JPWO2002023297A1

JPWO2002023297A1 - Mobile object movement control system

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Publication number: JPWO2002023297A1
Application number: JP2002527882A
Authority: JP
Inventors: 高瀬　國克; 羽田　芳朗
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2004-01-22
Also published as: WO2002023297A1; AU2001284520A1

Abstract

本発明は、複数の移動体の移動を、膨大な演算を行うことなく円滑に制御することのできる、移動体移動制御システムを実現するものである。部屋等の空間２０１の床部分には複数の自律型ロボット２０２１、……、２０２Ｎが移動自在に走行しており、天井部分には複数台のテレビカメラ２０３１〜２０３Ｍが取り付けられている。空間には可動物体としての机２０７や椅子２１８も配置されている。環境側コンピュータ２０５は各テレビカメラ２０３の画像を処理して各自律型ロボット２０２等に取り付けられたロボット識別マーク２１２や物体識別マーク２１３を識別してこれらを特定すると共に位置を把握する。そして各自律型ロボットの走行経路を設定し、所定単位ずつ走行しては経路を再設定するといった制御を繰り返すことで衝突やデッドロックを回避する。またスムーズな走行を確保するために各種の通行規制も行う。The present invention realizes a moving body movement control system that can smoothly control the movement of a plurality of moving bodies without performing enormous calculations. A plurality of autonomous robots 2021,..., 202N are movably running on a floor portion of a space 201 such as a room, and a plurality of television cameras 2031 to 203M are mounted on a ceiling portion. A desk 207 and a chair 218 as movable objects are also arranged in the space. The environment-side computer 205 processes the image of each television camera 203, identifies the robot identification mark 212 and the object identification mark 213 attached to each autonomous robot 202 and the like, specifies these, and grasps the position. Then, a traveling route of each autonomous robot is set, and collision and deadlock are avoided by repeating control such as traveling a predetermined unit and resetting the route. In addition, various traffic regulations will be implemented to ensure smooth running.

Description

技術分野
本発明はロボット等の移動体が所望の地点に移動するための移動体移動制御システムに係わり、特に複数の移動体がそれぞれ所望の地点に円滑に移動することを可能にする移動体移動制御システムに関する。
背景技術
