JP7338414B2 - 自律移動体 - Google Patents

Description

本発明は、作業者を追尾する自律移動体に関するものである。

作業者を検出して作業者を追尾するように走行する自律移動体が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１８－８５０６５号公報

ところで、図１１に示すように、例えばパーツセンタでの倉庫において作業者１００が通路１０１を移動しながら棚１０２から部品を取り出すピッキング作業を行う際にセンサ１０３により検出された作業者１００を自律移動体１０４が追尾するように走行させて作業者１００が棚１０２から取り出した部品を搬送する場合、以下のような課題がある。

自律移動体１０４を通路１０１内で停止させた場合、特に通路１０１の中央付近で停止してしまい通路１０１を塞いでしまうため、別の作業者１０５が自律移動体１０４の横をすれ違ったり追越しができず、別の作業者１０５の作業効率が低下する。そのために例えば、別の作業者１０５が通行できるようにすべく手動でブレーキ解除ボタンを押しながら自律移動体１０４を移動させるようにすると、自律移動体１０４を使用している作業者１００の作業効率が低下する。

本発明の目的は、通路を塞ぎにくくすることができる自律移動体を提供することにある。

上記課題を解決するため自律移動体は、機台を走行させる駆動部と、機台の周囲に存在する物体を検出するための測域センサと、前記測域センサの検出結果に基づいて通路を先行する作業者を追尾すべく前記駆動部を制御して前記機台の走行を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記測域センサの検出結果に基づいて前記作業者がセンシング範囲内において一定時間留まっていることを判定すると、前記機台が通路の端に接近する位置に移動するように前記駆動部を制御し、前記制御装置は、通路における基準線より通路の端に作業者がいる場合に、前記作業者がいる側の通路の端に接近する位置に前記機台が移動するように前記駆動部を制御することを要旨とする。

これによれば、測域センサにより作業者がセンシング範囲内において一定時間留まっていると機台を通路の端に接近する位置に移動することにより、通路を塞ぎにくくすることができる。

また、自律移動体において、前記制御装置は、前記センシング範囲内における予め定めた作業エリア内において作業者が一定時間留まっていることを判定すると、前記機台が通路の端に接近する位置に移動するように前記駆動部を制御するとよい。

また、自律移動体において、作業者のつま先を検出するためのセンサを備え、前記作業者のつま先の向く方向に前記機台を移動するとよい。

本発明によれば、通路を塞ぎにくくすることができる。

実施形態における自律移動体の概略平面図。 自律移動体の概略斜視図。 自律移動体のブロック図。 倉庫での作業を説明するための概略平面図。 倉庫での作業を説明するための概略平面図。 倉庫での作業を説明するための概略平面図。 倉庫での作業を説明するための概略平面図。 別例の倉庫での作業を説明するための概略平面図。 別例の倉庫での作業を説明するための概略平面図。 別例の倉庫での作業を説明するための概略平面図。 課題を説明するための倉庫の概略平面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１、図２に示すように、自律移動体１０は、例えば、地図情報と自己位置に基づいて移動する。なお、自己位置は、例えば、ＧＰＳにより検出しても、センサを用いて周囲の物体を検出して地図情報と比較して推定してもよい。

自律移動体１０は、全方向移動車両である。自律移動体１０は、円盤状の機台２０と４つの車輪３０，３１，３２，３３を備えている。４つの車輪３０，３１，３２，３３は、機台２０に設けられている。詳しくは、平面視において機台２０の中心に対し９０°毎に車輪３０，３１，３２，３３が配置されている。各車輪３０，３１，３２，３３は、それぞれ全方向車輪であって、具体的にはオムニホイールであり、各車輪３０，３１，３２，３３は、全方向に駆動可能に構成された車輪である。即ち、各車輪において、車輪の円周方向に配置され自由回転するローラ（樽型を有する小輪）が複数設けられ、前後・左右に自由に動くことができる。このように構成された車輪を４つ用いて車軸を変動させないで機台２０を全方向に可動できるようになっている。

機台２０には測域センサ４０が装着されている。測域センサ４０として、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ）を使用しており、測域センサ４０は２次元レーザ（２Ｄレーザ）センサである。測域センサ４０は、本実施形態では機台２０の上面に固定されており、水平方向において所定角度の２７０°となる視界を有する。具体的には、測域センサ４０は、図１に示すように、前方に対し左右に１３５°のセンシング範囲Ａｓ（図５参照）を有する。測域センサ４０は、物体の方向（角度）に対応付けて物体までの距離を検出する。

