JP7489463B2 - 自律移動ロボット連係システム及び自律移動ロボット - Google Patents

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Description

本発明は、自律移動ロボット連係システム及び自律移動ロボットに関するものである。
本願は、2020年6月23日に、日本に出願された特願2020-107952号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
下記特許文献1には、環境内を自律移動する無人の走行車、特に掃除ロボットと、環境内に位置し、ドア枠及び扉を具備するドアと、を備えたシステムが開示されている。走行車は、環境内で物体データを検知するための検知装置を有する。走行車が、ドアを手動で作動することなくドアを開けることができるように、ドアがドアの開状態を変えるための電子アクチュエータを有する。そして、走行車に設けられた制御装置が、走行車の動作状態や走行車の位置に応じて電子アクチュエータを作動させるための制御コマンドを出力する。
特開2019-3627号公報
ところで、上記従来技術の走行車は、検知装置によって検知された物体データに基づいて領域マップを作成するための演算手段を有する。この領域マップ又は領域マップとリンクされたファイルに、環境内のドアの空間的位置についての情報が含まれている。このようなSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)方式では、エリア設定変更に高度な知識や複雑な手間が必要であった。
また、他の方式として、磁気テープで走行車の移動経路を形成し、IDタグや補助テープなどで、イベントを発生させるテープ方式がある。しかしながら、この方式では、イベントの発生場所が、IDタグや補助テープを貼った場所に限定されるため、イベントの発生場所の変更に労力を要していた。
本発明は、移動経路に沿って標識を配置するだけで、高度な知識や複雑な手間を要することなく、任意のタイミングで移動経路上にイベントを発生させることができる自律移動ロボット連係システム及び自律移動ロボットを提供する。
本発明の第一の態様によれば、自律移動ロボット連係システムは、移動経路に沿って配置された複数の標識と、前記複数の標識をカメラで順に読み取りながら、前記移動経路に沿って移動し、前記標識から読み取った識別番号に基づいて、予め設定された動作番号の順に所定の動作を行う自律移動ロボットと、前記自律移動ロボットから実行中の前記動作番号の情報を受信し、前記動作番号に基づいて、前記移動経路においてイベントを発生させる上位装置と、を備える。
本発明の第二の態様によれば、自律移動ロボットは、移動経路に沿って配置された複数の標識をカメラで順に読み取りながら、前記移動経路に沿って移動し、前記標識から読み取った識別番号に基づいて、予め設定された動作番号の順に所定の動作を行う自律移動ロボットであって、実行中の前記動作番号に基づいて、前記移動経路においてイベントを発生させるイベント発生部を備える。
上記した自律移動ロボット連係システム及び自律移動ロボットによれば、移動経路に沿って標識を配置するだけで、高度な知識や複雑な手間を要することなく、任意のタイミングで移動経路上にイベントを発生させることができる。
本発明の第1実施形態における自律移動ロボット連係システムの全体構成を示す平面概略図である。 本発明の第1実施形態における自律移動ロボットの構成を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態におけるサインポスト検出部が読み取るサインポストの被検出部の正面図である。 本発明の第1実施形態における自律移動ロボットの移動例を示す図である。 本発明の第1実施形態における自律移動ロボットと上位装置との連係内容を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態における自律移動ロボットの動作テーブルを示す図である。 図6に示す動作テーブルに基づく自律移動ロボット連係システムの動作例を示すフローチャートである。 図7に示す動作例の一場面を示す説明図である。 本発明の第1実施形態における自律移動ロボット連係システムの実施例を示す概略図である。 図9に示す自律移動ロボット連係システムで行うシリアル通信の例である。 本発明の第2実施形態における自律移動ロボット連係システムの全体構成を示す平面概略図である。 本発明の第2実施形態における自律移動ロボットの動作テーブルを示す図である。 図12に示す動作テーブルに基づく自律移動ロボット連係システムの動作例を示すフローチャートである。 本発明の第3実施形態における自律移動ロボット連係システムの全体構成を示す平面概略図である。 本発明の第3実施形態における自律移動ロボットの動作テーブルを示す図である。 図15に示す動作テーブルに基づく自律移動ロボット連係システムの動作例を示すフローチャートである。
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態における自律移動ロボット連係システム1の全体構成を示す平面概略図である。
図1に示すように、自律移動ロボット連係システム1は、複数のサインポストSP0~SP2(標識)が配置された移動経路10と、移動経路10に沿って移動する自律移動ロボット20と、自律移動ロボット20の上位装置30と、移動経路10に設けられたシャッター装置40(連係装置)と、を備えている。
ここで、「サインポスト」とは、後述するカメラで読み取り可能なサイン(標識)を有して、移動経路10あるいは移動経路10近傍の所定の場所に置かれた構造体を言う。サインは、その構造体の識別番号に関する情報を含む。サインには、後述する光を反射可能な第一セル(C11、C13…)と、光を反射不能な第二セル(C12、C21…)とが、二次元平面上に配置された被検出部Cの他に、1次元コード(バーコード)や、その他の2次元コードが含まれる。
図2は、本発明の第1実施形態における自律移動ロボット20の構成を示すブロック図である。
図2に示すように、自律移動ロボット20は、サインポスト検出部21と、駆動部22と、制御部23と、通信部24と、を備えている。
