JP7007039B2

JP7007039B2 - 移動体制御装置

Info

Publication number: JP7007039B2
Application number: JP2017196782A
Authority: JP
Inventors: 裕康馬場; 智成伊神
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2022-01-24
Anticipated expiration: 2037-10-10
Also published as: JP2019070952A

Description

本発明は、移動体制御装置に関する。

従来、特許文献１に記載されているように、自律して走行し、搬送物を搬送する移動体制御装置が知られている。

特開２０１７－１２３０６５号公報

特許文献１の構成では、２つの障害物の間を移動体が通過するとき、２つの障害物を認識可能な範囲まで、移動体の向きを進行方向から９０度変更する。移動体の向きを変更しつつ、移動体が進行した後に移動体の向きを戻し、２つの障害物が認識される。２つの障害物の間の距離が安全に進行できる通路幅より大きいとき、移動体が２つの障害物の間を通過する。

一方、工場等において、部品等の搬送物を移動体が搬送するとき、搬送物によって、縦横比が異なる。このため、移動体の向きを変更するだけでは、歩行者等の移動する通行物は、移動体を回避できない虞がある。

本発明の目的は、通行物との接触を回避しやすい移動体制御装置を提供することにある。

本発明の移動体制御装置は、移動部（２０）、環境認識部（３０）、移動制御部（６０）、および、モニタ（４０）もしくは操作部（５０）を備える。
移動部は、通路（１、３）を移動可能である。
環境認識部は、移動部に対して前後、左右または天地側の通行物（２５）を検出可能である。
移動制御部は、環境認識部が通行物を検出したとき、移動部の向きを変更する。
モニタは、移動部に設けられ、移動制御部により移動部の向きが変更されたとき通行物に対向し、移動部の状態を表示可能である。操作部は、移動部に設けられ、移動制御部により移動部の向きが変更されたとき通行物に対向し、移動制御部による移動部の制御を変更可能である。
移動制御部は、モニタもしくは操作部が移動部の中心線（Ｏ）に対して通行物側に向く方向に移動部を回転させる過程を経て、通路の幅方向における移動部の長さが最小となるように、移動部の向きを変更する。
この構成により、通行物が移動できる通路の範囲が大きくなる。このため、通行物と移動体制御装置との接触が回避されやすくなる。

第１実施形態による移動体制御装置の斜視図。第１実施形態による移動体制御装置の天側から見た模式図。第１実施形態による移動体制御装置の移動制御部の制御を説明するためのフローチャート。第１実施形態による移動体制御装置において、搬送部幅が移動部幅より大きく、障害物が右側にいたときの移動制御部の制御を説明するための模式図。第１実施形態による移動体制御装置において、搬送部幅が移動部幅より大きく、障害物が左側にいたときの移動制御部の制御を説明するための模式図。第１実施形態による移動体制御装置において、搬送部幅が移動部幅より小さく、障害物が右側にいたときの移動制御部の制御を説明するための模式図。第２実施形態による移動体制御装置の移動制御部の制御を説明するためのフローチャート。第２実施形態による移動体制御装置において、搬送部幅が移動部幅より大きく、障害物が右側にいたときの移動制御部の制御を説明するための模式図。第２実施形態による移動体制御装置において、搬送部幅が移動部幅より大きく、障害物が左側にいたときの移動制御部の制御を説明するための模式図。第２実施形態による移動体制御装置において、搬送部幅が移動部幅より小さく、障害物が右側にいたときの移動制御部の制御を説明するための模式図。他の実施形態による移動体制御装置の移動制御部の制御を説明するための模式図。

以下、本発明の実施形態による移動体制御装置を図面に基づいて説明する。複数の実施形態の説明において、実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明する。本実施形態という場合、複数の実施形態を包括する。
本実施形態の移動体制御装置は、例えば、通路１を有する工場に設けられており、搬送物２を搬送する。

（第１実施形態）
図１に示すように、移動体制御装置１１は、移動部２０、環境認識部３０、モニタ４０、操作部５０および移動制御部６０を備える。
移動部２０は、通路１を移動可能であり、積載部２３、４つの車輪２１および電動機２２を有する。

