JP7787983B2 - データ処理装置、移動体システム、移動体、データ処理方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、データ処理装置、移動体システム、移動体、データ処理方法、プログラム、及び記憶媒体に関する。

床面などの走行面上を自律的に走行移動する移動体がある。設定された位置により精度良く移動体を移動できる技術が求められている。

特開２０２１－８９６７３号公報

本発明が解決しようとする課題は、設定された位置により精度良く移動体を移動させることが可能な、データ処理装置、移動体システム、移動体、データ処理方法、プログラム、及び記憶媒体を提供することである。

実施形態に係るデータ処理装置は、走行面を走行して移動する移動体に関するデータを処理する。前記データ処理装置は、第１位置から経由位置までの並進動作及び旋回動作を含む第１移動において発生した第１誤差を算出する。前記データ処理装置は、さらに、前記経由位置から第２位置までの旋回動作を含む第２移動において発生する第２誤差を、前記第１誤差に基づいて予測する。前記データ処理装置は、さらに、前記第１誤差及び前記第２誤差を用いて、前記第２移動における前記移動体の移動量を補正する。

図１（ａ）～図１（ｃ）は、それぞれ、実施形態に係る移動体を模式的に示す平面図、側面図、及び底面図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施形態に係る移動体を模式的に示す斜視図である。 図３は、実施形態に係る移動体システムにおけるデータ処理の構成を示す模式図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、実施形態に係る移動体システムを説明するための模式図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、実施形態に係る移動体システムを説明するための模式図である。 図６は、実施形態に係るデータ処理方法を示すフローチャートである。 図７は、実施形態に係るデータ処理方法を示すフローチャートである。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施形態の第１変形例に係る移動体システムを説明するための模式図である。 図９（ａ）～図９（ｃ）は、実施形態の第１変形例に係る移動体システムを説明するための模式図である。 図１０は、実施形態の第１変形例に係るデータ処理方法を示すフローチャートである。 図１１は、実施形態の第２変形例に係るデータ処理方法を示すフローチャートである。 図１２は、実施形態の第３変形例に係る移動体システムにおけるデータ処理の構成を示す模式図である。 図１３は、実施形態に係る移動体を模式的に示す斜視図である。 図１４は、ハードウェア構成を表す模式図である。

以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

実施形態に係る発明は、移動体、データ処理装置、それらを含む移動体システムに関する。データ処理装置は、移動体の走行に必要なデータを処理する。一例として、移動体は、無人搬送車（ＡＧＶ）であり、床面を走行して指定された位置へ自律的に移動可能である。例えば、ある位置で移動体に物体が積載された後、移動体は指定された位置へ自動的に移動する。移動後の位置で、積載された物体が移動体から降ろされる。移動体は、物体を牽引しても良い。移動体は、予め設定された軌道上を移動する有軌道無人搬送車（ＲＧＶ）であっても良い。移動体は、移動機構として、二輪駆動又は四輪駆動される車輪を含んでも良いし、キャタピラを含んでも良い。移動体は、２脚以上の多脚機構を含んでも良い。

図１（ａ）～図１（ｃ）は、それぞれ、実施形態に係る移動体を模式的に示す平面図、側面図、及び底面図である。
図１（ａ）～図１（ｃ）を参照して、移動体の具体例を説明する。図１（ａ）～図１（ｃ）に示すように、実施形態に係る移動体１０は、車体１１、車輪１２、駆動源１３、外界センサ１４、内界センサ１５、台座１６、昇降装置１７、及び制御装置１８を含む。車体１１の底部には、複数の車輪１２が取り付けられる。図示した例では、複数の車輪１２は、車体１１の前方に設けられた一対の駆動輪１２ａ及び１２ｂと、車体１１の後方に設けられた一対の従動輪１２ｃ及び１２ｄと、を含む。駆動源１３は、モータ１３ａ、モータ１３ｂ、バッテリ１３ｃなどを含む。モータ１３ａ及び１３ｂは、それぞれ駆動輪１２ａ及び１２ｂを駆動させる。

図示した例では、移動体１０は、差動駆動方式により走行面を移動する。具体的には、移動体１０は、駆動輪１２ａおよび駆動輪１２ｂを、互いに等しい回転数で正転させることによって、前方に並進（前進）する。移動体１０は、駆動輪１２ａおよび駆動輪１２ｂを、互いに等しい回転数で反転させることによって、後方に並進（後進）する。移動体１０は、駆動輪１２ｂを正転させ、駆動輪１２ａを駆動輪１２ｂよりも大きい回転数で正転させることによって、前向きに左旋回する。移動体１０は、駆動輪１２ａを正転させ、駆動輪１２ｂを駆動輪１２ａと同じ回転数で反転させることによって、左方に回転しても良い。ここでは、回転動作は、旋回動作の一種として扱う。移動体１０は、駆動輪１２ｂを反転させ、駆動輪１２ａを駆動輪１２ｂよりも大きい回転数で反転させることによって、後ろ向きに左旋回する。移動体１０は、駆動輪１２ａを正転させ、駆動輪１２ｂを駆動輪１２ａよりも大きい回転数で正転させることによって、前向きに右旋回する。移動体１０は、駆動輪１２ａを反転させ、駆動輪１２ｂを駆動輪１２ａと同じ回転数で正転させることによって、右方に回転しても良い。移動体１０は、駆動輪１２ａを反転させ、駆動輪１２ｂを駆動輪１２ａよりも大きい回転数で反転させることによって、後ろ向きに右旋回する。移動体１０は、左方又は右方へ直線的には移動できない。