室内等の所定の空間内を自律的に移動するロボット等の移動体が各種提案されている。これらの中で比較的安定した技術成果として商品化された移動体にヘルプメイト（Ｈｅｌｐｍａｔｅ）と呼ばれるものが存在している。ヘルプメイトは車輪を備えこれを用いて走行する移動ロボットであり、内部に空間内の障害物等の所在を示す電子地図を所持している。また、ロボットの進行に際しての障害を検知するロボット搭載型のセンサを備えており、障害物を検知してこれを避けながら目的地（ゴール）に到達することができる。
このような移動体は、電子地図やセンサによって障害物を検知し、これを避けるようなルートを設定してゴールまで移動するようになっている。また、人間がその移動体の直前を横切るような場合における衝突を回避するために、センサがこのようなルート上の障害物を検知すると反射的にその移動を停止するようになっている。そして、所定時間経過後にこのセンサが障害物が無くなったことを検知すると、その時点で移動を再開するようになっている。
ところで、ロボットが進化して工業用のロボットのように定位置で決まった作業を行うものと共に室内等の所定の空間を動き回り掃除をしたり書類を運んだり、あるいは病人の介護を行ったりするというようなものも各種提案されている。後者の提案が具体化していくと、１つの空間内に複数の自力で走行する移動体（以下、単に自律型ロボットという。）が共存する関係が発生し得ることになる。たとえばある空間で、掃除をしている自律型ロボットの近傍を病人に食事を運ぶ他の自律型ロボットがすれ違うといった場合がその一例である。このような場合に自律型ロボット同士の移動時に衝突を避けようとすると一方または双方の自律型ロボットが走行を停止してしまうといった現象が発生することがある。
図２９は、このような現象を説明するためのものである。第１の自律型ロボット１０１が実線で示したルート１０２で所定の空間内を走行する計画を持っているものとし、第２の自律型ロボット１０３は破線で示した他のルート１０４で同一の空間内を走行する計画を持っているものとする。両ルート１０２、１０４がたとえば第１の地点１０５と第２の地点１０６で交差していたものとする。このような場合でたとえば第１の自律型ロボット１０１が先行して地点１０５に到達したとする。この時点で第２の自律型ロボット１０３が走行を開始しようとしたとすると、ルート１０４をふさぐ形で障害物が存在すると認識する。
このため、出発点にいる第２の自律型ロボット１０３はそのルート１０４で走行しようとしている限り出発点から出発することができない。第１の自律型ロボット１０１というような移動中の物体が第１の地点１０５にたまたま存在しているのか、あるいはこの位置に障害物が永続的に存在しているのかといった判別は、第２の自律型ロボット１０３の側から行うことができないからである。第２の地点１０６についても同様な問題が生じる。すなわち第２の地点１０６に第１または第２の自律型ロボット１０１、１０３のいずれかが先に到達すると、他方の自律型ロボットは、いずれかの自律型ロボット１０１、１０３がその通路を阻止している限り移動を開始することができず、停止状態となる。
すなわち、人間や他の動物であれば相手の自律型ロボットの移動状態を予測して、相手が自分の走行するルート１０２、１０４上に存在する場合である場合には第１あるいは第２の地点１０５、１０６の近傍まで進行して障害状態が解かれるのを待機する。このような動作を行っている途中で、障害状態を引き起こしたその自律型ロボットが自分の走行するルート１０２、１０４から外れることになれば、何ら途中で走行を停止させる必要がなく、効率的な移動が可能である。ところが、自律型ロボット１０１、１０３がこのような予測を行うことは困難である。したがって、一度設定した走行経路としてのルート１０２、１０４上に他の障害物が存在するというような事態が発生すると、その障害物を取り除いたり、その障害物が自律的に他の場所に移動しない限り、移動自体を全く行えない状態となる。
以上、２つの自律型ロボット１０１、１０３が同一空間内に存在し２つの地点１０５、１０６でルート１０２、１０４が交差する場合を説明したが、実際には掃除ロボットのように１つの空間内で複雑なルートを採る場合がある。このような場合には他の自律型ロボットとの間で、実に多くの交差箇所が発生するおそれがある。また、自律型ロボットの数が多くなれば、これらのルートが交差する機会も当然増加する。そしてこれらの交差箇所で各自律型ロボットの１つでも動作を停止させる状態を発生させると、この自律型ロボットが停止状態を解かれない限り、この自律型ロボットのルートと交差する他の自律型ロボットも移動を行うことができなくなる。比較的密集した空間内にこのように動作を停止させられた自律型ロボットが複数台発生すると、これを引き金により多くの自律型ロボットが静止状態を強いられることになる。