移動部２０の前進方向を「前」とする。移動部２０の後退方向を「後」とする。移動部２０の前進方向から見て上側を「天」とする。移動部２０の前進方向から見て下側を「地」とする。移動部２０の前進方向から見て右側を「右」とする。移動部２０の前進方向から見て左側を「左」とする。

前後方向は、通路１の幅方向に垂直な方向と一致する。左右方向は、通路１の幅方向に一致する。なお、移動部２０の前後左右方向は、通路１を基準にして、設定される。説明をわかりやすくするため、移動部２０の前後左右方向は、移動部２０が向きを変更しても初期状態の方向で固定されているものとする。

積載部２３は、外枠が形成されており、板等が設けられており、搬送物２を積載可能である。図１において、移動制御部６０の所在を明確にするため、積載部２３の板等の記載を省略している。
車輪２１は、積載部２３の地側に設けられている。また、車輪２１は、メカナムホイールであり、４つ以上の円筒２４を含む。
円筒２４は、樽型であり、車輪２１の円周上に設けられている。また、円筒２４は、円筒２４の軸が車輪２１の軸に対して４５度傾くように、設けられている。さらに、円筒２４は、車輪２１に対して自由に回転可能である。

電動機２２は、モータであり、通電されることにより、回転可能である。電動機２２は、各車輪２１に接続されている。電動機２２により、各車輪２１は、それぞれ回転可能である。各車輪２１の回転方向の組み合わせにより、移動部２０は、四方八方に移動できる。車輪２１および電動機２２により、移動部２０は、全方向に移動可能である。

図２に示すように、前後方向に延びる移動部２０の中心線を移動部中心Ｏとする。車輪２１、電動機２２および積載部２３を含む移動部２０の幅を移動部幅Ｗｍとする。車輪２１、電動機２２、積載部２３および搬送物２を含んだ移動部２０の幅を搬送部幅Ｗｔとする。車輪２１、電動機２２、積載部２３、搬送物２、モニタ４０および操作部５０を含んだ移動部２０の前後方向の長さを移動部長さＬｍとする。通路１の幅を通路幅Ｗｐとする。

移動部中心Ｏは、通路１に対して設定されており、通路１の幅方向に対して、垂直に延びている。
移動部幅Ｗｍおよび搬送部幅Ｗｔは、通路１の幅方向の長さであり、移動部２０の前後方向に対して垂直な方向、すなわち、移動部２０の左右方向の長さである。明細書中、「垂直」は、常識的な誤差範囲を含むものとする。図２において、説明をわかりやすくするため、各部位を模式的に記載しており、車輪２１をドット柄で記載し、電動機２２の記載を省略している。また、図２において、搬送部幅Ｗｔが移動部幅Ｗｍよりも大きい場合を記載している。

搬送物２の前後方向の長さは、移動部長さＬｍ以下に設定されている
移動部幅Ｗｍおよび搬送部幅Ｗｔは、予め設定されてもよい。または、移動部幅Ｗｍおよび搬送部幅Ｗｔは、移動部２０が移動し始めるときもしくは移動部２０が移動しているときに、測定されてもよい。
通路幅Ｗｐは、搬送部幅Ｗｔに応じて、設定されている。
移動部長さＬｍは、移動部幅Ｗｍ以下となるように、すなわち、以下関係式（１）となるように、設定されている。
Ｌｍ≦Ｗｍ・・・（１）

環境認識部３０は、積載部２３の前後にそれぞれ設けられている。
環境認識部３０は、移動部２０に対して、前後、左右または天地側の通行物２５を検出可能であり、移動部２０の周囲の通行物２５を検出可能である。通行物２５は、通路１を通行しており、例えば、フォークリフト、工場の歩行者、工場の作業者または移動体制御装置１１とは別の移動体等である。本明細書中では、通行物２５には、歩行者または作業者等の人も含めるものとする。

環境認識部３０は、例えば、電波、音波または光を送受信することによって、移動部２０から通行物２５までの距離、角度および相対速度を検出する。環境認識部３０は、移動部２０から通行物２５までの距離、角度および相対速度ならびに通行物２５の位置を環境情報Ｉｅとして取得する。