外界センサ１４（第２センサ）は、移動体１０の外部の情報を検出する。例えば、外界センサ１４は、移動体１０の前方又は後方に設けられたレーザレンジファインダ（ＬＲＦ）である。ＬＲＦは、移動体１０と周囲の物体との距離を測定する。外界センサ１４は、カメラであっても良い。カメラは、移動体１０の周囲を撮像する。外界センサ１４として、ＬＲＦ及びカメラの両方が設けられても良い。

内界センサ１５（第１センサ）は、移動体１０の内部の情報を検出する。例えば、内界センサ１５は、加速度センサ又は角速度センサである。加速度センサ又は角速度センサは、移動体１０が移動したときの加速度又は角速度を検出する。内界センサ１５は、モータの回転数を検出するエンコーダであっても良い。その場合、図１（ｃ）に示すように、モータ１３ａ及び１３ｂに一対の内界センサがそれぞれ設けられる。内界センサ１５として、加速度センサ、角速度センサ、及びエンコーダから選択される２つ以上が設けられても良い。

台座１６は、車体１１の一部に設けられ、載置面１６ａを有する。載置面１６ａは、上方に向いている。移動体１０が水平な走行面上に置かれているとき、載置面１６ａも水平である。載置面１６ａには、物体を載置できる。昇降装置１７は、台座１６を上昇又は下降させる。制御装置１８は、移動体１０の動作を制御する。具体的には、制御装置１８は、移動計画に従って移動体１０が移動するように、駆動源１３を制御する。その他、制御装置１８は、外界センサ１４及び内界センサ１５で取得されたデータを受信して処理する。制御装置１８は、昇降装置１７を動作させ、物体を上昇させたり下降させたりする。

移動体１０への移動命令は、上位のシステムから送信されても良い。移動体１０が、事前に設定された移動命令を読み込んでも良い。移動体１０に、人が直接入力して設定しても良い。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施形態に係る移動体を模式的に示す斜視図である。
図２（ａ）に示すように、台座１６は、車体１１の低い位置に設けられる。このため、図２（ｂ）に示すように、移動体１０は、台座１６が他の物体の下に位置するように移動できる。図示した例では、移動体１０は、かご台車１００の下に移動している。ここでは、移動体１０がかご台車１００を搬送する例について説明する。

移動体１０は、台座１６がかご台車１００の下に位置した状態で、昇降装置１７を動作させ、台座１６を上昇させる。台座１６の載置面１６ａが、かご台車１００の底面と接触する。台座１６のさらなる上昇により、かご台車１００が持ち上げられ、かご台車１００の車輪１０１が走行面から離れる。又は、昇降装置１７は、車輪１０１が走行面から離れない程度に台座１６を上昇させ、かご台車１００を下方から支持しても良い。これにより、移動体１０にかご台車１００の全ての荷重が加わることを回避できる。移動体１０は、載置面１６ａがかご台車１００と接触した状態で走行面を移動し、かご台車１００を搬送する。

移動体１０の移動時には、環境地図が参照される。環境地図は、移動体１０が移動する範囲内の周辺環境を２次元で示した地図である。環境地図は、任意の時系列のセンサデータから作成されても良いし、建物の構造を示す図面を用いて作成されてもよい。環境地図には、予め登録地点が設定される。移動を開始する位置、移動を終了する位置、かご台車１００の搬送を開始する位置、かご台車１００を降ろす位置、一時停止する位置などが、予め登録地点として設定される。移動体１０を動作させる場合、まず、人手により移動体１０の動作の開始位置と移動体の移動先が設定される。移動体１０は、環境地図上での位置姿勢情報と周辺情報を参照しながら、移動体１０の現在位置から指定された登録地点への移動経路を作成し、移動経路を追従する。位置姿勢情報は、地図上での移動体の位置及び姿勢を示す。姿勢は、基準の向きに対する、鉛直方向まわりの角度で表される。位置姿勢情報が示す移動体１０の位置及び姿勢が環境地図上での移動体１０の位置及び姿勢と一致した状態で、移動体１０を実際に任意の地点に位置させ、その位置を登録地点として設定しても良い。登録地点は、手動で設定されてもよい。

図３は、実施形態に係る移動体システムにおけるデータ処理の構成を示す模式図である。
図３に示すように、実施形態に係る移動体システム１は、移動体１０、データ処理装置２０、及び記憶装置３０を備える。データ処理装置２０は、移動体１０で得られたデータの処理、移動に関する計画の作成などを実行する。記憶装置３０は、環境地図３１などの移動体１０の動作に必要なデータを記憶する。

移動体１０の制御装置１８は、センサ制御部１８ａ及び移動制御部１８ｂとしての機能を有する。センサ制御部１８ａは、外界センサ１４及び内界センサ１５を制御する。また、センサ制御部１８ａは、外界センサ１４及び内界センサ１５で検出されたデータを受信する。

データ処理装置２０は、取得部２１、移動計画部２２、誤差算出部２３、補正部２４、及び予測部２５としての機能を有する。取得部２１は、各センサのデータをセンサ制御部１８ａから取得し、移動体１０の位置又は姿勢を算出する。移動計画部２２は、算出された位置又は姿勢を参照しつつ、移動体１０の移動計画を作成する。移動計画は、移動体１０がある位置から別の位置まで移動するために必要な動作及び移動量を示す。移動制御部１８ｂは、移動計画に沿って移動体１０が移動するよう、駆動源１３を制御する。

誤差算出部２３は、移動計画の実行途中で、移動によって発生した誤差を算出する。誤差の算出では、環境地図３１の登録情報３２及び位置姿勢情報３３が参照される。登録情報３２は、環境地図３１における所定の登録地点での移動体１０の位置及び姿勢を示すデータであり、登録地点への移動前に算出される。位置姿勢情報３３は、いずれかのセンサからのデータに基づいて算出される移動体１０の位置及び姿勢を示す情報であり、登録地点への移動後に算出される。