もちろん、個々の自律型ロボットがそれらのルート上に存在する物体を前記したように定位置に固定された障害物なのか移動する可能性のある障害物であるかを判別すると共に、それらの過去の移動状態を把握して将来の進路を予測することは全く不可能なことではない。しかしながらこれらの判断を比較的広い空間内で不特定数の数の自律型ロボットに対して行うことは、必要とする膨大な演算量に対する個々の自律型ロボットの演算処理速度の関係から現実には不可能である。すなわち、個々の自律型ロボットが他のロボットあるいは障害物を特定し、必要な場合にはその動きを追跡するには自律型ロボット側での高度の画像認識技術と予測制御が必要となる。更に、図２９では２つの自律型ロボットの一方のみが一時的に停止する場合を示したが、双方が同時にこの状態になると停止状態を解除できなくなる。
図３０は双方の自律型ロボットが身動きができなくなるデッドロックという現象が生じる場合の例を示したものである。障害物１１１、１１２のある空間で第１の自律型ロボット１１３がこれらを避けるルートでそのゴール１１４に向かって進行するものとし、同様に第２の自律型ロボット１１５が同様に障害物１１１、１１２を避ける形でそのゴール１１６に向かって進行するものとする。両自律型ロボット１１３、１１５が自分のルート上で他方を認識して衝突を回避するために図のような位置で停止したとする。この際は、時間が経過しても両自律型ロボット１１３、１１５の位置関係が固定されたままになるので、デッドロックは解除されない。このように恒久的な停止状態としてのデッドロックという問題は、複数台の自律型ロボットが存在する状況で発生する。
従来から１つの自律型ロボットが１つの空間内を移動することに関する移動制御技術について各種の提案がされているものの、デッドロックの発生という事態を回避するために、複数の自律型ロボットあるいは移動体が混在して移動する移動制御技術についての実用的な提案は全く行われておらず、未解決の領域となっている。しかしながら、既に説明したように自律型ロボットの活躍の場が各種広がりを見せている現状で、複数の自律型ロボットあるいは移動体が同一空間内に共存し、かつこれらが円滑に移動できる環境が実現されることは必須の課題である。
そこで本発明の目的は、複数の移動体の移動を、これらの移動制御に障害となる膨大な演算を行うことなく円滑に制御することのできる移動体移動制御システムを提供することにある。
発明の開示
請求項１記載の発明では、（イ）複数の移動体の移動する空間の一部または全部をそれぞれカバーし、この空間内を自力で移動する移動体および通路上に存在するその他の物体を撮像する１または複数の撮像カメラからなる環境側撮像手段と、（ロ）この環境側撮像手段の撮像した画像データからそれぞれの移動体および通路上に存在するその他の物体を特定する対象特定手段と、（ハ）環境側撮像手段の撮像した画像データから移動体および通路上に存在するその他の物体の位置を特定する位置特定手段と、（ニ）対象特定手段の特定した移動体ごとに位置特定手段によって特定された現在位置からこれらのゴールとなるそれぞれの位置までの走行のための経路を設定する経路設定手段と、（ホ）この経路設定手段によって設定されたそれぞれの移動体ごとの経路に沿って移動体を他の移動体および通路上に存在するその他の物体に衝突しない移動経路で現在位置から所定単位ずつゴールに向かう走行制御を行わせる移動体別走行制御手段と、（ヘ）複数の移動体がそれぞれのゴールに到達するまでは移動体ごとに現在位置からゴールとなる位置までの走行のための経路を経路設定手段によって再度設定して移動体別走行制御手段によってゴールに向かう走行制御を繰り返させる走行制御手段とを移動体移動制御システムに具備させる。
すなわち請求項１記載の発明では、複数の移動体の移動する空間の一部または全部をそれぞれカバーして撮像する１または複数の撮像カメラを用意して、環境側撮像手段の撮像した画像データからそれぞれの移動体および通路上に存在するその他の物体を対象特定手段によって特定し、環境側撮像手段の撮像した画像データから移動体および通路上に存在するその他の物体の位置を特定するようにしている。そして、対象特定手段の特定した移動体ごとに位置特定手段によって特定された現在位置からこれらのゴールとなるそれぞれの位置までの走行のための経路を経路設定手段によって設定する。そして設定した経路にそって移動体別走行制御手段によって移動体を現在位置から所定単位ずつゴールに向かう走行制御を行わせる。ここで所定単位ずつとは所定時間単位で走行制御を行ってもよいし、所定量ずつ走行制御を行ってもよいという意味である。走行制御手段は複数の移動体がそれぞれのゴールに到達するまでは移動体ごとに現在位置からゴールとなる位置までの走行のための経路を経路設定手段によって再度設定して移動体別走行制御手段によってゴールに向かう走行制御を繰り返させる。これにより、それぞれの移動体は一時的に他の移動体の移動によって停止することはあっても、特別の場合を除きそれぞれのゴールに有限の時間で到達することができる。
