位置が水平測距センサ１７ａのサーチエリア中心となるよう搬送ロボット１の位置を制御する。また、走行中に階段を距離データ処理手段１０６にて検出すると、車輪走行からクローラ走行に切換える。
【００２３】
図７に示すように警備員２が階段近傍に到着したとき、前方水平測距センサ１７ａより入力される距離データにラベリングされている警備員２と略等距離の一塊となる距離データ８１と、距離データ８１より遠距離であり略等距離の連続する距離データ８２を検出する。なお、図８（ａ）では、距離データ８２が距離データ８１の左右にそれぞれ存在している。この距離データ８２、８２の水平方向の長さが所定長（例えば、「１ｍ」）あれば階段と認識するための一つの条件が成立すると判定する。なお、この条件の成立のみによって、階段と認識しても良い。
次に、搬送ロボット１の左右に設けられた前方鉛直測距センサ１７ｂ、１７ｂの何れかまたは両方より入力される距離データが、図８（ｂ）に示す状態であるか否かを監視している。即ち、略等距離の連続８３が複数検出されれば、階段と認識するための一つの条件が成立すると判定する。なお、この条件の成立のみによって、階段と認識しても良い。更に、略等距離の複数の連続８３が、ほぼ等間隔の長さであることを条件に加えることができる。これは、搬送ロボット１の前方に階段が存在すれば、離散的に連続する距離データが存在するという階段の鉛直方向に関する特徴を有していることに基づくものである。
【００２４】
特に、前方鉛直測距センサ１７ｂ，１７ｂにて、図８（ｂ）に示すように、鉛直成分である略等距離の複数の連続８３が奥行き距離に比例するデータを取得した場合に上り階段が存在すると判定し、図８（ｃ）示すように、水平成分となる複数の連続８４が離散的かつ奥行き距離に反比例するデータを取得した場合に下り階段が存在すると判定する。このとき、搬送ロボット１は、警備員２を前方水平測距センサ１７ａのサーチエリア中心にてトラッキングするよう自身の位置を制御しているため、前方鉛直測距センサ１７ｂにて警備員２をトラッキングしてしまうことがなく、前方鉛直測距センサ１７ｂは確実に警備員２の後方を走査することができる。
【００２５】
そして、前方水平測距センサ１７ａ及び前方鉛直測距センサ１７ｂの両方にて階段と認定する条件が成立すると、前方に階段が存在すると認識し、スピーカ１３より音声にて警備員２に報知する。なお、階段認識の精度を犠牲にしても、認識時間を優先したい場合は、前方水平測距センサ１７ａ及び前方鉛直測距センサ１７ｂの何れか一つにて階段と認識するようにしても良い。
搬送ロボット１は、距離データ処理手段１０６及び画像処理手段１０５にて警備員２が階段を進行したことを検出すると、走行制御手段１０７により走行部１８を車輪からクローラユニットに切替えて階段を上り／下りする。そして、平坦な道になると走行制御手段１０７により走行部１８をクローラユニットから車輪に切替えて、警備員２の追尾を再開する。
【００２６】
次に、図９を参照して階段の上り／下り制御について説明する。警備員２は追尾モードにある搬送ロボット１を誘導して階段の手前に到着する（図９（ａ））。
このとき、搬送ロボット１は、前述のように前方水平測距センサ１７ａ及び前方鉛直測距センサ１７ｂ，１７ｂから入力される距離データにより前方に上り階段が存在すると判定しスピーカ１３より音声にて警備員２に報知する。警備員２は搬送ロボット１が階段を認識した旨を確認し階段を上る。このとき、警備員２が階段を進行すると、警備員２は前方水平測距センサ１７aのサーチエリアから消失することとなる。搬送ロボット１は前述のように、サーチエリアの拡大及び画像処理手段１０５により警備員候補の抽出を行う。ここで、画像処理手段１０５にて抽出された警備員候補が画像内中央上方に存在する場合、搬送ロボット１は警備員２が階段を上ったと判断する。そして、搬送ロボット１は階段に進入する。
【００２７】
以下、図１０を用いて搬送ロボット１の階段進行、特に、上り動作について説明する。搬送ロボット１は、階段を走行するため走行制御手段１０７により走行部１８を車輪からクローラユニットへと切替える（Ｓ７１０）（図９（ｂ））。走行部１８がクローラユニットに切り替わると、搬送ロボット１は前方水平測距センサ１７ａより得られる距離データを参照して階段面に垂直となるよう位置調整を行い（Ｓ７１１）階段へと進入する（Ｓ７１２）。
【００２８】
このとき、傾斜センサ１０９が搬送ロボット１の傾斜を検出すると（Ｓ７１３−はい）、傾斜度に応じて機体を前後にスライドさせて重心を制御する。例えば、傾斜角が５°〜２０°であれば（Ｓ７１４−はい）、機体を前方向に１段階スライドさせる（Ｓ７１５）（図９（ｃ））。そして前方水平測距センサ１７ｂより階段の終了が検出されなければ、継続して階段を進行する（Ｓ７１６−いいえ）。搬送ロボット１の傾斜度が変化した場合、例えば傾斜角が２１°〜３５°になったときは（Ｓ７１７−はい）、機体を前方向に更に１段階スライドさせる（Ｓ７１８）（図９（ｄ））。このとき、搬送ロボット１の傾斜角が３６°以上であったときは（Ｓ７１７−いいえ）、搬送ロボット１は進行を中断し緊急停止する。このように、本発明の搬送ロボットは、自身の傾斜度によって重心を変移する構成となっているため安定した昇降動作を行うことができる。