移動部２０から通行物２５までの距離は、適当な変調が与えられた送信信号の振幅、周波数または位相と受信信号との相関から抽出される送受間の時間差によって、測定される。
移動部２０から通行物２５までの角度は、電波、音波または光の送受信を限られた方位に限定し、電波、音波または光を走査することによって、測定される。
移動部２０から通行物２５までの相対速度は、ドップラ効果により反射された電波、音波または光に生じる周波数偏移を抽出することによって、測定される。

図１に戻って、モニタ４０は、移動部２０の前側に設けられており、積載部２３から天地方向に延びるフレーム４２に設けられている。モニタ４０とフレーム４２とは、ねじ、ボルト、ナットまたは爪等で接続されている。
モニタ４０は、画面４１を有する。モニタ４０は、移動部２０の動作状態、積載部２３に積載されている搬送物２の状態または移動体制御装置１１の状態等を画面４１に表示可能である。画面４１には、例えば、移動部２０の走行ルート、搬送物２の名称、移動部２０の位置情報または移動体制御装置１１に関する警告が表示される。

操作部５０は、例えば、非常停止スイッチまたはティーチングペンダント等である。
操作部５０は、移動制御部６０による移動部２０の制御を変更可能である。操作部５０が操作されることにより、移動部２０が停止される。または、操作部５０が操作されることにより、移動部２０の走行ルートが変更される。操作部５０は、モニタ４０と一体になっており、モニタ４０は、タッチパネルである。なお、モニタ４０と操作部５０とは、別体であってもよい。

移動制御部６０は、マイコンを主体として構成されており、ＣＰＵ、読み出し可能な非一時的有形記録媒体、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。移動制御部６０の各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

移動制御部６０は、バッテリ、ジャイロセンサまたは加速度センサ等を有する。
また、移動制御部６０は、車輪２１および電動機２２を制御可能であり、移動部２０の向きを変更可能である。
さらに、移動制御部６０は、環境認識部３０が通行物２５を検出したとき、通路１の幅方向の移動部２０の長さが最小となるように、移動部２０の向きを変更する。また、このとき、移動制御部６０は、モニタ４０および操作部５０が通行物２５側を向くように、移動部２０の向きを変更する。移動制御部６０により、移動部２０の向きが変更されたとき、モニタ４０および操作部５０は、通行物２５に対向する。

移動体制御装置１１は、工場内の通路１を走行し、所定の位置から目的地まで搬送物２を搬送する。初期状態では、移動部幅Ｗｍまたは搬送部幅Ｗｔは、通路１の幅方向の長さである。また、初期状態では、移動部長さＬｍは、通路１の幅方向に対して垂直な方向の長さである。さらに、初期状態では、モニタ４０および操作部５０は、移動部２０の前側に設けられている。

図３のフローチャートを参照して、移動制御部６０の処理について説明する。フローチャートにおいて、「Ｓ」は、ステップを意味する。
ステップ１０１において、移動制御部６０は、環境認識部３０が通行物２５を検出したか否かを判定する。
環境認識部３０が通行物２５を検出していないとき、処理は、終了する。
環境認識部３０が通行物２５を検出したとき、処理は、ステップ１０２に移行する。

ステップ１０２において、移動制御部６０は、環境認識部３０から環境情報Ｉｅを取得する。
ステップ１０３において、移動制御部６０は、移動部幅Ｗｍおよび搬送部幅Ｗｔを取得する。このとき、移動部幅Ｗｍおよび搬送部幅Ｗｔは、予め設定されてもよいし、測定されてもよい。

ステップ１０４において、移動制御部６０は、搬送部幅Ｗｔが移動部幅Ｗｍより大きいか否かを判定する。
搬送部幅Ｗｔが移動部幅Ｗｍより大きいとき、処理は、ステップ１０５に移行する。
搬送部幅Ｗｔが移動部幅Ｗｍ以下であるとき、処理は、ステップ１０８に移行する。

ステップ１０５において、移動制御部６０は、通行物２５が移動部中心Ｏに対して右側にいるか否かを判定する。
通行物２５が移動部中心Ｏに対して右側にいるとき、処理は、ステップ１０６に移行する。
通行物２５が移動部中心Ｏに対して左側にいるとき、処理は、ステップ１０７に移行する。