請求項２記載の発明では、（イ）複数の移動体の移動する空間の一部または全部をそれぞれカバーし、この空間内を自力で移動する移動体および他から加えられた力で移動が可能な可動物体のうちの必要なものに予め取り付けられたマークを撮像する１または複数の撮像カメラからなる環境側撮像手段と、（ロ）この環境側撮像手段の撮像したマークごとの固有のパターンからそれぞれの移動体および可動物体を特定する対象特定手段と、（ハ）環境側撮像手段の撮像したマークの位置から空間内におけるマークの取り付けられた移動体および可動物体の位置を特定する位置特定手段と、（ニ）対象特定手段の特定した移動体ごとに位置特定手段によって特定された現在位置からこれらのゴールとなるそれぞれの位置までの走行のための経路を設定する経路設定手段と、（ホ）この経路設定手段によって設定されたそれぞれの移動体ごとの経路に沿って移動体を他の移動体等の障害物に衝突しない移動範囲で現在位置から所定単位ずつゴールに向かう走行制御を行わせる移動体別走行制御手段と、（ヘ）複数の移動体がそれぞれのゴールに到達するまでは移動体ごとに現在位置からゴールとなる位置までの走行のための経路を経路設定手段によって再度設定して移動体別走行制御手段によってゴールに向かう走行制御を繰り返させる走行制御手段とを移動体移動制御システムに具備させる。
すなわち請求項２記載の発明では、複数の移動体の移動する空間の一部または全部をそれぞれカバーしてこの空間内を自力で移動する移動体および他から加えられた力で移動が可能な可動物体のうちの必要なものに予め取り付けられたマークを撮像する１または複数の撮像カメラを用意して、環境側撮像手段の撮像したマークごとの固有のパターンからそれぞれの移動体および可動物体を対象特定手段によって特定し、環境側撮像手段の撮像したマークの位置から空間内におけるマークの取り付けられた移動体および可動物体の位置を位置特定手段によって特定するようにしている。そして、対象特定手段の特定した移動体ごとに位置特定手段によって特定された現在位置からこれらのゴールとなるそれぞれの位置までの走行のための経路を経路設定手段によって設定する。そして設定した経路にそって移動体別走行制御手段によって移動体を現在位置から所定単位ずつゴールに向かう走行制御を行わせる。ここで所定単位ずつとは所定時間単位で走行制御を行ってもよいし、所定量ずつ走行制御を行ってもよいという意味である。走行制御手段は複数の移動体がそれぞれのゴールに到達するまでは移動体ごとに現在位置からゴールとなる位置までの走行のための経路を経路設定手段によって再度設定して移動体別走行制御手段によってゴールに向かう走行制御を繰り返させる。これにより、それぞれの移動体は一時的に他の移動体の移動によって停止することはあっても、特別の場合を除きそれぞれのゴールに有限の時間で到達することができる。
請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２記載の移動体移動制御システムで、経路設定手段は、複数の移動体の経路が交差あるいは近接して平行する可能性のある予め定めた箇所にこれらの移動体が衝突しないで走行するための走行順序を規制したりあるいは走行方向を互いに規制する規制通路を配置することを特徴としている。
すなわち請求項３記載の発明では、経路設定手段は、複数の移動体の経路が交差あるいは近接して平行する可能性のある予め定めた箇所にこれらの移動体が衝突しないで走行するための走行順序を規制したりあるいは走行方向を互いに規制する規制通路を配置することにしている。これにより、移動体同士が衝突することなく交通規制された状態でそれぞれの経路を移動することが可能になる。
請求項４記載の発明では、請求項１または請求項２記載の移動体移動制御システムで、経路設定手段は、複数の移動体の経路が交差あるいは近接して平行する可能性のある予め定めた箇所の近傍でこれらの移動体の経路となっていない場所に、衝突の可能性のある移動体の少なくとも一つを他の移動体との衝突の回避のために一時的に退避させるように経路設定を行う一時退避点設定手段を具備することを特徴としている。