自律移動体１０は図２に示すように機台２０の上には部品を載せるための部品収容部５０を有し、部品収容部５０は機台２０に立設する左右の立設部５１，５２と、左右の立設部５１，５２に架設された棚５３を有する。棚５３を用いて複数のバケット５４，５５が配置されている。バケット５４，５５にピッキングにより棚から取り出した部品を収納することができる。なお、棚５３の高さは調整可能であり、作業者の背の高さ等に応じたバケット５５の高さに調整することができるようになっている。

図３に示すように、自律移動体１０は、コントローラ６０と、モータ６１，６２，６３，６４と、駆動回路６５，６６，６７，６８と、を備える。モータ６１，６２，６３，６４は機台２０に搭載されている。モータ６１の出力軸が車輪３０と駆動連結されており、モータ６１により車輪３０を駆動することができる。同様に、モータ６２の出力軸が車輪３１と駆動連結されており、モータ６２により車輪３１を駆動することができる。モータ６３の出力軸が車輪３２と駆動連結されており、モータ６３により車輪３２を駆動することができる。モータ６４の出力軸が車輪３３と駆動連結されており、モータ６４により車輪３３を駆動することができる。

コントローラ６０は駆動回路６５，６６，６７，６８を介してモータ６１，６２，６３，６４を制御して各車輪３０，３１，３２，３３を駆動させる。これにより、機台２０を前後方向、左右方向及び回転方向に移動させることができる。

コントローラ６０は、メモリを有し、メモリに測域センサ４０の計測結果が記憶される。コントローラ６０は測域センサ４０から計測結果を入力する。
測域センサ４０は作業者の脚に対しレーザを照射してコントローラ６０は作業者の脚までの距離を測定することができる。そして、コントローラ６０は、物体までの距離の測定結果から物体が作業者であることを検知することができる。コントローラ６０は、測域センサ４０の計測結果に基づいて全方向車輪３０～３３を駆動制御して検出した作業者の追尾や障害物の回避、衝突の防止を行う。つまり、自律移動体１０は、機台２０を走行させる駆動部としてのモータ６１，６２，６３，６４と、機台２０の周囲に存在する物体を検出するための測域センサ４０を備える。そして、制御装置としてのコントローラ６０は、モータ６１，６２，６３，６４を制御して衝突の防止を行うとともに、測域センサ４０の検出結果に基づいて通路７０（図４参照）を先行する作業者Ｍ１を追尾すべくモータ６１，６２，６３，６４を制御して機台２０の走行を制御する。

追尾の際に、自律移動体１０は、例えば、作業者Ｍ１が２秒前にいた位置に向かって走行する。
次に、作用について図４、図５に示す平面図を用いて説明する。

図３において、コントローラ６０は、測域センサ（２Ｄセンサ）４０のデータを取得する。具体的には、測域センサ４０において水平方向にレーザをスキャンしながら作業者からの反射光を受光して、方向に対応付けて距離を測定する。

図４は、倉庫での作業を説明するための概略平面図であり、水平面を、直交するＸ，Ｙ方向で規定している。
図４において、各棚ＲａがＸ方向に延びるように配置され、棚Ｒａの間に通路７０が区画形成されており、通路７０はＸ方向に延びている。棚Ｒａには部品が保管されている。そして、作業者Ｍ１は通路７０を歩行しつつ必要な部品を棚Ｒａから取り出す作業を行う。より詳しくは、ピッキング作業は、１セット分の予め移動ルートが決められており、例えば２０回部品を探して終了となり、作業者Ｍ１が指示された場所に行って部品をとり作業者が所持する端末で部品に付されたバーコードを読み取り、次の場所に行く。

図４において、自律移動体１０を作業者（人）Ｍ１に追尾させて使用する。例えば、自律移動体１０をパーツセンタで利用した場合、その一例として、自律移動体１０が追尾を開始し、作業者Ｍ１は、歩行経路Ｒ１，Ｒ２で示すように棚間の通路７０を自律移動体１０を追尾させながら歩行し、都度立ち止まってピッキングを行って必要な部品を棚から取り出し、それを自律移動体１０のバケット５４，５５に収納する。そして、自律移動体１０のバケット５４，５５が一杯になったら、走行経路Ｒ１０で示すように戻り設定をして自動で自律移動体１０を払出し場に送る。なお、バケット５４，５５が空になった自律移動体１０がある場合には、その自律移動体１０が作業者を追尾する。

自律移動体１０が自動で払出し場に到着すると、払い出し場において人により部品が降ろされる。その後、図４の走行経路Ｒ１１で示すように自律移動体１０は次回の追尾走行に備えて初期位置に移動する。もしくは、別の自律移動体１０が作業者Ｍ１に追尾している場合、その自律移動体１０を目標位置として作業者Ｍ１の所へ向かわせることもできる。