補正部２４は、算出された誤差に基づき、移動計画における残りの移動量を補正する。予測部２５は、算出された誤差に基づき、移動計画における残りの移動で発生する誤差を予測する。予測部２５は、補正部２４によって補正された移動量を、予測された誤差に基づいてさらに補正する。移動制御部１８ｂは、予測部２５から出力された移動量を移動体１０が移動するように、駆動源１３を制御する。

図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）、及び図５（ｂ）は、実施形態に係る移動体システムを説明するための模式図である。
図４（ａ）～図５（ｂ）を参照して、移動体システム１の具体例を説明する。移動体１０は、例えば図４（ａ）に示すように、第１位置Ｐ１（現在位置）にある。マークＭは、移動体１０の向きを示している。二等辺三角形であるマークＭにおいて、鈍角が指す方向が、移動体１０の前方を示している。第１位置Ｐ１とは別の場所に、複数の仮想の区画Ｓが設定される。複数の区画Ｓは、相互に直交する二方向に並べて設定される。図示した例では、縦３×横３の区画Ｓが設定されている。移動体１０は、それぞれの区画Ｓにかご台車を搬送する。図示した例では、区画Ｓ１にかご台車１１０が既に配置されている。移動体１０は、第１位置Ｐ１でかご台車１００を持ち上げ、区画Ｓ１に隣接する区画Ｓ２内の第２位置Ｐ２（目標位置）までかご台車１００を搬送する。

第１位置Ｐ１では、まず、取得部２１が外界センサ１４のデータを取得する。取得部２１は、そのデータに基づいて、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との相対的な位置関係を算出する。外界センサ１４がＬＲＦである場合、ＬＲＦによって取得された点群データを用いて、第１位置Ｐ１に対する第２位置Ｐ２の相対的な位置関係が算出される。又は、取得部２１は、外界センサ１４のデータの代わりに、人手によって予め作成された位置データを取得しても良い。

移動計画部２２は、移動体１０が第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２まで移動するための移動計画を作成する。具体的には、移動計画は、第１移動及び第２移動を含む。第１移動は、第１位置Ｐ１から経由位置Ｐ３までの移動であり、図４（ｂ）に示す並進動作と、図５（ａ）に示す旋回動作と、を含む。第２移動は、経由位置Ｐ３から第２位置Ｐ２までの移動であり、図５（ｂ）に示す複数の旋回動作（スラローム動作）を含む。旋回動作により、移動体１０の一部が円弧状に動く。第２移動は、第１移動の後の動作である。第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２、及び経由位置Ｐ３のそれぞれは、環境地図３１の登録地点として設定される。経由位置Ｐ３は、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２までに移動体１０が経由する位置である。移動計画には、第１移動及び第２移動における各動作が開始される位置、各動作における移動量などが含まれる。

移動制御部１８ｂは、駆動源１３を制御し、移動体１０に第１移動を実行させる。まず、移動体１０は、図４（ｂ）に示す並進動作において、第２位置Ｐ２に向けて前進する。第２位置Ｐ２が移動体１０の斜め前方に位置する地点で、移動体１０が停止する。例えば、移動体１０の停止位置は、目標とする第２位置Ｐ２よりも１列手前の区画Ｓ内に設定される。その後、図５（ａ）に示す旋回動作において、移動体１０が１８０度旋回する。この結果、第２位置Ｐ２が、移動体１０の後方側に位置する。

第１移動が完了すると、取得部２１は、各センサによって得られたデータを取得し、位置姿勢情報３３を算出する。外界センサ１４がＬＲＦ又はカメラである場合、取得部２１は、ＬＲＦ又はカメラによって得られたデータから、移動体１０の周囲の情報を示す地図を生成する。生成された地図には、周囲の物体に対する移動体１０の位置及び姿勢が示されている。取得部２１生成した地図上における経由位置Ｐ３での移動体１０の位置及び姿勢を、位置姿勢情報３３として算出する。

誤差算出部２３は、取得部２１によって算出された位置姿勢情報３３と、環境地図３１に含まれる登録情報３２と、を用いて、第１旋回誤差を含む第１誤差を算出する。登録情報３２は、登録地点における移動体１０の位置及び姿勢を含む。例えば、経由位置Ｐ３は登録地点として設定され、経由位置Ｐ３における移動体１０の位置及び姿勢が予め算出される。誤差算出部２３は、登録情報３２が示す経由位置Ｐ３での移動体１０の姿勢と、位置姿勢情報３３が示す経由位置Ｐ３での移動体１０の姿勢と、の差を、第１移動における旋回動作によって生じた第１旋回誤差として算出する。第１誤差は、第１旋回誤差の他、第１並進誤差を含んでも良い。例えば、誤差算出部２３は、登録情報３２が示す経由位置Ｐ３と、位置姿勢情報３３が示す移動体１０の位置と、の差を、第１移動における並進動作によって生じた第１並進誤差として算出しても良い。

補正部２４は、目標とする第２位置Ｐ２と、第２移動後の移動体１０の位置と、の差が小さくなるように、第１誤差に基づいて第２移動における移動量を補正する。第２移動でのＸ方向における移動量を「ｘ１」、第２移動でのＹ方向における移動量を「ｙ１」、第１旋回誤差をΔθとすると、補正された移動量（ｘ２，ｙ２）は、以下の数式１によって表される。

予測部２５は、誤差算出部２３によって算出された第１誤差に基づいて、第２移動で発生する第２誤差を予測する。第２誤差は、第２移動における旋回動作で発生すると予測される第２旋回誤差を含む。第２旋回誤差は、第１旋回誤差に基づいて予測される。予測部２５は、補正部２４によって補正された移動量を、予測された第２誤差に基づいてさらに補正する。例えば、第１移動の旋回動作において、角度θ１旋回したときの第１旋回誤差をΔθとする。第２移動の旋回動作において、角度θ２旋回するときの補正された移動量（ｘ３，ｙ３）は、以下の数式２によって表される。