すなわち請求項４記載の発明では、経路設定手段は、移動体同士で衝突が発生する可能性のある経路が設定される可能性があるときに、衝突の可能性のある移動体の少なくとも一つを他の移動体との衝突の回避のために一時的に退避させるように一時退避点を一時退避点設定手段によって設定することで衝突の回避を図っている。
請求項５記載の発明では、請求項１または請求項２記載の移動体移動制御システムで、経路設定手段は、複数の移動体が同時に走行することのできる空間を複数に分割して分割された小領域を連結する箇所に一方の小領域から他方の小領域に移動する移動体をチェックする関所を配置しており、移動体別走行制御手段はこの関所を該当の移動体が通過するまでは通過後の小領域の障害物を考慮せずに走行制御を行うことを特徴としている。
すなわち請求項５記載の発明では、経路設定手段は、複数の移動体が同時に走行することのできる空間を複数に分割して分割された小領域を連結する箇所に一方の小領域から他方の小領域に移動する移動体をチェックする関所を配置することで、この関所を通過する前は関所を通過した後に生じるであろう走行制御のことを配慮することなく走行制御ができるようにしており、少なくとも関所までの走行制御の円滑化を図っている。
請求項６記載の発明では、請求項２記載の移動体移動制御システムで、マークは赤外光を発しており、環境側撮像手段は赤外光に感応することを特徴としている。
すなわち請求項６記載の発明では、マークが赤外光を発するもので、環境側撮像手段はこれに感応する手段であることを特徴としている。これにより、人間に目障りにならないマークを使用して移動体の移動を制御することができる。
請求項７記載の発明では、請求項３記載の移動体移動制御システムで、規制通路は、複数の移動体の移動経路を共通と見なせる領域の範囲でこれらの移動体を少なくとも互いに接触しない所定の間隔を置いて予め定められた共通の方向に等速度で移動させるようにした通路であることを特徴としている。
すなわち請求項７記載の発明では、請求項３で説明した規制通路の１つの態様を扱っている。この規制通路は、複数の移動体を互いに接触しない所定の間隔を置いて予め定められた共通の方向に等速度で移動させるようにした通路となっている。これにより、エスカレータに乗った場合のようにそれぞれの移動体を共に停止させることなく移動させることができる。
請求項８記載の発明では、請求項３記載の移動体移動制御システムで、複数の移動体の移動経路の交差点まで移動してきた各移動体をそれぞれ所望の移動方向に切り替える移動体回転手段を具備することを特徴としている。
すなわち請求項８記載の発明では、請求項３で説明した規制通路の他の態様を扱っている。この規制通路は、複数の移動体に共通の交差点を設け、ここまで移動してきた各移動体をそれぞれ所望の移動方向に移動できるように移動方向を切り替えることにしている。交差点がリング状の通路とこれに接続された放射状の複数の通路によって構成されていれば、複数の移動体が交差点を利用する場合にもこれらの移動体を効率よくリング状の通路を移動させて放射状の複数の通路の中の１つを使用して所望の方向に送り出すことができる。
請求項９記載の発明では、請求項１または請求項２記載の移動体移動制御システムで、移動体の移動する空間を配置空間に写像すなわちマッピングし、その上で配置空間を所定単位のセルの集まりとし、経路設定手段はセルを単位として経路の設定を行うことを特徴としている。
すなわち請求項９記載の発明では、移動体の経路をセル単位で設定することで経路の計画を容易にしている。もちろん、セル単位で初期的に設定した経路が滑らかな曲線あるいは直線を構成していないときには、これを滑らかな経路に修正することは可能である。
請求項１０記載の発明では、請求項１または請求項２記載の移動体移動制御システムで、移動体は周囲の障害物を検知するための搭載型センサと、その搭載型センサが経路設定手段によって設定された経路に回避可能な障害物を検知したとき障害物を回避するための修正経路を独自に設定する修正経路設定手段を更に具備することを特徴としている。
すなわち請求項１０記載の発明では、移動体自身がは周囲の障害物を検知するための搭載型センサを有しており、環境側撮像手段が撮像して設定した経路を運行しているときにこの経路上で存在しないはずの障害物が存在したような場合にはこれを最小限避けるための修正経路を独自に設定することができるようにしている。設定した経路に突如として人間が現われたような場合にも、修正経路設定手段による修正経路の設定によって衝突の回避が可能になる。