コントローラ６０は、図５に示すように、測域センサ４０により作業者Ｍ１がセンシング範囲Ａｓ内、特に、センシング範囲Ａｓ内における予め定めたピッキング作業エリアＡｐ内において一定時間留まっていると、ピッキング作業中であると判定して図７に示すように、モータ６１，６２，６３，６４を制御して機台２０を、通路７０の端、詳しくは、通路７０における棚Ｒａ１側の端に接近する位置に移動する。

図１１は、倉庫の概略平面図である。通路１０１の幅が例えば８０ｃｍ程度であり、自律移動体１０４の幅が例えば６４ｃｍ程度であると、作業エリアでは、棚の前の通路１０１の幅が狭く、その中で複数の作業者が作業・通行することが多い。例えば自律移動体１０４が追尾する作業者１００が通路１０１で停止してピッキング作業している時、自律移動体１０４は通路１０１の中央付近に停止してしまう。そのため、別の作業者１０５が自律移動体１０４の横をすれ違ったり追越ししようとすると、自律移動体１０４が通路１０１を塞いでしまっていて通行できないことがある。

本実施形態では、自律移動体１０を使用している作業者Ｍ１が、ピッキング作業で停止していることを初期条件により自動判定し、他の作業者Ｍ２の邪魔にならないように通路７０の端に接近する位置に移動する。つまり、図７は、倉庫での作業を説明するための概略平面図であり、作業者Ｍ１が棚Ｒａ１と棚Ｒａ２との間でピッキング作業している時、自律移動体１０が自動で通路７０の端に接近する位置に移動し、別の作業者Ｍ２の通路７０を確保することができる。

図５は、通路７０の端に接近する位置に移動する条件の検出方法を説明するための倉庫での概略平面図であり、測域センサ４０による物体のセンシング範囲（検知エリア）Ａｓに作業者Ｍ１が入っていると検出される。ここで、ピッキング作業エリアＡｐが通路７０における棚Ｒａ１に近い場所に設定されている。ピッキング作業エリアＡｐは、作業者Ｍ１の周囲に一定距離だけ広く囲まれた領域であり、楕円形をなしている。

そして、自律移動体１０に搭載した測域センサ４０で常に作業者Ｍ１をセンシングしている中で、作業者Ｍ１が「一定時間（ピッキング判定時間）」に「センシング範囲Ａｓのうちのピッキング作業エリアＡｐ」に留まっていることを検出して、ピッキング作業していると判断する。ピッキング判定時間とピッキング作業エリアＡｐは初期設定されている。

図６は、通路７０の端に接近する位置に移動する際の方向の決め方を説明するための倉庫での概略平面図であり、作業者Ｍ１の位置が、初期設定した判定基準線である通路７０の中心線Ｌｃに対してどちらの棚寄りかを検知して、作業者Ｍ１が近くで作業している棚Ｒａ１側へ機台２０を移動させる。

このように、図６では、通路７０の端に接近する位置に移動する際の方向を決めるための判定基準は通路幅の中心線Ｌｃである。詳しくは、図６においては、判定基準線が通路中心線Ｌｃであり、作業者Ｍ１の位置が判定基準線である通路中心線Ｌｃより棚Ｒａ１寄りであり、作業者Ｍ１の位置に応じて棚Ｒａ１側に移動する。

その結果、手動操作無く自動で通路７０の端に接近する位置に機台２０を移動させることができ、使用者である作業者Ｍ１は周囲の人（作業者Ｍ２）のすれ違いを気にせず作業できるので作業効率が向上する。また周囲の人（作業者Ｍ２）も、機台２０に走行経路を阻害されることが無いため、作業効率が向上する。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）自律移動体１０の構成として、機台２０を走行させる駆動部としてのモータ６１，６２，６３，６４と、機台２０の周囲に存在する物体を検出するための測域センサ４０を備える。さらに、測域センサ４０の検出結果に基づいて通路７０を先行する作業者Ｍ１を追尾すべくモータ６１，６２，６３，６４を制御して機台２０の走行を制御する制御装置としてのコントローラ６０を備える。コントローラ６０は、測域センサ４０により作業者Ｍ１がセンシング範囲Ａｓ内において一定時間留まっているとモータ６１，６２，６３，６４を制御して機台２０を通路７０の端に接近する位置に移動するようにした。

これによれば、測域センサ４０によりピッキング作業者Ｍ１がセンシング範囲Ａｓ内において一定時間留まっていると通路７０の端に接近する位置に移動することにより、自律移動体１０が通路７０を塞ぎにくくすることができる。