サインポスト検出部21は、照射部25と、2つの撮像部26と、算出部27と、を有する。また、駆動部22は、モータ制御部28と、2つのモータ29と、左右の駆動輪20L,20Rと、を有する。なお、このサインポスト検出部21の構成は、あくまで一実施例であって、他の形態でも構わない。
照射部25は、自律移動ロボット20の進行方向の前面の中央位置に取り付けられ、例えば、赤外LED光を前方に照射する。赤外LED光は、工場内などの暗所や可視光の強い場所等に好適である。なお、照射部25は、赤外LED光以外の検出光を照射する構成であっても構わない。
2つの撮像部26は、サインポスト検出部21の左右に配置されている。2つの撮像部26は、例えば、赤外線フィルタを組み合わせたカメラが用いられ、サインポストSPで反射された反射光(赤外LED光)を撮像する。
算出部27は、2つの撮像部26から送信された撮像データに基づき、2値化処理を行うことで白黒からなる2値化画像データを形成し、さらに2値化された画像データを用いて三角測量(2つの撮像部26の撮像データの差分を用いた三角測量)による演算を行うことで、自律移動ロボット20に対してサインポストSPがどの様な距離(距離Z)と方向(角度θ)に位置するのかを算出する。
なお、算出部27は、撮像データに複数のサインポストSPが含まれる場合、サインポストSPの識別番号(識別ID)を検出して目標とするサインポストSPを選択し、目標とするサインポストSPまでの距離Zと角度θとを算出する。
駆動輪20Lは、自律移動ロボット20の進行方向に対して左側に設けられている。駆動輪20Rは、自律移動ロボット20の進行方向に対して右側に設けられている。なお、自律移動ロボット20は、自律移動ロボット20の姿勢を安定させるために、駆動輪20L,20R以外の車輪を有していてもよい。
モータ29は、モータ制御部28の制御に応じて、左右の駆動輪20L,20Rを回転させる。
モータ制御部28は、制御部23から入力される角速度指令値に基づいて、左右のモータ29に対して電力を供給する。左右のモータ29がモータ制御部28から供給される電力に応じた角速度で回転することにより、自律移動ロボット20が前進または後進する。また、左右のモータ29の角速度に差を生じさせることにより、自律移動ロボット20の進行方向が変更される。
制御部23は、サインポスト検出部21によってサインポストSPから読み取った情報に基づいて、駆動部22を制御する。
図3は、本発明の第1実施形態におけるサインポスト検出部21が読み取るサインポストSPの被検出部Cの正面図である。
図3に示すように、サインポストSPは、赤外LED光を反射可能な第一セル(C11、C13…)と、赤外LED光を反射不能な第二セル(C12、C21…)とが、二次元平面上に配置された被検出部Cを備えている。
本実施形態の被検出部Cは、3行×3列の行列状のパターンからなる。具体的には、被検出部Cは、1行1列目の第一セルC11と、1行2列目の第二セルC12と、1行3列目の第一セルC13と、2行1列目の第二セルC21と、2行2列目の第一セルC22と、2行3列目の第二セルC23と、3行1列目の第一セルC31と、3行2列目の第二セルC32と、3行3列目の第一セルC33と、を備える。
第一セルC11、C13、C22、C31、C33は、例えば、アルミニウム箔や酸化チタンの薄膜等の赤外LED光の反射率が高い材料によって形成されている。第二セルC12、C21、C23、C32は、例えば、赤外カットフィルムや偏光フィルム、赤外線吸収材、黒色フェルト等の赤外LED光の反射率が低い材料によって形成されている。
算出部27は、被検出部Cに対して第1走査S1及び第2走査S2をすることで、サインポストSPを検出する。第1走査S1では、例えば、1行目の「白、黒、白」で配置された第一セルC11、第二セルC12、及び第一セルC13を検出する。第2走査S2では、例えば、1列目の「白、黒、白」で配置された第一セルC11、第二セルC21、及び第一セルC31を検出する。
白を「1」、黒を「0(ゼロ)」とするバイナリーコードで表現すると「白、黒、白」は「1、0、1」と示すことができ、算出部27は、第1走査S1による「1、0、1」と、第2走査S2による「1、0、1」の読み取りが成功したとき、サインポストSPを検出する。
算出部27は、被検出部Cの残りのセル(2行2列目の第一セルC22と、2行3列目の第二セルC23と、3行2列目の第二セルC32と、3行3列目の第一セルC33)からサインポストSPの識別番号(識別ID)を読み取る。図3に示す例では、4ビットの情報で、算出部27にサインポストSPの識別番号を読み取らせることができる。
図4は、本発明の第1実施形態における自律移動ロボット20の移動例を示す図である。 図4に示す移動例では、自律移動ロボット20は、移動経路10の左側から一定の距離を保って移動する。自律移動ロボット20は、移動経路10の左側から一定の距離Xrefを保つために、検出したサインポストSPまでの距離Zと方向θとを取得し、距離Zと方向θとが予め定められた条件を満たす進行方向を算出する。
方向θは、自律移動ロボット20の進行方向と、検出されたサインポストSPの方向とが成す角である。予め定められた条件を満たす進行方向は、方向θがarcsin(Xref/Z)となる進行方向である。自律移動ロボット20は、被検出部C1を備えるサインポストSPまでの距離Zが予め定められた閾値より近くなると、目標を被検出部C2を備える次のサインポストSPに切り替えて移動する。
図5は、本発明の第1実施形態における自律移動ロボット20と上位装置30との連係内容を示すブロック図である。図6は、本発明の第1実施形態における自律移動ロボット20の動作テーブルを示す図である。
先ず、自律移動ロボット20の動作テーブルについて説明すると、図6に示すように、動作テーブルには、予め設定された動作番号の順に、自律移動ロボット20が所定の動作を行うSTEP入力シーケンスが記憶されている。ユーザーは、図6に示すGUIソフトウェアを使用し(例えばプルダウンで各パラメータを選択し)、当該動作テーブルを編集することができる。なお、動作テーブルは、自律移動ロボット20と上位装置30のそれぞれに記憶される。
図6に示す紙面左端の数字列が動作番号である。各動作番号には、「動作」、「パラメータ」、「イベント発行」の各項目が紐づけられている。「パラメータ」には、「サインポストサイズ/動作」、「サインポストNo./回転角」、「追従方向」、「サインポスト左右距離」、「サインポスト前後距離」が含まれる。各パラメータの内容については、自律移動ロボット20の動作と合わせて後述する。