図示した例では、第１移動は、１８０度の旋回動作を含む。第２移動は、９０度の右旋回動作及び９０度の左旋回動作を含む。角度θ１及びθ２は、それぞれ１８０度である。

第２移動が並進動作を含む場合は、第１移動の並進動作における第１並進誤差から、第２移動の並進動作における第２並進誤差が予測されても良い。例えば、第１移動の並進動作の移動量に対する第１並進誤差の割合が算出される。当該割合を第２移動の並進動作の移動量に掛け合わせることで、第２並進誤差が予測される。この場合、第２誤差は、第２並進誤差及び第２旋回誤差を含む。第２並進誤差及び第２旋回誤差を用いて、移動量が補正される。

予測部２５は、補正された移動量（ｘ３，ｙ３）を、移動制御部１８ｂに送信する。移動制御部１８ｂは、移動体１０が移動量（ｘ３，ｙ３）を移動するように、駆動源１３を制御する。図５（ｂ）に示すように、移動体１０は、第２位置Ｐ２に向けて、後ろ向きに右旋回及び左旋回を行う。右旋回及び左旋回は、それぞれ１回ずつ以上交互に行われる。

移動体１０と他の物体との衝突を回避するために、移動体１０の前方に安全領域が設定される場合がある。安全領域内で物体が検知されると、移動体１０は停止する。移動体１０の前方に安全領域が設定される場合、移動体１０が第２位置Ｐ２に向けて前向きに移動すると、移動体１０が既に置かれているかご台車１１０に接近し、安全領域内でかご台車１１０が検知される。この結果、移動体１０が第２位置Ｐ２へ移動できなくなる。図５（ｂ）に示すように、後ろ向きに第２位置Ｐ２へ移動することで、移動体１０の前方に安全領域が設定される場合でも、搬送しているかご台車１００を既に置かれているかご台車１１０に隣接させることができる。

移動体１０が第２位置Ｐ２に移動すると、移動体１０は、台座１６を下降させる。これにより、かご台車１００が区画Ｓ２内に載置される。移動体１０は、次の搬送目標に向けて移動する。

図６及び図７は、実施形態に係るデータ処理方法を示すフローチャートである。
実施形態に係るデータ処理方法ＰＭにおいて、移動計画部２２は、図４（ａ）に示すように、複数の区画Ｓを設定する（ステップＳｔ１）。取得部２１は、複数の区画Ｓの１つを目標位置として取得する（ステップＳｔ２）。移動計画部２２は、現在位置と目標位置との相対的な位置関係を算出し、移動計画を作成する（ステップＳｔ３）。移動体１０は、第１移動を実行する（ステップＳｔ４）。これにより、例えば図４（ｂ）に示すように、移動体１０が経由位置Ｐ３に移動する。誤差算出部２３は、第１移動で発生した第１誤差を算出する（ステップＳｔ５）。補正部２４は、第１誤差に基づき、第２移動における移動量を補正する（ステップＳｔ６）。予測部２５は、第１誤差に基づき、第２移動で発生する第２誤差を予測する（ステップＳｔ７）。予測部２５は、第２誤差に基づき、移動量をさらに補正する（ステップＳｔ８）。移動体１０は、補正された移動量に従って第２移動を実行する（ステップＳｔ９）。

図７は、図６に示すステップＳｔ５の具体的処理を例示するフローチャートである。データ処理装置２０は、センサからのデータを用いて、第１移動後の経由位置Ｐ３における位置姿勢情報を算出する（ステップＳｔ５１）。データ処理装置２０は、経由位置Ｐ３における登録情報を参照する（ステップＳｔ５２）。データ処理装置２０は、位置姿勢情報の姿勢と登録情報の姿勢とを比較することで、第１旋回誤差を算出する（ステップＳｔ５３）。

なお、上述した例では、位置姿勢情報を登録情報と比較したが、位置姿勢情報を移動計画の第１移動における移動量と比較することも可能である。第１位置Ｐ１での位置姿勢情報と経由位置Ｐ３での位置姿勢情報との差分は、移動体１０の実際の移動量に相当する。この差分が計画された第１移動における移動量と一致していれば、移動体１０の移動量に誤差が存在しないことを示す。誤差算出部２３は、実際の移動量と計画された第１移動における移動量とを比較することで、第１誤差を算出しても良い。

実施形態の利点を説明する。
移動体１０が移動したとき、車輪１２が走行面に対してスリップし、移動体１０の移動量に誤差が生じる場合がある。移動体１０が物体（かご台車）を搬送している場合、移動体１０がより大きな力で駆動されるため、スリップも生じ易い。また、図２（ｂ）に示すように、搬送する物体の一部（車輪）が走行面と接する場合、車輪と走行面との間でもスリップが生じ、誤差がさらに大きくなる。かご台車を搬送した後に、発生した誤差だけ移動体１０及びかご台車１００を移動させる方法も考えられる。しかし、図５（ｂ）に示すように、既に置かれたかご台車１１０の隣にかご台車１００を搬送する場合、発生した誤差によって、搬送しているかご台車１００が既に置かれているかご台車１１０と接触する可能性がある。このため、設定された位置により精度良く移動体１０を移動できる技術が求められている。