ステップ１０６において、移動制御部６０により、移動部２０は、前進しながら、移動部中心Ｏに対して通行物２５とは反対側に移動する。同時に、移動部２０の向きは、モニタ４０および操作部５０が通行物２５側を向くように、右回りに９０度変更される。移動部２０は、通行物２５との距離が短くなるように、進む。
図４に示すように、移動制御部６０により、移動部２０は、前進しながら、左側に移動する。同時に、移動部２０の向きは、モニタ４０および操作部５０が右側を向くように、右回りに９０度変更される。図において、天地方向に延びる軸に対して、時計回りを右回りとする。また、天地方向に延びる軸に対して、反時計回りを左回りとする。さらに、図において、移動部２０が移動したときの移動体制御装置１１を２点鎖線で記載する。このとき、通路１の幅方向における移動部２０の長さは、搬送部幅Ｗｔから移動部長さＬｍになる。通路１の幅方向における移動部２０の長さが最小となる。

図３に戻り、ステップ１０７において、移動制御部６０により、移動部２０は、前進しながら、移動部中心Ｏに対して通行物２５とは反対側に移動する。同時に、移動部２０の向きは、モニタ４０および操作部５０が通行物２５側を向くように、左回りに９０度変更される。
図５に示すように、移動制御部６０により、移動部２０は、前進しながら、右側に移動する。同時に、移動部２０の向きは、モニタ４０および操作部５０が左側を向くように、左回りに９０度変更される。このとき、通路１の幅方向における移動部２０の長さは、搬送部幅Ｗｔから移動部長さＬｍになる。通路１の幅方向における移動部２０の長さが最小となる。

図３に戻り、ステップ１０８において、移動制御部６０により、移動部２０は、前進しながら、移動部中心Ｏに対して通行物２５とは反対側に移動する。
図６に示すように、通行物２５は、移動部中心Ｏに対して右側にいたとする。移動制御部６０により、移動部２０は、前進しながら、左側に移動する。このとき、移動制御部６０は、移動部２０の向きを変更しない。同様に、通行物２５は、移動部中心Ｏに対して左側にいた場合、移動部２０は、前進しながら、右側に移動する。このとき、移動制御部６０は、移動部２０の向きを変更しない。

従来、特許文献１または特開２０１４－２５１４に記載されているように、自律して走行し、搬送物を搬送する移動体制御装置が知られている。工場等で部品等の搬送物を移動体が搬送するとき、搬送物によって、縦横比が異なる。このため、移動体の向きを変更するだけでは、歩行者等の移動する通行物は、移動体制御装置との接触を回避できない虞がある。
そこで、本実施形態の移動体制御装置により、通行物と移動体制御装置との接触が回避されやすくなる。

［１］移動制御部６０は、通路１の幅方向における移動部２０の長さが最小となるように、移動部２０の向きを変更する。これにより、通行物２５が移動できる通路１の範囲が大きくなる。このため、通行物２５と移動体制御装置１１との接触が回避されやすくなる。
［２］移動制御部６０は、通路１の幅方向において、搬送物２を含めた移動部２０の長さが最小となるように、移動部２０の向きを変更する。これにより、様々な大きさの搬送物２を搬送する場合においても、通行物２５が移動できる通路１の範囲が大きくなる。通行物２５と移動体制御装置１１との接触がより回避されやすくなる。

［３］移動制御部６０は、モニタ４０と通行物２５とが対向するように、移動部２０の向きを変更する。これにより、通行物２５と移動体制御装置１１との接触が回避されながら、移動体制御装置１１の状態を通行物２５から確認できる。通行物２５が歩行者等である場合、移動部２０の行動が回避行動なのか、または、故障なのか等の移動体制御装置１１の状態を、歩行者は把握できる。このため、歩行者は、移動体制御装置１１が走行する通路１を安心して、通行できる。

［４］移動制御部６０は、操作部５０と通行物２５とが対向するように、移動部２０の向きを変更する。通行物２５が作業者等である場合、移動体制御装置１１が故障した場合、作業者による適切な対応がしやすくなる。移動体制御装置１１の操作性および安全性が向上する。