制御部23(図2参照)は、算出部27が読み取ったサインポストSPの識別番号に基づいて、図6に示す動作番号の順に動作を実行する。
通信部24は、制御部23によって実行中の動作番号を、上位装置30にリアルタイムで通信する。本実施形態の通信部24は、図5に示すように、上位装置30との間でシリアル通信を行う。
上位装置30は、例えば、PLC(Programmable Logic Controller)等で構成され、自律移動ロボット20から実行中の動作番号の情報を受信し、当該動作番号に基づいて、移動経路10においてイベントを発生させる。本実施形態の上位装置30は、自律移動ロボット20の実行中の動作番号から、当該自律移動ロボット20の位置情報を把握し、例えば、図1に示すシャッター装置40を開閉するイベントを発生させる。
なお、上位装置30は、自律移動ロボット20の位置情報だけでなく、自律移動ロボット20の走行距離やサインポストSPの輝度、自律移動ロボット20のバッテリー残量警告、自律移動ロボット20のゲイン変更、自律移動ロボット20のカメラ閾値変更等に基づく、イベント(シーケンス1~n)を発生させても構わない。
次に、図1に示すシチュエーション(自律移動ロボット20がスタート地点Aからゴール地点Bまで移動するシチュエーション)において、図6に示す動作テーブルに基づいた自律移動ロボット連係システム1の動作例について説明する。
図7は、図6に示す動作テーブルに基づく自律移動ロボット連係システム1の動作例を示すフローチャートである。図8は、図7に示す動作例の一場面を示す説明図である。
図1に示すスタート地点Aに位置する自律移動ロボット20は、図6に示す動作テーブルに基づき、上位装置30から「前進」のイベント発行を受けて前進する。通信部24は、この動作番号「0」を上位装置30にシリアル通信する。
次に、自律移動ロボット20は、次の動作番号「1」に設定された所定の動作を行う。動作番号「1」に設定されている「動作」は、「サインポスト」の検出である。ここで検出する「サインポスト」は、「サインポストサイズ」が「M」、「サインポストNo.」が「0」であり、「追従方向」は「正面」、「サインポスト左右距離」は「0」、「サインポスト前後距離」は「2」である。
具体的に、自律移動ロボット20は、サインポストサイズがMサイズ(他にS,Lなどを設定できる)のサインポストSP0を検出対象とする。また、自律移動ロボット20のサインポストSP0に対する追従方向(上述した予め定められた条件を満たす進行方向)は正面(前方)であり、サインポスト左右距離は0(上述したXrefに対して0(図4参照))であり、サインポスト前後距離は2メートル(上述したZ(図4参照)であって、サインポストの切り替え距離)である。
サインポストSP0が発見された場合(ステップS101がYESの場合)、通信部24は、この動作番号「1」を上位装置30にシリアル通信する。上位装置30は、動作番号「1」を受信したとき、その動作番号に基づくコマンド解析を実行する(ステップS201)。上位装置30は、動作番号「1」に基づいて、図8に示すように、シャッター装置40を開くイベントを発生させる(ステップS202)。
シャッター装置40は、上位装置30と通信する図示しない通信機(無線機など)と、シャッターを開閉する図示しないアクチュエータと、を備えている。シャッター装置40は、上位装置30から指令を受けてシャッターを開く。
また、サインポストSP0が発見された場合(ステップS101がYESの場合)、次に、自律移動ロボット20は、動作番号「2」に設定された所定の動作を行う。動作番号「2」に設定されている「動作」は、「前進」である(ステップS102)。この前進の「動作」のパラメータは、「2」である。つまり、自律移動ロボット20は、2メートルだけ前進し、シャッター装置40を通過する。通信部24は、この動作番号「2」を上位装置30にシリアル通信する。
一方で、サインポストSP0が発見できなかった場合(ステップS101がNOの場合(後述するステップS103がNOの場合、ステップS106がNOの場合も同様))、自律移動ロボット20は、前進のリトライ処理を行うか、エラーメッセージを出して停止する(ステップS108)。
自律移動ロボット20は、動作番号「2」の次に、動作番号「3」に設定された所定の動作を行う。動作番号「3」に設定されている「動作」は、「サインポスト」の検出である。ここで検出する「サインポスト」は、「サインポストサイズ」が「M」、「サインポストNo.」が「1」であり、「追従方向」は「正面」、「サインポスト左右距離」は「0」、「サインポスト前後距離」は「2」である。サインポストSP1が発見された場合(ステップS103がYESの場合)、通信部24は、この動作番号「3」を上位装置30にシリアル通信する。
次に、自律移動ロボット20は、動作番号「4」に設定された所定の動作を行う。動作番号「4」に設定されている「動作」は、「回転」である。この回転の「動作」のパラメータは、「右回転」であり、「回転角」のパラメータは、「90」度である。つまり、自律移動ロボット20は、図1に示すように、サインポストSP1の前で、90度右回転する(ステップS104)。自律移動ロボット20は、90度右回転したら前進する(ステップS105)。
次に、自律移動ロボット20は、動作番号「5」に設定された所定の動作を行う。動作番号「5」に設定されている「動作」は、「サインポスト」の検出である。ここで検出する「サインポスト」は、「サインポストサイズ」が「M」、「サインポストNo.」が「2」であり、「追従方向」は「正面」、「サインポスト左右距離」は「0」、「サインポスト前後距離」は「2」である。サインポストSP2が発見された場合(ステップS106がYESの場合)、通信部24は、この動作番号「5」を上位装置30にシリアル通信する。
上位装置30は、動作番号「5」を受信したとき、その動作番号に基づくコマンド解析を実行する(ステップS204)。上位装置30は、動作番号「5」に基づいて、シャッター装置40を閉じるイベントを発生させる(ステップS203)。シャッター装置40は、上位装置30から指令を受けてシャッターを閉じる。