この課題について、実施形態に係るデータ処理装置２０は、まず、第１位置Ｐ１から経由位置Ｐ３までの第１移動において発生した第１誤差を算出する。データ処理装置２０は、経由位置Ｐ３から第２位置Ｐ２までの第２移動において発生する第２誤差を、算出された第１誤差に基づいて予測する。すなわち、既に実行された移動計画の一部で発生した誤差に基づき、その後に実行される移動計画の別の一部で発生する誤差が予測される。そして、データ処理装置２０は、第１誤差及び第２誤差を用いて、第２移動における移動量を補正する。既に発生した第１誤差に基づいて移動量が補正され、且つ、発生が予測される第２誤差に基づいて移動量がさらに補正されることで、第２位置Ｐ２へより精度良く移動体１０を移動させることが可能となる。

この方法は、移動体１０の重量、搬送するかご台車１００の重量、車輪１２の摩擦係数、車輪１０１の摩擦係数、走行面の摩擦係数など、種々のデータが存在しない場合に特に有効である。これらのデータが存在する場合、スリップによる移動量を予め見積もることも可能である。しかし、搬送される全てのかご台車についてデータを用意するのは手間と時間を要する。実施形態によれば、第１移動で発生した第１誤差に基づいて第２誤差を予測できるため、それらのデータを省略できる。

また、スリップは、並進動作に比べて、特に旋回動作において生じ易い。旋回動作でのスリップによる移動量は、並進動作でのスリップによる移動量よりも大きい。このため、本実施形態は、少なくとも、旋回誤差を算出又は予測する場合に有効である。データ処理装置２０は、第１移動において発生した第１旋回誤差を算出し、第１旋回誤差に基づいて第２移動で発生する第２旋回誤差を予測し、これらの旋回誤差を用いて第２移動における移動量を補正することが好ましい。

また、本実施形態は、差動駆動方式の移動体に特に有効である。差動駆動方式の移動体は、全方向に移動可能な移動体に比べて、種々の利点を有する。例えば、差動駆動方式の移動体の機構又は構造は、全方向に移動可能な移動体に比べて簡素であり、実現が容易である。また、移動体の運動を計算する際、より簡潔な数式で運動を表現できる。一方で、差動駆動方式の移動体については、移動出来る方向が限られる。例えば、移動体が、オムニホイール機構又はメカナムホイール機構などを備え、全方向に移動可能である場合、発生した誤差を移動体の移動中にリアルタイムで算出し、その誤差を補正することが可能である。図５（ｂ）に示す経路での移動中に誤差が生じた場合でも、移動中に誤差を補正することで、搬送しているかご台車１００が既に置かれているかご台車１１０と接触することを回避できる。差動駆動方式の移動体については、移動出来る方向が限られるため、移動しながらの誤差の補正は困難である。しかし、実施形態によれば、将来の移動において発生する誤差を予測して移動量を補正できるため、移動中の誤差の補正が困難な場合でも、設定された位置に精度良く移動体１０を移動できる。

（第１変形例）
図８（ａ）、図８（ｂ）、及び図９（ａ）～図９（ｃ）は、実施形態の第１変形例に係る移動体システムを説明するための模式図である。
第１変形例に係る移動体システムでは、第１誤差の算出方法が、前述した方法とは異なる。図８（ａ）～図９（ｃ）を参照して、第１変形例での第１誤差の算出方法の具体例を説明する。第１変形例の方法は、目標位置の近くに物体の平面が存在する場合に有効である。この具体例では、第１移動が、図８（ｂ）に示す並進動作と、図９（ａ）に示す旋回動作と、を含む。第２移動が、図９（ｂ）に示す旋回動作と、図９（ｃ）に示す旋回動作と、を含む。

まず、図８（ａ）に示すように、移動体１０が第１位置Ｐ１にある状態で、外界センサ１４が第２位置Ｐ２近傍のデータを取得する。図示した例では、第２位置Ｐ２の隣にかご台車１１０が置かれている。取得部２１は、外界センサ１４のデータを用いて、かご台車１１０の側面１１１に対する移動体１０の相対的な位置及び姿勢を算出する。続いて、移動体１０は、図８（ｂ）に示すように、第２位置Ｐ２に向けて前進する。

前進後、移動体１０は、図９（ａ）に示すように旋回動作を行う。このとき、移動体１０は、１８０度未満の角度だけ旋回する。移動体１０は、旋回して経由位置Ｐ４に停止する。移動体１０が経由位置Ｐ４にある状態で、取得部２１は、外界センサ１４のデータを用いて、かご台車１１０の側面１１１に対する移動体１０の相対的な位置及び姿勢を算出する。誤差算出部２３は、経由位置Ｐ４での側面１１１に対する移動体１０の相対的な位置及び姿勢と、第１位置Ｐ１での側面１１１に対する移動体１０の相対的な位置及び姿勢と、の差分を算出する。この差分は、移動体１０の実際の移動量に相当する。移動体１０の移動量に誤差が存在しない場合、環境地図上での移動体１０の移動量は、算出された移動量と一致する。誤差算出部２３は、環境地図上での移動体１０の移動量と、算出された移動量と、の差を、第１移動における第１誤差として算出する。

補正部２４は、第１誤差に基づいて、その後の図９（ｂ）に示す旋回動作と図９（ｃ）に示す旋回動作における移動量を補正する。また、予測部２５は、第１誤差に基づいて、それらの旋回動作で発生する第２誤差を予測する。第２誤差は、それぞれの旋回動作で発生する第２旋回誤差を含む。予測部２５は、移動量をさらに補正する。移動体１０は、補正された移動量に従い、図９（ｂ）に示す経由位置Ｐ３までの旋回動作と図９（ｃ）に示す第２位置Ｐ２までの旋回動作とを行う。