【００２９】
そして、前方鉛直測距センサ１７ｂにより階段の終了、即ち所定距離以上連続する水平面が検出されると（Ｓ７１６−はい）、補助輪により姿勢の安定を保ちながら機体をスライドさせ重心を変移させて（図９（ｅ））、機体を基準位置へと戻す（Ｓ７２０）。階段が終了すると走行部１８をクローラユニットから車輪へと切替えて（Ｓ７２１）（図９（ｆ））再度警備員２の追尾を再開する。また、搬送ロボット１が階段を下降する場合は、上記階段上り動作と逆の動作にて下降する。
【００３０】
このように、本発明による搬送ロボット１によれば、一次元測距センサにて追尾対象となる警備員２のトラッキング、及び搬送ロボット１前方の障害、特に、階段の検出を、複雑な論理を用いることなく容易に行うことができる。また、重心を制御し安定した階段走行を、警備員２の手を煩わせることなく実現可能としているため、警備員２は周囲の警戒に集中することができる。
【００３１】
なお、本実施の形態には記載しなかったが、追尾処理として重要なものとして障害物回避処理、緊急停止処理などがある。これらの処理は、自立走行する搬送ロボット１において種々実用化されているので、ここでの説明は省略する。
また、本実施の形態では、前方水平測距センサ１７ａ及び前方鉛直測距センサ１７ｂは、一次元測距センサにて前方を走査して物体を検出する構成となっていたが、この構成に限定されるものではない。即ち、複数の一次元測距センサを配列させて構成されるセンサアレイであってもよい。
さらに、本実施の形態では前方水平測距センサ１７ａ及び二つの前方鉛直測距センサ１７ｂ，１７ｂを用いる構成となっていたが、前方水平測距センサ１７ａと一つの前方鉛直測距センサ１７ｂにて階段を検出する構成としてもよい。また、前方水平測距センサ１７ａのみで階段を検出する構成としてもよく、前方鉛直測距センサ１７ｂ，１７ｂのみで検出する構成としてもよい。さらに、水平方向及び鉛直方向の中間をなす斜め方向を走査する測距センサを用いて前方を走査し警備員２のトラッキング及び階段の検出を行う構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した現金搬送システムの構成図。
【図２】警備員の服装及びリモコンの外観図。
【図３】搬送ロボットの外観図。
【図４】搬送ロボットの機能ブロック図。
【図５】搬送ロボットの収納庫制御フロー。
【図６】搬送ロボットの走行制御フロー。
【図７】搬送ロボットの階段検出時の外観図。
【図８】前方水平測距センサ及び前方鉛直測距センサの概略検出図。
【図９】搬送ロボットの階段上り時の動作図。
【図１０】搬送ロボットの階段上り時の制御フロー。
【符号の説明】
１・・・搬送ロボット
２・・・警備員
３・・・現金輸送車
４・・・監視センタ
５・・・携帯電話網
１７ａ・・・前方水平測距センサ
１７ｂ・・・前方鉛直測距センサ

Claims

搬送対象物を搭載可能な走行部と、
撮影部にて前方を撮影した画像から搬送者の画像領域を抽出する画像処理手段と、
前方を走査して前方の物体までの一次元距離データを取得する測距部と、
前記画像処理手段が抽出した前記搬送者の画像領域と同一方向の前記一次元距離データから搬送ロボットに対する前記搬送者の相対位置を算出する距離データ処理手段と、
前記搬送者の相対位置の変化に応じて該搬送者を追尾しつつ走行するように前記走行部を制御する制御部とを備え、
前記距離データ処理手段は、前方の走査結果である前記一次元距離データにおいて、鉛直方向に直線的に連続することを示す距離データが、前記搬送者の相対位置より奥行き側に複数検出され、かつ当該鉛直方向に直線的に連続することを示す複数の距離データが互いに等距離である場合に、上り階段が存在すると判定することを特徴とした搬送ロボット。
前記距離データ処理手段は、
前方の走査結果である前記一次元距離データにおいて、奥行き方向に直線的に連続することを示す距離データが、前記搬送者の相対位置より奥行き側に複数検出され、かつ当該奥行き方向に直線的に連続することを示す複数の距離データが互いに等距離である場合に、下り階段が存在すると判定する請求項１に記載の搬送ロボット。
前記測距部は、
前方を鉛直方向に走査して前方の物体までの一次元距離データを取得する第一測距部と、前方を水平方向に走査して前方の物体までの一次元距離データを取得する第二測距部とを備え、
前記距離データ処理手段は、
前記第二測距部が取得した前記一次元距離データにより、前記搬送者の相対位置より奥行き側であって該搬送者の水平方向左右となる位置に、互いに等距離で水平方向に直線的に連続することを示す距離データが検出されたことを条件に、前記階段の存在を判定する請求項１又は請求項２の何れかに記載の搬送ロボット。