［５］メカナムホイールである車輪２１によって、移動部２０は、左右方向に移動しやすく、全方向に移動できる。このため、移動部２０が通行物２５に対して回避移動するとき、移動部２０の移動を最短にできる。

［６］通路幅Ｗｐは、搬送部幅Ｗｔに応じて、設定されている。これにより、通行物２５が通行または通過可能な通路幅Ｗｐを最適にし、小さくできる。このため、工場等が省スペースにできる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、移動制御部６０の制御が異なる点を除き、第１実施形態と同様である。
図７のフローチャートを参照して、第２実施形態の移動制御部６０の処理について説明する。
ステップ２０１－２０４までは、ステップ１０１－１０４と同様である。

ステップ２０５もステップ１０５と同様である。
通行物２５が移動部中心Ｏに対して右側にいるとき、処理は、ステップ２０６に移行する。
通行物２５が移動部中心Ｏに対して左側にいるとき、処理は、ステップ２１０に移行する。

ステップ２０６において、移動制御部６０により、移動部２０は、移動部中心Ｏに対して、通行物２５とは反対側に移動する。
ステップ２０７において、移動制御部６０により、移動部２０の向きは、モニタ４０および操作部５０が通行物２５側を向くように、右回りに９０度変更される。

図８に示すように、移動制御部６０により、移動部２０は、左方向に移動する。その後、移動部２０が前進しながら、移動部２０の向きは、モニタ４０および操作部５０が右側に向くように、右回りに９０度変更される。このとき、通路１の幅方向における移動部２０の長さは、搬送部幅Ｗｔから移動部長さＬｍになる。通路１の幅方向における移動部２０の長さが最小となる。

図７に戻り、ステップ２０８において、移動制御部６０により、移動部２０は、移動部中心Ｏに対して、通行物２５とは反対側に移動する。
ステップ２０９において、移動制御部６０により、移動部２０の向きは、モニタ４０および操作部５０が通行物２５側を向くように、９０度変更される。

図９に示すように、移動制御部６０により、移動部２０は、右方向に移動する。その後、移動部２０が前進しながら、移動部２０の向きは、モニタ４０および操作部５０が左側に向くように、左回りに９０度変更される。このとき、通路１の幅方向における移動部２０の長さは、搬送部幅Ｗｔから移動部長さＬｍになる。通路１の幅方向における移動部２０の長さが最小となる。

図７に戻り、ステップ２１０において、移動制御部６０により、移動部２０は、移動部中心Ｏに対して、通行物２５とは反対側に移動する。
ステップ２１１において、移動制御部６０により、移動部２０は、前進する。このとき、移動制御部６０は、移動部２０の向きを変更しない。

図１０に示すように、通行物２５が移動部中心Ｏに対して、右側にいるとする。移動部２０は、左方向に移動する。移動部２０が左方向に移動後、移動部２０は、前進する。同様に、通行物２５が移動部中心Ｏに対して左側にいる場合、移動部２０は、右方向に移動する。移動部２０が右方向に移動後、移動部２０は、前進する。
第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
さらに、第２実施形態では、移動部２０が通路１の端に常に移動する。このため、通行物２５が移動できる通路１の範囲を常に最大にでき、通行物２５と移動体制御装置１１との接触がより回避される。

（他の実施形態）
（ｉ）車輪は、オムニホイールであり、３つ以上の円筒を含んでもよい。
オムニホイールに用いられる円筒は、樽型であり、車輪の円周上に設けられている。この円筒は、車輪に対して自由に回転可能である。この車輪により、移動部は、前後左右に自由に移動可能である。

（ｉｉ）モニタおよび操作部は、移動部の前側に設けられることに限定されず、移動部の後側、右側または左側に設けられてもよい。また、アクチュエータ等により、モニタおよび操作部は、回転可能であってもよい。
（ｉｉｉ）環境認識部は、電波、音波または光を用いることに限定されず、カメラによる画像、温度センサによる温度等を用いて、環境情報Ｉｅを取得してもよい。