また、サインポストSP2が発見された場合(ステップS106がYESの場合)、自律移動ロボット20は、動作番号「6」に設定された所定の動作を行う。動作番号「6」に設定されている「動作」は、「回転」である。この回転の「動作」のパラメータは、「右回転」であり、「回転角」のパラメータは、「180」度である。つまり、自律移動ロボット20は、図1に示すように、ゴール地点Bで、180度右回転(反転)する(ステップS107)。通信部24は、この動作番号「6」を上位装置30にシリアル通信する。
次の動作番号「7」に設定された所定の動作は、「ゴール」である。通信部24は、この動作番号「7」を上位装置30にシリアル通信する。上位装置30は、動作番号「7」を受信したとき、その動作番号に基づくコマンド解析を実行する(ステップS205)。上位装置30は、動作番号「7」に基づいて、図示しない音声スピーカーに自律移動ロボット20のゴールをお知らせするイベントを発生させる(ステップS206)。音声スピーカーは、例えば、上位装置30から指令を受けてゴール通知を行う。
以上により、図1に示すシチュエーションでの自律移動ロボット連係システム1の一連の動作が完了する。
図9は、本発明の第1実施形態における自律移動ロボット連係システム1の実施例を示す概略図である。図10は、図9に示す自律移動ロボット連係システム1で行うシリアル通信の例である。
図9に示す実施例では、自律移動ロボット20が移動経路10に沿ってA工場からB工場に移動する。移動経路10には、第1~第4ゲート(シャッター装置)があり、自律移動ロボット20は、A工場から一度屋外に出てB工場に移動する。
各ゲートの前後には、サインポストSPが配置されており、上位装置30は、上述したように、自律移動ロボット20から実行中の動作番号の情報を受信し、当該動作番号に基づいて、移動経路10において各ゲートを開閉するイベントを発生させる。上位装置30が受信する動作番号には、図10に示すように、その冒頭に、移動経路10における往路、復路に関する索引番号(INDEX No.)が付帯されている。
つまり、上位装置30は、索引番号と動作番号をシリアル通信で受信する。例えば、索引番号が「0」の場合、往路であり、索引番号が「1」の場合、復路である。上位装置30は、索引番号から自律移動ロボット20の往路もしくは復路を判定し、仮に復路であれば、第4ゲート側からシャッター装置40を開閉する。これにより、同じサインポストSPを検出した場合であっても、往路と復路で別のイベントを発生させることができる。
このように、上述した自律移動ロボット連係システム1によれば、自律移動ロボット20が、複数のサインポストSPをカメラで順に読み取りながら、移動経路10に沿って移動し、サインポストSPから読み取った識別番号に基づいて、予め設定された動作番号の順に所定の動作を行う。このサインポストSPの追従による自律移動ロボット20の動作テーブルは、図6に示すように、STEP式の設定方法となる。
このSTEP式によれば、実際のサインポストSPの設置場所と、動作テーブルの動作番号が位置情報として合致するようになる。つまり、上位装置30に、自律移動ロボット20の実行中の動作番号を伝えることで、自律移動ロボット20は、メインとなる搬送動作中でも、イベント発行をして別のシーケンス制御ができる。
したがって、この自律移動ロボット連係システム1によれば、ユーザーが自律移動ロボット20の位置情報をサインポストSPの設置箇所に連係させることにより、任意のタイミングで必要な1つもしくは複数のイベントを、上位装置30を利用して同時に発生させることが簡単にできる。また、このとき、サインポストSPのレイアウト変更や自律移動ロボット20の動きを止める必要がなく、自律移動ロボット20の動作とイベントとを同時に制御することが可能になる。
また、自律移動ロボット連係システム1によれば、PCなどからの入力で、図6に示す動作テーブルを編集すれば設定が完結するので、テープ式AGVのようにイベント毎に追加テープ等を貼る必要がない。また、イベント発生場所の変更も、図6に示す動作テーブルを編集すれば、サインポストSPの設置箇所を変える必要がなく、イベント変更が容易に可能になる。このようなSTEP入カシーケンスにより、従来技術のスラム方式のようにエリア設定変更に高度な知識、複雑な手間がいらない。また、エラー発生箇所等の位置がSTEP入力の設定方法のため、動作順序や時系列的に追う手段を取り易い。
このように、上述した本実施形態によれば、移動経路10に沿って配置された複数のサインポストSPと、複数のサインポストSPをカメラで順に読み取りながら、移動経路10に沿って移動し、サインポストSPから読み取った識別番号に基づいて、予め設定された動作番号の順に所定の動作を行う自律移動ロボット20と、自律移動ロボット20から実行中の動作番号の情報を受信し、当該動作番号に基づいて、移動経路10においてイベントを発生させる上位装置30と、を備える、という構成を採用することによって、移動経路10に沿ってサインポストSPを配置するだけで、高度な知識や複雑な手間を要することなく、任意のタイミングで移動経路10上にイベントを発生させることができる。
また、本実施形態によれば、図1に示すように、移動経路10に設けられたシャッター装置40を備え、上位装置30は、自律移動ロボット20の実行中の動作番号に基づいて、シャッター装置40を開閉するイベントを発生させる。この構成によれば、自律移動ロボット20の移動が、シャッター装置40によって滞らないようにすることができ、自律移動ロボット20の作業のタクトタイムを向上できる。
また、本実施形態によれば、図1、図6及び図7に示すように、上位装置30は、自律移動ロボット20が読み取ったサインポストSP0に到達する前に、移動経路10においてシャッター装置40を開閉するイベントを発生させる。この構成によれば、シャッター装置40を予め開いておくことができ、自律移動ロボット20がシャッター装置40の手前で一時停止することなく、シャッター装置40を通過することができる。
対して、従来のテープ式AGVであれば、仮に、図1に示すサインポストSP0の場所にイベントを発生させるIDタグや補助テープを貼っていた場合、自律移動ロボット20がIDタグや補助テープを貼った場所に到達した以後にイベントが発行されるため、シャッター装置40を予め開いておくことはできず、自律移動ロボット20がシャッター装置40の手前で一時停止する必要がある。