（２）コントローラ６０は、センシング範囲Ａｓ内における予め定めた作業エリアＡｐ内において作業者Ｍ１が一定時間留まっているとモータ６１，６２，６３，６４を制御して機台２０を通路７０の端に接近する位置に移動するようにした。よって、ピッキング作業中であると正確に判定することができる。

（３）コントローラ６０は、通路７０における基準線より通路７０の端に作業者Ｍ１がいる場合には、機台２０を、作業者Ｍ１がいる側の通路７０の端に接近する位置に移動するようにした。よって、コントローラ６０は通路７０における基準線としての通路中心線Ｌｃより通路７０の端に作業者Ｍ１がいる場合には、機台２０を、作業者Ｍ１がいる側の通路７０の端に接近する位置に移動する。その結果、正確に自律移動体１０が通路７０を塞ぎにくくすることができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 図５では作業エリアＡｐは楕円形であったが、これに限らない。例えば、図８に示す作業エリアＡｐ２のように半円形でもよく、ピッキング作業エリアは、作業形態や場所に応じて任意に設定できるようにしてもよい。

○ ピッキング判定時間は、梱包を含む作業を行うと長時間になるといった作業形態や熟練作業者・初心者といった作業者の能力（作業が早い人と遅い人といったように作業時間の差）などにより異なるのでコントローラ６０において任意に設定できるようにしてもよい。

○ 図６では通路７０の端に接近する位置に移動する際の方向を決めるための判定基準は通路幅の中心線Ｌｃであったが、これに限るものではない。例えば、図９に示すように、一方通行を規定しているエリア等において、通路幅の中心線Ｌｃよりも棚に近い線Ｌｂを判定基準としてもよく、作業形態や場所により任意に設定できるようにしてもよい。

つまり、図９に示すように、制御装置としてのコントローラ６０は、通路７０における基準線より通路７０の端に作業者Ｍ１がいる場合には、機台２０を、作業者Ｍ１がいる側の通路７０の端に接近する位置に移動する。

○ 通路７０の端に接近する位置に移動する際の方向の決め方について、通路７０の中心線に対する作業者の位置で判断するのではなく、図１０に示すように、作業者Ｍ１の足の形を、カメラ等の別のセンサＳ１でセンシングし、つま先の向きで通路７０の端に接近する位置に移動する際の方向を決定するようにしてもよい。つまり、作業者Ｍ１のつま先を検出するためのセンサＳ１を備え、作業者Ｍ１のつま先の向く方向に機台２０を移動する。この場合、より精度が上がる。

○ 測域センサ４０はレーザレンジファインダに限らず、他の周辺検知機器、例えばステレオカメラ等でもよく、ステレオカメラ等を用いて物体のエッジを検知し、そのエッジに基づいて作業者を検知するものでもよい。

○ 通路７０は左右の棚の間に挟まれている場合について説明したが、左右の少なくとも一方に壁がある場合に適用してもよい。
○ 自律移動体は全方向移動車両の例を示したが、これに限るものではなく、４輪オムニホイール車両以外の４輪車両等の他の車両であってもよい。

〇 パーツセンタにおいて自律移動体が通路を塞いでしまう場合について説明したが、パーツセンタだけでなく、他の環境、例えば、コンビニ、病院（配膳作業、薬を棚からとる作業等）、図書館等においても人に追尾する自律移動体に対しても同様である。

１０…自律移動体、２０…機台、４０…測域センサ、６０…コントローラ、６１，６２，６３，６４…モータ、７０…通路、Ａｐ…作業エリア、Ａｓ…センシング範囲、Ｍ１…作業者、Ｓ１…センサ。

Claims (3)

1. 機台を走行させる駆動部と、
   機台の周囲に存在する物体を検出するための測域センサと、
   前記測域センサの検出結果に基づいて通路を先行する作業者を追尾すべく前記駆動部を制御して前記機台の走行を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記測域センサの検出結果に基づいて前記作業者がセンシング範囲内において一定時間留まっていることを判定すると、前記機台が通路の端に接近する位置に移動するように前記駆動部を制御し、
   前記制御装置は、通路における基準線より通路の端に作業者がいる場合に、前記作業者がいる側の通路の端に接近する位置に前記機台が移動するように前記駆動部を制御することを特徴とする自律移動体。
2. 前記制御装置は、前記センシング範囲内における予め定めた作業エリア内において作業者が一定時間留まっていることを判定すると、前記機台が通路の端に接近する位置に移動するように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項１に記載の自律移動体。
3. 作業者のつま先を検出するためのセンサを備え、前記作業者のつま先の向く方向に前記機台を移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の自律移動体。