図１０は、実施形態の第１変形例に係るデータ処理方法を示すフローチャートである。
図１０に示す第１変形例に係るデータ処理方法ＰＭ１は、図６に示すデータ処理方法ＰＭと比べた場合、ステップＳｔ１１及びＳｔ１２をさらに含み、ステップＳｔ５に代えてステップＳｔ１３を含む。まず、図６に示すデータ処理方法ＰＭと同様に、ステップＳｔ１～Ｓｔ３が実行される。その後、取得部２１は、参照する物体に対する移動体１０の相対位置及び相対姿勢を算出する（ステップＳｔ１１）。第１移動が実行される（ステップＳｔ４）。第１移動後の位置において、取得部２１は、参照する物体に対する移動体１０の相対位置及び相対姿勢を算出する（ステップＳｔ１２）。誤差算出部２３は、ステップＳｔ１１で算出された相対位置及び相対姿勢と、ステップＳｔ１２で算出された相対位置及び相対姿勢と、を比較することで、第１誤差を算出する（ステップＳｔ１３）。以降は、第２移動における具体的な動作が異なる点を除いて、データ処理方法ＰＭと同様にステップＳｔ６～Ｓｔ９が実行される。

（第２変形例）
図１１は、実施形態の第２変形例に係るデータ処理方法を示すフローチャートである。
第２変形例に係る移動体システムでは、第１誤差の算出方法が、前述した方法とは異なる。第２変形例の方法は、第１変形例と同様に、目標位置近くの物体の一部を参照して第１誤差を算出する。第２変形例における移動体１０の動作は、例えば図４（ａ）～図５（ｂ）に示す動作と同様である。

図１１に示すように第２変形例に係るデータ処理方法では、図７に示すステップＳｔ５に代えて、ステップＳｔ５ａが実行される。まず、図６に示すデータ処理方法ＰＭと同様に、ステップＳｔ１～Ｓｔ４が実行される。これにより、移動体１０が経由位置Ｐ３に移動する。その後、移動体１０の後方に設けられた外界センサ１４が、参照する物体のデータを取得する（ステップＳｔ５１ａ）。例えば、参照される物体は、既に置かれているかご台車１１０の車輪である。取得部２１は、そのデータを用いて、移動体１０に対する車輪の相対位置及び相対姿勢を算出する（ステップＳｔ５２ａ）。かご台車１１０の車輪の位置及び姿勢が予め登録されている場合、移動体１０に対する車輪の相対位置及び相対姿勢を、登録された車輪の位置及び姿勢と比較し、第１誤差を算出する（ステップＳｔ５３ａ）。かご台車１１０の車輪の位置及び姿勢が登録されていない場合は、第１変形例と同様に、移動体１０が第１位置Ｐ１にある状態で、かご台車１１０の車輪の相対位置及び相対姿勢が算出されても良い。

（第３変形例）
図１２は、実施形態の第３変形例に係る移動体システムにおけるデータ処理の構成を示す模式図である。
以上で説明したデータ処理方法では、移動計画の一部で発生した第１誤差に基づいて、第２誤差を予測していた。上述した方法によれば、移動体１０の重量、かご台車１００の重量、車輪１２の摩擦係数、車輪１０１の摩擦係数、走行面の摩擦係数などのデータが存在しない場合でも、第２誤差を精度良く予測できる。ここでは、これらのデータを、条件データと呼ぶ。条件データが存在する場合は、移動計画の実行前に誤差を予測することも可能である。

図１２に示した第３変形例に係る移動体システム１ａは、移動体１０、データ処理装置２０ａ、及び記憶装置３０ａを含む。データ処理装置２０ａは、取得部２１、移動計画部２２、及び予測部２５としての機能を有する。例えば、移動体１０の重量、かご台車１００の重量、車輪１２の摩擦係数、車輪１０１の摩擦係数、走行面の摩擦係数などの各条件を変化させながら、それぞれの条件の組み合わせにおける移動量と誤差との関係を予め計測する。種々の条件での移動量と誤差との関係は、誤差データ３４としてテーブルにまとめて、記憶装置３０ａに保存される。

移動計画部２２は、現在位置（第１位置）から目標位置（第２位置）までの移動計画を作成する。予測部２５は、移動体１０に関する条件データ、搬送するかご台車１００に関する条件データなどを取得する。さらに、予測部２５は、誤差データ３４を参照し、取得した条件データと移動計画に示された移動量とに対応する誤差を取得する。取得された誤差は、移動計画において発生が予測される誤差である。予測部２５は、取得した誤差に基づいて移動計画に示された移動量を補正する。移動制御部１８ｂは、補正された移動量に従って、移動体１０を移動させる。

図１３は、実施形態に係る移動体を模式的に示す斜視図である。
以上で説明した実施形態について、データ処理装置２０及び記憶装置３０は、移動体１０とは別に設けられ、移動体１０（制御装置１８）と通信しても良い。又は、図１３に示すように、データ処理装置２０及び記憶装置３０は、移動体１０に組み込まれても良い。移動体１０は、データ処理装置２０としての機能を有する。例えば、移動体１０は、第１位置Ｐ１から経由位置Ｐ３までの並進動作及び旋回動作を含む第１移動において発生した第１誤差を算出する。移動体１０は、経由位置Ｐ３から第２位置Ｐ２までの旋回動作を含む第２移動において発生する第２誤差を、前記第１誤差に基づいて予測する。移動体１０は、第１誤差及び第２誤差を用いて、第２移動における移動体１０の移動量を補正する。

図１４は、ハードウェア構成を表す模式図である。
制御装置１８、データ処理装置２０、又はデータ処理装置２０ａとして、例えば図１４に示すコンピュータ９０が用いられる。コンピュータ９０は、ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、記憶装置９４、入力インタフェース９５、出力インタフェース９６、及び通信インタフェース９７を含む。