また、本実施形態によれば、図10に示すように、当該動作番号に、移動経路10における往路、復路に関する索引番号を付帯することにより、図9に示すように、同じサインポストSPを検出した場合であっても、往路と復路で別のイベントを発生させることができる。
また、本実施形態によれば、図3に示すように、サインポストSPは、光を反射可能な第一セル(C11、C13…)と、光を反射不能な第二セル(C12、C21…)とが、二次元平面上に配置された被検出部Cを備え、自律移動ロボット20は、図2に示すように、被検出部Cの反射光をカメラで撮像する撮像部26と、撮像部26によって撮像された撮像データに基づいて、サインポストSPの識別番号を読み取る算出部27と、当該識別番号に基づいて、動作番号の順に動作を実行する制御部23と、制御部23によって実行中の動作番号を、上位装置30に通信する通信部24と、を備える。この構成によれば、サインポストSPの検出を安価かつ精度よく行うことができ、また、制御部23によって実行中の動作番号を、上位装置30に通信することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図11は、本発明の第2実施形態における自律移動ロボット連係システム1の全体構成を示す平面概略図である。
図11に示すように、第2実施形態では、複数の自律移動ロボット20が移動経路10を移動している。また、移動経路10には、複数の交差点11が設けられている。
第2実施形態の上位装置30は、交差点制御のイベントを発生させ、交差点11において自律移動ロボット20同士が衝突しないように制御する。具体的に、上位装置30は、他の自律移動ロボット20A,20B(第2の自律移動ロボット)が、自律移動ロボット20と同じ交差点11に進入しないように、自律移動ロボット20の動作番号に基づく位置情報から、他の自律移動ロボット20A,20Bを一時停止するイベントを発生させる。
図12は、本発明の第2実施形態における自律移動ロボット20の動作テーブルを示す図である。図13は、図12に示す動作テーブルに基づく自律移動ロボット連係システム1の動作例を示すフローチャートである。
先ず、図11に示すスタート地点Aに位置する自律移動ロボット20は、図12に示す動作テーブルに基づき、上位装置30から「前進」のイベント発行を受けて前進する。通信部24は、この動作番号「0」を上位装置30にシリアル通信する。
次に、自律移動ロボット20は、次の動作番号「1」に設定された所定の動作を行う。動作番号「1」に設定されている「動作」は、「サインポスト」の検出である。ここで検出する「サインポスト」は、「サインポストサイズ」が「M」、「サインポストNo.」が「0」であり、「追従方向」は「正面」、「サインポスト左右距離」は「0」、「サインポスト前後距離」は「2」である。
具体的に、自律移動ロボット20は、サインポストサイズがMサイズ(他にS,Lなどを設定できる)のサインポストSP0を検出対象とする。また、自律移動ロボット20のサインポストSP0に対する追従方向(上述した予め定められた条件を満たす進行方向)は正面(前方)であり、サインポスト左右距離は0(上述したXrefに対して0(図4参照))であり、サインポスト前後距離は2メートル(上述したZ(図4参照)であって、サインポストの切り替え距離)である。
サインポストSP0が発見された場合(ステップS111がYESの場合)、通信部24は、この動作番号「1」を上位装置30にシリアル通信する。次に、自律移動ロボット20は、動作番号「2」に設定された所定の動作を行う。動作番号「2」に設定されている「動作」は、「前進」である(ステップS112)。この前進の「動作」のパラメータは、「2」である。つまり、自律移動ロボット20は、2メートルだけ前進し、1つ目の交差点11Aに進入する。通信部24は、この動作番号「2」を上位装置30にシリアル通信する。
一方で、サインポストSP0が発見できなかった場合(ステップS111がNOの場合(後述するステップS113がNOの場合、ステップS116がNOの場合も同様))、自律移動ロボット20は、前進のリトライ処理を行うか、エラーメッセージを出して停止する(ステップS119)。
上位装置30は、動作番号「2」を受信したとき、その動作番号に基づくコマンド解析を実行する。そして、上位装置30は、動作番号「2」に基づいて、自律移動ロボット20と同じタイミングで交差点11Aに進入しようとしている自律移動ロボット20Aを一時停止させるイベント(交差点制御1)を発生させる(ステップS210)。自律移動ロボット20Aは、上位装置30から指令を受けて交差点11Aの手前で一時停止する。
自律移動ロボット20は、動作番号「2」の次に、動作番号「3」に設定された所定の動作を行う。動作番号「3」に設定されている「動作」は、「サインポスト」の検出である。ここで検出する「サインポスト」は、「サインポストサイズ」が「M」、「サインポストNo.」が「1」であり、「追従方向」は「正面」、「サインポスト左右距離」は「0」、「サインポスト前後距離」は「2」である。サインポストSP1が発見された場合(ステップS113がYESの場合)、通信部24は、この動作番号「3」を上位装置30にシリアル通信する。
次に、自律移動ロボット20は、動作番号「4」に設定された所定の動作を行う。動作番号「4」に設定されている「動作」は、「回転」である。この回転の「動作」のパラメータは、「右回転」であり、「回転角」のパラメータは、「90」度である。つまり、自律移動ロボット20は、図11に示すように、交差点11Aで、90度右回転する(ステップS114)。通信部24は、この動作番号「4」を上位装置30にシリアル通信する。
次に、自律移動ロボット20は、動作番号「5」に設定された所定の動作を行う。動作番号「5」に設定されている「動作」は、「前進」である(ステップS115)。この前進の「動作」のパラメータは、「2」である。つまり、自律移動ロボット20は、2メートルだけ前進し、2つ目の交差点11Bに進入する。通信部24は、この動作番号「5」を上位装置30にシリアル通信する。