（ｉｖ）移動部長さＬｍは、移動部幅Ｗｍより大きくてもよい。すなわち、Ｌｍ＞Ｗｍであってもよい。
図１１に示すように、搬送部幅Ｗｔは、移動部幅Ｗｍより小さくなるように、設定されている。
移動部２０は、通路１を走行している。このとき、通路１の幅方向における移動部２０の長さは、移動部幅Ｗｍに相当する。図１１において、通路１を走行中の移動体制御装置１１を破線で記載する。

移動部２０は、分岐点４で移動部２０が向きを変更せず、通路１を曲がる。通路１を曲がった後、移動部２０は、通路３を走行することがある。このとき、通路３の幅方向における移動部２０の長さは、移動部長さＬｍに相当する。図１１において、通路３を走行中の移動体制御装置１１を実線で記載している。

移動部２０が通路３を走行するとき、移動制御部６０は、環境認識部３０が通行物２５を検出したとき、通行物２５とは反対側に移動しつつ、通路３の幅方向の移動部２０の長さが最小となるように、移動部２０の向きを変更する。さらに、モニタ４０および操作部５０が通行物２５側を向くように、モニタ４０および操作部５０を回転可能にするアクチュエータ５２が設けられている。図１１において、移動部２０が向きを変更するときの移動体制御装置１１を２点破線で記載している。なお、モニタ４０および操作部５０の長さ、幅または厚みは、移動部長さＬｍおよび移動部幅Ｗｍよりも非常に小さく、移動部長さＬｍおよび移動部幅Ｗｍの大きさに影響を及ぼさないものとする。

移動制御部６０は、移動部長さＬｍと移動部幅Ｗｍとを比較する。移動部長さＬｍの方が大きいため、移動部２０の向きが変更される。通路３の幅方向の移動部２０の長さが移動部長さＬｍから移動部幅Ｗｍに変更され、通路３の幅方向の移動部２０の長さが最小となる。このように、移動部長さＬｍおよび移動部幅Ｗｍは、任意に設定できる。なお、移動部２０の前後左右方向は、通路１、３のそれぞれを基準にして設定される。
以上、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１、３・・・通路、
２・・・搬送物
２０・・・移動部、２１・・・車輪、２４・・・円筒、
２５・・・通行物、
３０・・・環境認識部、
４０・・・モニタ、
５０・・・操作部、
６０・・・移動制御部。

Claims

通路（１、３）を移動可能な移動部（２０）と、
前記移動部に対して前後、左右または天地側の通行物（２５）を検出可能な環境認識部（３０）と、
前記環境認識部が前記通行物を検出したとき、前記移動部の向きを変更する移動制御部（６０）と、
前記移動部に設けられ、前記移動制御部により前記移動部の向きが変更されたとき前記通行物に対向し、前記移動部の状態を表示可能なモニタ（４０）と、
を備え、
前記移動制御部は、前記モニタが前記移動部の中心線（Ｏ）に対して前記通行物側に向く方向に前記移動部を回転させる過程を経て、前記通路の幅方向における前記移動部の長さが最小となるように、前記移動部の向きを変更する移動体制御装置。
通路（１、３）を移動可能な移動部（２０）と、
前記移動部に対して前後、左右または天地側の通行物（２５）を検出可能な環境認識部（３０）と、
前記環境認識部が前記通行物を検出したとき、前記移動部の向きを変更する移動制御部（６０）と、
前記移動部に設けられ、前記移動制御部により前記移動部の向きが変更されたとき前記通行物に対向し、前記移動制御部による前記移動部の制御を変更可能な操作部（５０）と、
を備え、
前記移動制御部は、前記操作部が前記移動部の中心線（Ｏ）に対して前記通行物側に向く方向に前記移動部を回転させる過程を経て、前記通路の幅方向における前記移動部の長さが最小となるように、前記移動部の向きを変更する移動体制御装置。
前記移動部は、搬送物（２）を積載しており、
前記移動制御部は、前記通路の幅方向における前記搬送物を含めた前記移動部の長さが最小となるように、前記移動部の向きを変更する請求項１または２に記載の移動体制御装置。
前記移動部は、３つ以上の円筒（２４）を含む車輪（２１）を有し、
前記円筒は、前記車輪の円周上に設けられる請求項１から３のいずれか一項に記載の移動体制御装置。