ＲＯＭ９２は、コンピュータ９０の動作を制御するプログラムを格納している。ＲＯＭ９２には、上述した各処理をコンピュータ９０に実現させるために必要なプログラムが格納されている。ＲＡＭ９３は、ＲＯＭ９２に格納されたプログラムが展開される記憶領域として機能する。

ＣＰＵ９１は、処理回路を含む。ＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９３をワークメモリとして、ＲＯＭ９２又は記憶装置９４の少なくともいずれかに記憶されたプログラムを実行する。プログラムの実行中、ＣＰＵ９１は、システムバス９８を介して各構成を制御し、種々の処理を実行する。

記憶装置９４は、プログラムの実行に必要なデータや、プログラムの実行によって得られたデータを記憶する。

入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）９５は、コンピュータ９０と入力装置９５ａとを接続可能である。入力Ｉ／Ｆ９５は、例えば、ＵＳＢ等のシリアルバスインタフェースである。ＣＰＵ９１は、入力Ｉ／Ｆ９５を介して、入力装置９５ａから各種データを読み込むことができる。

出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）９６は、コンピュータ９０と出力装置９６ａとを接続可能である。出力Ｉ／Ｆ９６は、例えば、Digital Visual Interface（ＤＶＩ）やHigh-Definition Multimedia Interface（ＨＰＭＩ（登録商標））等の映像出力インタフェースである。ＣＰＵ９１は、出力Ｉ／Ｆ９６を介して、出力装置９６ａにデータを送信し、出力装置９６ａに画像を表示させることができる。

通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）９７は、コンピュータ９０外部のサーバ９７ａと、コンピュータ９０と、を接続可能である。通信Ｉ／Ｆ９７は、例えば、ＬＡＮカード等のネットワークカードである。ＣＰＵ９１は、通信Ｉ／Ｆ９７を介して、サーバ９７ａから各種データを読み込むことができる。

記憶装置９４は、Hard Disk Drive（ＨＤＤ）及びSolid State Drive（ＳＳＤ）から選択される１つ以上を含む。入力装置９５ａは、マウス、キーボード、マイク（音声入力）、及びタッチパッドから選択される１つ以上を含む。出力装置９６ａは、モニタ、プロジェクタ、プリンタ、及びスピーカから選択される１つ以上を含む。タッチパネルのように、入力装置９５ａと出力装置９６ａの両方の機能を備えた機器が用いられても良い。

制御装置１８、データ処理装置２０、又はデータ処理装置２０ａが実行する各処理は、１つのコンピュータ９０によって実現されても良いし、複数のコンピュータ９０の協働によって実現されても良い。図１３に示すように、データ処理装置２０が移動体１０に組み込まれる場合、１つのコンピュータ９０が制御装置１８及びデータ処理装置２０として機能しても良い。

上記の種々のデータの処理は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク及びハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷなど）、半導体メモリ、又は、他の非一時的なコンピュータで読取可能な記録媒体（non-transitory computer-readable storage medium）に記録されても良い。

例えば、記録媒体に記録された情報は、コンピュータ（または組み込みシステム）により読み出されることが可能である。記録媒体において、記録形式（記憶形式）は任意である。例えば、コンピュータは、記録媒体からプログラムを読み出し、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させる。コンピュータにおいて、プログラムの取得（または読み出し）は、ネットワークを通じて行われても良い。

本発明の実施形態は、以下の特徴を含む。
（付記１）
走行面上を自律的に走行して移動する移動体に関するデータを処理するデータ処理装置であって、
第１位置から経由位置までの並進動作及び旋回動作を含む第１移動において発生した第１誤差を算出し、
前記経由位置から第２位置までの旋回動作を含む第２移動において発生する第２誤差を、前記第１誤差に基づいて予測し、
前記第１誤差及び前記第２誤差を用いて、前記第２移動における前記移動体の移動量を補正する、データ処理装置。
（付記２）
前記第１誤差は、前記第１移動の前記旋回動作で発生した第１旋回誤差を含み、
前記第２誤差は、前記第２移動の前記旋回動作で発生すると予測される第２旋回誤差を含む、付記１記載のデータ処理装置。
（付記３）
前記第２移動は、複数の旋回動作を含み、
前記第２誤差は、前記複数の旋回動作でそれぞれ発生すると予測される複数の前記第２旋回誤差を含む、付記２記載のデータ処理装置。
（付記４）
前記移動体の第１センサから得られたデータを用いて算出された前記経由位置での前記移動体の姿勢と、前記第１移動の前に予め設定された前記経由位置での前記移動体の姿勢と、の比較から、前記第１旋回誤差を算出する、付記２又は３に記載のデータ処理装置。
（付記５）
前記移動体の第１センサから得られたデータを用いて算出された前記第１移動における前記移動体の移動量と、予め計画された前記第１移動における前記移動体の移動量と、の比較から、前記第１旋回誤差を算出する、付記２又は３に記載のデータ処理装置。
（付記６）
前記移動体の第２センサから得られたデータを用いて算出された、所定の物体に対する前記移動体の相対的な位置及び姿勢を用いて、前記第１誤差を算出する、付記２又は３に記載のデータ処理装置。
（付記７）
前記移動体の重量、前記移動体による搬送対象の重量、前記移動体の車輪の摩擦係数、前記搬送対象の車輪の摩擦係数、及び前記走行面の摩擦係数に基づいて前記第１誤差を予測する、付記又は３に記載のデータ処理装置。
（付記８）
床面を移動する移動体に関するデータを処理するデータ処理装置であって、
第１位置から第２位置までの移動量を算出し、前記第２位置までの移動において発生する誤差を予測し、前記誤差を用いて前記移動量を補正する、データ処理装置。
（付記９）
走行面上を自律的に走行して移動する移動体と、
付記１～８のいずれか１つに記載のデータ処理装置と、
を備え、
前記移動体は、補正された前記移動量に従って移動する、移動体システム。
（付記１０）
前記移動体は、差動駆動方式により移動する、付記９記載の移動体システム。