上位装置30は、動作番号「5」を受信したとき、先ず、動作番号「5」に基づいて、自律移動ロボット20が交差点11Aを通過したことを検出し、交差点11Aの手前で一時停止している自律移動ロボット20Aに対して動作許可のイベントを発生させる。これにより、自律移動ロボット20Aが交差点11Aに進入できるようになる。
また、上位装置30は、動作番号「5」を受信したとき、その動作番号に基づくコマンド解析を実行する。上位装置30は、動作番号「5」に基づいて、自律移動ロボット20と同じタイミングで2つ目の交差点11Bに進入しようとしている自律移動ロボット20Bを一時停止させるイベント(交差点制御2)を発生させる(ステップS210)。自律移動ロボット20Bは、上位装置30から指令を受けて交差点11Bの手前で一時停止する。
次に、自律移動ロボット20は、動作番号「6」に設定された所定の動作を行う。動作番号「6」に設定されている「動作」は、「サインポスト」の検出である。ここで検出する「サインポスト」は、「サインポストサイズ」が「M」、「サインポストNo.」が「2」であり、「追従方向」は「正面」、「サインポスト左右距離」は「0」、「サインポスト前後距離」は「2」である。サインポストSP2が発見された場合(ステップS116がYESの場合)、通信部24は、この動作番号「6」を上位装置30にシリアル通信する。
次に、自律移動ロボット20は、動作番号「7」に設定された所定の動作を行う。動作番号「7」に設定されている「動作」は、「回転」である。この回転の「動作」のパラメータは、「右回転」であり、「回転角」のパラメータは、「90」度である。つまり、自律移動ロボット20は、図11に示すように、交差点11Bで、90度右回転する(ステップS117)。通信部24は、この動作番号「7」を上位装置30にシリアル通信する。
次に、自律移動ロボット20は、動作番号「8」に設定された所定の動作を行う。動作番号「8」に設定されている「動作」は、「前進」である(ステップS118)。この前進の「動作」のパラメータは、「2」である。つまり、自律移動ロボット20は、2メートルだけ前進し、ゴール地点Bまで移動する。通信部24は、この動作番号「8」を上位装置30にシリアル通信する。
上位装置30は、動作番号「8」を受信したとき、その動作番号「8」に基づいて、自律移動ロボット20が交差点11Bを通過したことを検出し、交差点11Bの手前で一時停止している自律移動ロボット20Bに対して動作許可のイベントを発生させる。これにより、自律移動ロボット20Bが交差点11Bに進入できるようになる。
次の動作番号「9」に設定された所定の動作は、「ゴール」である。通信部24は、この動作番号「9」を上位装置30にシリアル通信する。なお、上位装置30は、動作番号「9」を受信したとき、上述した第1実施形態と同様に、図示しない音声スピーカーに自律移動ロボット20のゴールをお知らせするイベントを発生させる。
以上により、図11に示すシチュエーションでの自律移動ロボット連係システム1の一連の動作が完了する。
このように、上述した第2実施形態によれば、移動経路10には、交差点11A,11Bが設けられており、自律移動ロボット20に連係する連係装置として、移動経路10を移動する他の自律移動ロボット20A,20B(第2の自律移動ロボット)を備え、上位装置30は、自律移動ロボット20の動作番号に基づいて、他の自律移動ロボット20A,20Bによる自律移動ロボット20と同じ交差点11への進入を一時停止するイベントを発生させる。この構成によれば、交差点11を有する移動経路10において、複数の自律移動ロボット20が移動している場合に、交差点11における自律移動ロボット20同士の衝突を防止することができる。
なお、自律移動ロボット20の2台が同じ交差点11に入ろうとしている場合、上位装置30に先に通信した方が優先して進んでいき、他は待つようにするとよい。また、交差点11に対し3台以上の自律移動ロボット20が入ろうとしている場合も、上位装置30に先に通信した順番から順次優先して進んでいくようにするとよい。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図14は、本発明の第3実施形態における自律移動ロボット連係システム1の全体構成を示す平面概略図である。
図14に示すように、第3実施形態では、移動経路10に送電装置50が設けられ、自律移動ロボット20に受電装置51が設けられている。送電装置50は、受電装置51に対し非接触で給電を行う。
自律移動ロボット20は、例えば、送電装置50が備える1次コイルと、受電装置51が備える二次コイルとの間の磁気結合または磁気共鳴を利用して、送電装置50から非接触で高周波電力を受け取る。受電装置51には、送電装置50から非接触給電により受電した受電電力を直流電力に変換して、自律移動ロボット20のバッテリー(駆動動力源として十分な電力を蓄えることが可能な二次電池や大容量の電気二重層キャパシタ等)に供給する電力変換回路が設けられている。
第3実施形態の上位装置30は、自律移動ロボット20(受電装置51)が送電装置50と対向する位置に移動してきたときに、自動で給電を開始するワイヤレス充電制御のイベントを発生させる。具体的に、上位装置30は、自律移動ロボット20の動作番号に基づいて、自律移動ロボット20の位置を検出し、送電装置50による給電の開始及び停止のイベントを発生させる。
図15は、本発明の第3実施形態における自律移動ロボット20の動作テーブルを示す図である。図16は、図15に示す動作テーブルに基づく自律移動ロボット連係システム1の動作例を示すフローチャートである。
先ず、図14に示すスタート地点Aに位置する自律移動ロボット20は、図15に示す動作テーブルに基づき、上位装置30から「前進」のイベント発行を受けて前進する。通信部24は、この動作番号「0」を上位装置30にシリアル通信する。
次に、自律移動ロボット20は、次の動作番号「1」に設定された所定の動作を行う。動作番号「1」に設定されている「動作」は、「サインポスト」の検出である。ここで検出する「サインポスト」は、「サインポストサイズ」が「M」、「サインポストNo.」が「0」であり、「追従方向」は「正面」、「サインポスト左右距離」は「0」、「サインポスト前後距離」は「2」である。