請求項１１記載の発明では、請求項１０記載の移動体移動制御システムで、修正経路設定手段が修正経路を設定したときその経路の修正結果を経路設定手段に通知することを特徴としている。
すなわち請求項１１記載の発明では、移動体側の修正経路設定手段が修正経路を設定したとき経路の修正結果を経路設定手段に通知させることで、その移動体の今後の経路を作成するときの参考にさせるだけでなく、この修正経路を用いた走行時の他の移動体の走行経路の設定の参考にさせることができる。
請求項１２記載の発明では、請求項１または請求項２記載の移動体移動制御システムで、経路設定手段が特定の移動体についてそのゴールまでの経路を設定不可能であるとき他の移動体およびその他の物体を順に消去して経路を設定可能であるかの判別を行うことで移動に障害となる障害物を特定する障害物特定手段を具備することを特徴としている。
すなわち請求項１２記載の発明では、経路設定手段が特定の移動体についてそのゴールまでの経路を設定不可能であるとき他の移動体およびその他の物体を順に消去して経路を設定可能であるかの判別を行うことで移動に障害となる障害物を特定するようにしている。
請求項１３記載の発明では、請求項１２記載の移動体移動制御システムで、障害物特定手段で特定した障害物が少なくとも一定時間以上移動不能であるときその除去を指示する特定障害物除去指示手段を具備することを特徴としている。
すなわち請求項１３記載の発明では、他の移動体が一時的に経路上に存在しても、やがてこれは移動していくものであるので、少なくとも一定時間以上移動不能であるような障害物が存在する場合に初めてその除去を特定障害物除去指示手段で指示させるようにしている。
請求項１４記載の発明では、請求項２記載の移動体移動制御システムで、環境側撮像手段の一部または全部はそれぞれのマークの３次元な位置を計測可能な画像データを出力するステレオ撮像手段であることを特徴としている。
すなわち請求項１４記載の発明では、環境側撮像手段の一部または全部がステレオ撮像手段であれば、それぞれのマークの３次元的な位置の把握が可能になることを示している。
請求項１５記載の発明では、請求項１または請求項２記載の移動体移動制御システムで、複数の移動体の経路上に互いに他の移動体が存在することでこれらの移動体が相互に移動不可能なデッドロックの状態になることの検出を、経路上の互いの移動体を消去することで移動が可能であるか否かによって行うデッドロック検出手段を具備することを特徴としている。
すなわち請求項１５記載の発明では、デッドロック検出手段が、経路上の互いの移動体を消去することで移動が可能であるか否かによって検出を行うことを示している。
請求項１６記載の発明では、請求項２記載の移動体移動制御システムで、環境側撮像手段は記マークを構成するパターンの方向性によって移動体の回転角を検出することを特徴としている。
すなわち請求項１６記載の発明では、環境側撮像手段はマークの位置だけでなく移動体の回転角度を検出可能なことを示している。
請求項１７記載の発明では、請求項１または請求項２記載の移動体移動制御システムで、移動体別走行制御手段は、位置特定手段で特定した各物体の位置に基づいてそれぞれの移動体の移動を制御するコマンドを逐次発行し移動体がこれら受信したコマンドを用いて自身の移動の制御を行うことを特徴としている。
すなわち請求項１７記載の発明では、移動体別走行制御手段が環境側としての位置特定手段で特定した各物体の位置に基づいてそれぞれの移動体の移動を制御するコマンドを逐次発行することにしたので、各移動体はこれらのコマンドを受信して自分の駆動機構を使用して移動のための制御を行うことができ、移動のための複雑な制御から開放される。
請求項１８記載の発明では、（イ）特定の移動体の移動する空間の一部または全部をカバーし、この空間内を自力で移動する移動体および通路上に存在するその他の物体を撮像する１または複数の撮像カメラからなる環境側撮像手段と、（ロ）この環境側撮像手段の撮像した画像データから特定の移動体および通路上に存在するその他の物体を特定する対象特定手段と、（ハ）環境側撮像手段の撮像した画像データから前記した特定の移動体および通路上に存在するその他の物体の位置を特定する位置特定手段と、（ニ）前記した特定の移動体が空間内で移動可能な経路を設定する経路設定手段と、（ホ）この経路設定手段で設定された経路上における前記した特定の移動体が次々と移動する移動先のそれぞれについて、移動に関する指示を与える移動指示手段と、（ヘ）前記した特定の移動体が移動するとき位置特定手段によって特定される移動の途中あるいは移動後の位置を移動指示手段の指示内容にフィードバックするフィードバック制御手段とを移動体移動制御システムに具備させる。