以上で説明した実施形態によれば、設定された位置により精度良く移動体を移動させることが可能な、データ処理装置、移動体システム、移動体、データ処理方法、プログラム、及び記憶媒体が提供される。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

Claims (12)

1. 走行面上を自律的に走行して移動する移動体に関するデータを処理するデータ処理装置であって、
   第１位置から経由位置までの並進動作及び旋回動作を含む第１移動の後に、前記第１移動の並進動作で発生した第１並進誤差と、前記第１移動の旋回動作で発生した第１旋回誤差と、を算出し、
   前記経由位置から第２位置までの並進動作及び旋回動作を含む第２移動における移動体の移動量を、前記第１並進誤差及び前記第１旋回誤差を用いて補正し、
   前記第２移動の並進動作において発生する第２並進誤差を前記第１並進誤差に基づいて予測し、かつ前記第２移動の旋回動作において発生する第２旋回誤差を前記第１旋回誤差に基づいて予測し、
   前記第２移動における補正された前記移動量を、前記第２並進誤差及び前記第２旋回誤差を用いてさらに補正する、データ処理装置。
2. 前記第２移動は、複数の旋回動作を含み、
   前記複数の旋回動作でそれぞれ発生すると予測される複数の前記第２旋回誤差を算出する、請求項１に記載のデータ処理装置。
3. 前記移動体の第１センサから得られたデータを用いて算出された前記経由位置での前記移動体の姿勢と、前記第１移動の前に予め設定された前記経由位置での前記移動体の姿勢と、の比較から、前記第１旋回誤差を算出する、請求項１に記載のデータ処理装置。
4. 前記移動体の第１センサから得られたデータを用いて算出された前記第１移動における前記移動体の移動量と、予め計画された前記第１移動における前記移動体の移動量と、の比較から、前記第１旋回誤差を算出する、請求項１に記載のデータ処理装置。
5. 前記移動体の第２センサから得られたデータを用いて算出された、所定の物体に対する前記移動体の相対的な位置及び姿勢を用いて、前記第１並進誤差及び前記第１旋回誤差を算出する、請求項１に記載のデータ処理装置。
6. 前記移動体の重量、前記移動体による搬送対象の重量、前記移動体の車輪の摩擦係数、前記搬送対象の車輪の摩擦係数、及び前記走行面の摩擦係数に基づいて前記第１並進誤差及び前記第１旋回誤差を予測する、請求項１に記載のデータ処理装置。
7. 走行面上を自律的に走行して移動する移動体と、
   請求項１～６のいずれか１つに記載のデータ処理装置と、
   を備え、
   前記移動体は、前記第１並進誤差、前記第１旋回誤差、前記第２並進誤差、及び前記第２旋回誤差を用いて補正された前記移動量に従って移動する、移動体システム。
8. 前記移動体は、差動駆動方式により移動する、請求項７に記載の移動体システム。
9. 走行面上を自律的に走行して移動する移動体であって、
   第１位置から経由位置までの並進動作及び旋回動作を含む第１移動の後に、前記第１移動の並進動作で発生した第１並進誤差と、前記第１移動の旋回動作で発生した第１旋回誤差と、を算出し、
   前記経由位置から第２位置までの並進動作及び旋回動作を含む第２移動における移動体の移動量を、前記第１並進誤差及び前記第１旋回誤差を用いて補正し、
   前記第２移動の並進動作において発生する第２並進誤差を前記第１並進誤差に基づいて予測し、かつ前記第２移動の旋回動作において発生する第２旋回誤差を前記第１旋回誤差に基づいて予測し、
   前記第２移動における補正された前記移動量を、前記第２並進誤差及び前記第２旋回誤差を用いてさらに補正する、移動体。
10. 走行面上を自律的に走行して移動する移動体に関するデータを処理するデータ処理方法であって、
    第１位置から経由位置までの並進動作及び旋回動作を含む第１移動の後に、前記第１移動の並進動作で発生した第１並進誤差と、前記第１移動の旋回動作で発生した第１旋回誤差と、を算出し、
    前記経由位置から第２位置までの並進動作及び旋回動作を含む第２移動における移動体の移動量を、前記第１並進誤差及び前記第１旋回誤差を用いて補正し、
    前記第２移動の並進動作において発生する第２並進誤差を前記第１並進誤差に基づいて予測し、かつ前記第２移動の旋回動作において発生する第２旋回誤差を前記第１旋回誤差に基づいて予測し、
    前記第２移動における補正された前記移動量を、前記第２並進誤差及び前記第２旋回誤差を用いてさらに補正する、データ処理方法。
11. 走行面上を自律的に走行して移動する移動体に関するデータをコンピュータに処理させるプログラムであって、
    第１位置から経由位置までの並進動作及び旋回動作を含む第１移動の後に、前記第１移動の並進動作で発生した第１並進誤差と、前記第１移動の旋回動作で発生した第１旋回誤差と、を算出させ、
    前記経由位置から第２位置までの並進動作及び旋回動作を含む第２移動における移動体の移動量を、前記第１並進誤差及び前記第１旋回誤差を用いて補正させ、
    前記第２移動の並進動作において発生する第２並進誤差を前記第１並進誤差に基づいて予測させ、かつ前記第２移動の旋回動作において発生する第２旋回誤差を前記第１旋回誤差に基づいて予測させ、
    前記第２移動における補正された前記移動量を、前記第２並進誤差及び前記第２旋回誤差を用いてさらに補正させる、
    プログラム。
12. 請求項１１に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。