具体的に、自律移動ロボット20は、サインポストサイズがMサイズ(他にS,Lなどを設定できる)のサインポストSP0を検出対象とする。また、自律移動ロボット20のサインポストSP0に対する追従方向(上述した予め定められた条件を満たす進行方向)は正面(前方)であり、サインポスト左右距離は0(上述したXrefに対して0(図4参照))であり、サインポスト前後距離は2メートル(上述したZ(図4参照)であって、サインポストの切り替え距離)である。
サインポストSP0が発見された場合(ステップS121がYESの場合)、通信部24は、この動作番号「1」を上位装置30にシリアル通信する。次に、自律移動ロボット20は、動作番号「2」に設定された所定の動作を行う。動作番号「2」に設定されている「動作」は、「待機」である(ステップS122)。通信部24は、この動作番号「2」を上位装置30にシリアル通信する。
なお、サインポストSP0が発見できなかった場合(ステップS121がNOの場合(後述するステップS124がNOの場合、ステップS128がNOの場合も同様))、自律移動ロボット20は、前進のリトライ処理を行うか、エラーメッセージを出して停止する(ステップS130)。
上位装置30は、動作番号「2」を受信したとき、その動作番号に基づくコマンド解析を実行する。そして、上位装置30は、動作番号「2」に基づいて、サインポストSP0の前で待機する自律移動ロボット20に対し、送電装置50Aから非接触給電を行うイベント(ワイヤレス充電制御1)を発生させる(ステップS220)。送電装置50Aは、上位装置30から指令を受けて送電を開始する。
自律移動ロボット20は、バッテリーの電圧を監視し、バッテリーの電圧が所定の設定値以上となったら次のステップに自動で進む。なお、バッテリーの設置値は、図15に示すGUIで設定するとよい。上位装置30は、自律移動ロボット20が次のステップに進んだら送電装置50Aの送電を停止する。
自律移動ロボット20は、動作番号「2」の次のステップとして、動作番号「3」に設定された所定の動作を行う。動作番号「3」に設定されている「動作」は、「前進」である(ステップS123)。この前進の「動作」のパラメータは、「2」である。つまり、自律移動ロボット20は、2メートルだけ前進する。通信部24は、この動作番号「3」を上位装置30にシリアル通信する。
次に、自律移動ロボット20は、動作番号「4」に設定された所定の動作を行う。動作番号「4」に設定されている「動作」は、「サインポスト」の検出である。ここで検出する「サインポスト」は、「サインポストサイズ」が「M」、「サインポストNo.」が「1」であり、「追従方向」は「正面」、「サインポスト左右距離」は「0」、「サインポスト前後距離」は「2」である。サインポストSP1が発見された場合(ステップS124がYESの場合)、通信部24は、この動作番号「4」を上位装置30にシリアル通信する。
次に、自律移動ロボット20は、動作番号「5」に設定された所定の動作を行う。動作番号「5」に設定されている「動作」は、「回転」である。この回転の「動作」のパラメータは、「右回転」であり、「回転角」のパラメータは、「90」度である。つまり、自律移動ロボット20は、図14に示すように、90度右回転する(ステップS125)。通信部24は、この動作番号「5」を上位装置30にシリアル通信する。
次に、自律移動ロボット20は、動作番号「6」に設定された所定の動作を行う。動作番号「6」に設定されている「動作」は、「待機」である(ステップS126)。通信部24は、この動作番号「6」を上位装置30にシリアル通信する。
上位装置30は、動作番号「6」を受信したとき、その動作番号に基づくコマンド解析を実行する。そして、上位装置30は、動作番号「6」に基づいて、サインポストSP1の前で待機する自律移動ロボット20に対し、送電装置50Bから非接触給電を行うイベント(ワイヤレス充電制御2)を発生させる(ステップS220)。送電装置50Bは、上位装置30から指令を受けて送電を開始する。
自律移動ロボット20は、バッテリーの電圧を監視し、バッテリーの電圧が所定の設定値以上となったら次のステップに自動で進む。上位装置30は、自律移動ロボット20が次のステップに進んだら送電装置50Bの送電を停止する。
自律移動ロボット20は、動作番号「6」の次のステップとして、動作番号「7」に設定された所定の動作を行う。動作番号「7」に設定されている「動作」は、「前進」である(ステップS123)。この前進の「動作」のパラメータは、「2」である。つまり、自律移動ロボット20は、2メートルだけ前進する。通信部24は、この動作番号「7」を上位装置30にシリアル通信する。
次に、自律移動ロボット20は、動作番号「8」に設定された所定の動作を行う。動作番号「8」に設定されている「動作」は、「サインポスト」の検出である。ここで検出する「サインポスト」は、「サインポストサイズ」が「M」、「サインポストNo.」が「2」であり、「追従方向」は「正面」、「サインポスト左右距離」は「0」、「サインポスト前後距離」は「2」である。サインポストSP2が発見された場合(ステップS128がYESの場合)、通信部24は、この動作番号「8」を上位装置30にシリアル通信する。
また、サインポストSP2が発見された場合(ステップS128がYESの場合)、自律移動ロボット20は、動作番号「9」に設定された所定の動作を行う。動作番号「9」に設定されている「動作」は、「回転」である。この回転の「動作」のパラメータは、「右回転」であり、「回転角」のパラメータは、「180」度である。つまり、自律移動ロボット20は、図1に示すように、ゴール地点Bで、180度右回転(反転)する(ステップS129)。通信部24は、この動作番号「9」を上位装置30にシリアル通信する。
次の動作番号「10」に設定された所定の動作は、「ゴール」である。通信部24は、この動作番号「10」を上位装置30にシリアル通信する。なお、上位装置30は、動作番号「10」を受信したとき、上述した実施形態と同様に、図示しない音声スピーカーに自律移動ロボット20のゴールをお知らせするイベントを発生させる。
以上により、図14に示すシチュエーションでの自律移動ロボット連係システム1の一連の動作が完了する。