すなわち請求項１８記載の発明では、経路設定手段によって特定の移動体が空間内で移動可能な経路を設定し、この経路に沿って移動指示手段により、特定の移動体が次々と移動する移動先のそれぞれについて移動に関する指示を与えるようにしている。このとき、環境側に存在する環境側撮像手段、対象特定手段および位置特定手段を用いることで、その特定の移動体の移動の途中あるいは移動後の位置を把握できるので、フィードバック制御手段が移動の途中あるいは移動後の位置を移動指示手段の指示内容にフィードバックすることができる。したがって、移動体自体が自分の側の撮像手段によって撮像しながら経路設定手段の設定した経路を移動する場合と比べてより正確な移動を簡単に実現することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例における移動体移動制御システムの概要を示したものである。部屋の内部等の所定の空間２０１内には複数の自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎが移動自在に配置されている。この図ではこのうちの第１および第Ｎの自律型ロボット２０２_１、２０２_Ｎがこの空間２０１内に存在しているが、時間の経過と共に他の自律型ロボットがこの空間２０１内に入ってきたり、反対にこの空間２０１から出て行くこともあり得る。
空間２０１の天井部分には、複数台のテレビカメラ２０３_１〜２０３_Ｍが取り付けられている。これらのテレビカメラ２０３_１〜２０３_Ｍは共通した画像伝送ケーブル２０４に接続されており、それぞれの画像データは環境側コンピュータ２０５に入力されている。複数台のテレビカメラ２０３_１〜２０３_Ｍは、空間２０１内でそれぞれの自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎの移動状態を、互いに一部重複したそれぞれの担当領域内で、画像として捉えるために用意されているものである。したがって、狭い空間や比較的見通しの良い空間ではこれらテレビカメラ２０３_１〜２０３_Ｍの数を適宜減少させることができ、極端な場合には１台のテレビカメラを使用することも可能である。ただし、この図では簡略に示しているが、部屋の内部等の所定の空間２０１内には机２０７_１〜２０７_３や椅子２１８_１、２１８_２等の各種の障害物が存在する。したがって、各自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎがこれらの影になって認識されないといった事態を回避するためにはテレビカメラ２０３が複数台設置されていることが好ましい。また、場合によっては比較的低い位置にも図示しないテレビカメラ２０３を配置して、死角を避けるようにすることも好ましい。
本実施例の複数台のテレビカメラ２０３_１〜２０３_Ｍはそれぞれ赤外透過フィルタ２１１を取り付けており、赤外線を発する画像のみを撮像するようになっている。これに対応させて、複数の自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎ（移動体）および机２０７、椅子２１８（可動物体）等の所定の障害物にはロボット識別マーク２１２あるいは物体識別マーク２１３が取り付けられている。この図では簡略化するためにロボット識別マーク２１２および物体識別マーク２１３を自律型ロボット２０２およびその他の物体２０７、２０８に１つずつ取り付けた例を示しているが、それぞれに複数配置することは自由である。机２０７、椅子２１８に物体識別マーク２１３が取り付けられているのは、これらが可動物体として人為的に空間２０１内を移動する可能性があるので、固定的なマップのみを基にして制御を行うよりも障害物の位置に関して信頼性のある情報を取得できるからである。
ロボット識別マーク２１２および物体識別マーク２１３は、時間的に変化するあるいは時間的に一定した赤外線パターンを発生させる発光ダイオード列照射板あるいは赤外線反射板で構成されている。ここで発光ダイオード列照射板とは後に説明するように赤外線を発する発光ダイオードが複数個所定間隔で一列に配置した板であり、赤外線反射板とはたとえば可視光を吸収して所定のパターンで赤外光を射出する板である。