このように、上述した第3実施形態によれば、自律移動ロボット20は、受電装置51を備えており、自律移動ロボット20に連係する連係装置として、移動経路10に設けられて、受電装置51に対し非接触で給電を行う送電装置50を備え、上位装置30は、自律移動ロボット20の動作番号に基づいて、送電装置50による給電を開始及び停止するイベントを発生させる。この構成によれば、自律移動ロボット20(受電装置51)が送電装置50と対向する位置に移動してきたときに自動で給電を開始し、また、自律移動ロボット20が次のステップに進んだときに自動で給電を停止することができる。
なお、送電装置50は、移動経路10の途中に設置するのみならず、スタート地点Aやゴール地点Bに設置してもよい。また、上位装置30は、給電を開始し、一定時間経過後、自律移動ロボット20のバッテリーの電圧が設定値を超えなければ給電のエラーを発生させ、自律移動ロボット20を次のステップに進ませてもよいし、自律移動ロボット20を停止させてもよい。
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記実施形態では、移動経路10または移動経路10の近傍に位置する連係装置に対し、上位装置30は、自律移動ロボット20の動作番号に基づいて、連係装置を制御するイベントを発生させる形態について説明した。この連係装置は、上述したシャッター装置40、自律移動ロボット20A,20B(第2の自律移動ロボット)、及び送電装置50に限定されない。例えば、連係装置は、自律移動ロボット20の積載物を受け渡すコンベア装置であってもよい。この場合も、上述したGUIから同じように発生させるイベントを設定することができる。
また、例えば、上記実施形態では、自律移動ロボット20と上位装置30とが連係してイベントを発生させる形態について説明したが、自律移動ロボット20が単独でイベントを発生させる形態であっても構わない。
つまり、この自律移動ロボット20は、移動経路10に沿って配置された複数のサインポストSPをカメラで順に読み取りながら、移動経路10に沿って移動し、サインポストSPから読み取った識別番号に基づいて、予め設定された動作番号の順に所定の動作を行う自律移動ロボット20であって、実行中の動作番号に基づいて、移動経路10においてイベントを発生させるイベント発生部を備えてもよい。このイベント発生部は、例えば、シャッター装置40等に指令を出す通信装置などが該当する。
上記した自律移動ロボット連係システム及び自律移動ロボットによれば、高度な知識や複雑な手間を要することなく、任意のタイミングで移動経路上にイベントを発生させることができる。
1 自律移動ロボット連係システム
10 移動経路
20 自律移動ロボット
20A 自律移動ロボット(第2の自律移動ロボット、連係装置)
20B 自律移動ロボット(第2の自律移動ロボット、連係装置)
20L 駆動輪
20R 駆動輪
21 サインポスト検出部
22 駆動部
23 制御部
24 通信部
25 照射部
26 撮像部
27 算出部
28 モータ制御部
29 モータ
30 上位装置
40 シャッター装置(連係装置)
50 送電装置(連係装置)
51 受電装置
A スタート地点
B ゴール地点
C、C1、C2 被検出部
C11、C13、C22、C31、C33 第一セル
C12、C21、C23、C32 第二セル
SP、SP0、SP1、SP2 サインポスト(標識)

Claims (8)

  1. 移動経路に沿って配置された複数の標識と、
    前記複数の標識をカメラで順に読み取りながら、前記移動経路に沿って移動し、前記標識から読み取った識別番号に基づいて、予め設定された動作番号の順に所定の動作を行う自律移動ロボットと、
    前記移動経路または前記移動経路の近傍に位置する連係装置と、
    前記自律移動ロボットから実行中の前記動作番号の情報を受信し、前記動作番号に基づいて、前記連係装置を制御するイベントを発生させる上位装置と、を備える、自律移動ロボット連係システム。
  2. 前記上位装置は、前記自律移動ロボットが読み取った前記標識に到達する前に、前記連係装置を制御するイベントを発生させる、請求項1に記載の自律移動ロボット連係システム。
  3. 前記連係装置として、前記移動経路に設けられたシャッター装置を備え、
    前記上位装置は、前記動作番号に基づいて、前記シャッター装置を開閉するイベントを発生させる、請求項1または2に記載の自律移動ロボット連係システム。
  4. 前記移動経路には、交差点が設けられており、
    前記連係装置として、前記移動経路を移動する第2の自律移動ロボットを備え、
    前記上位装置は、前記動作番号に基づいて、前記第2の自律移動ロボットによる前記自律移動ロボットと同じ前記交差点への進入を一時停止するイベントを発生させる、請求項1~3のいずれか一項に記載の自律移動ロボット連係システム。
  5. 前記自律移動ロボットは、受電装置を備えており、
    前記連係装置として、前記移動経路に設けられて、前記受電装置に対し非接触で給電を行う送電装置を備え、
    前記上位装置は、前記動作番号に基づいて、前記送電装置による給電を開始及び停止するイベントを発生させる、請求項1~4のいずれか一項に記載の自律移動ロボット連係システム。
  6. 前記動作番号には、前記移動経路における往路、復路に関する索引番号が付帯されている、請求項1~5のいずれか一項に記載の自律移動ロボット連係システム。
  7. 前記標識は、光を反射可能な第一セルと、光を反射不能な第二セルとが、二次元平面上に配置された被検出部を備え、
    前記自律移動ロボットは、
    前記被検出部の反射光をカメラで撮像する撮像部と、
    前記撮像部によって撮像された撮像データに基づいて、前記標識の識別番号を読み取る算出部と、
    前記識別番号に基づいて、前記動作番号の順に動作を実行する制御部と、
    前記制御部によって実行中の前記動作番号を、前記上位装置に通信する通信部と、を備える、請求項1~6のいずれか一項に記載の自律移動ロボット連係システム。
  8. 移動経路に沿って配置された複数の標識をカメラで順に読み取りながら、前記移動経路に沿って移動し、前記標識から読み取った識別番号に基づいて、予め設定された動作番号の順に所定の動作を行う自律移動ロボットであって、
    実行中の前記動作番号に基づいて、前記移動経路または前記移動経路の近傍に位置する連係装置を制御するイベントを発生させるイベント発生部を備える、自律移動ロボット。
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