あるがままの環境中で各種の物体を高精度に認識することは一般に困難である。したがって、信頼性と実時間性を備えた汎用の認識システムの構築は現状では経済的にも不可能である。そこで本実施例ではロボット識別マーク２１２および物体識別マーク２１３という特別のマークを物体に付けることでこれらの認識を容易にすると共に、更に赤外線を使用することでテレビカメラ２０３_１〜２０３_Ｍ側における可視光のノイズによる処理の困難性を解消し、画像処理の高速化と信頼性を確保している。また、空間２０１内に人間が居る場合であっても、赤外線を使用することでロボット識別マーク２１２および物体識別マーク２１３を目障りにならないものとすることができる。
環境側コンピュータ２０５は、テレビカメラ２０３_１〜２０３_Ｍの撮像したロボット識別マーク２１２と物体識別マーク２１３の画像データを処理して、空間２０１内におけるこれらの位置を示す座標（以下、ワールド座標という。）や姿勢を判別する。ここで姿勢の判別とは、たとえば自律型ロボット２０２が平面内でどの方向に向いているかをその回転角度によって判別することをいう。このような２次元平面での姿勢だけでなく、システムの処理が可能であれば、ロボットの腕が傾くといった３次元的な位置を変えるものを姿勢の変化として判別するものであってもよい。
環境側コンピュータ２０５は処理結果を無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）で出力するためのアンテナ２１６を備えている。それぞれの自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎも無線ＬＡＮ用のアンテナ２１７_１、……、２１７_Ｎを備えており、自分の位置の座標データ等の各種の物体の位置に関する座標データを受信することができるようになっている。このような座標データは、環境側座標で示していてもよいし、個々の自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎ側の座標（以下、ローカル座標という。）に変換した後のデータであってもよい。本実施例では自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎ側が環境側座標を意識せずに簡単に制御を行えるようにするために、環境側コンピュータ２０５がそれぞれの自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎに対してこれらのローカル座標を送出するようにしている。
これら自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎは、同様にそれぞれの本体側に備えた図示しないコンピュータの処理の負荷を軽減するために、アンテナ２１７_１、……、２１７_Ｎを使用して環境側コンピュータ２０５と通信し、複雑な演算処理を環境側コンピュータ２０５に委託したり、自分以外の自律型ロボット２０２が走行するルートに関する情報等を必要に応じて取得するようになっている。本実施例では環境側コンピュータ２０５として通常のパーソナルコンピュータ（たとえばインテル株式会社のペンティアムＩＩＩの７００Ｍ（メガ）ヘルツのものを使用しており、作業用メモリは１２８Ｍバイトのサイズのもの）を使用している。また、画像処理用には、シャープ株式会社製の画像処理ボード（ＧＰＢ−Ｋ）を使用している。
所定の机２０７_２にはユーザインタフェース端末としてのパーソナルコンピュータ２２１が設置されている。このパーソナルコンピュータ２２１も無線ＬＡＮを構成するためのアンテナ２２２を備えている他、所定のケーブル２２３によってインターネットに接続されている。椅子２１８_１に座る図示しないユーザは、インターネットのブラウザを介して、この移動体移動制御システムに指示を与え、それぞれの自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎによる各種制御を行わせるようになっている。
図２は、本実施例で使用されるロボット識別マークの原理的な構成を示したものである。ロボット識別マーク２１２は、第１の発光素子２３１を自律型ロボット２０２側のローカル座標の原点として、第１の発光素子２３１から第２の発光素子２３２を結んだ線分２３３をＸ軸とし、第１の発光素子２３１から第３の発光素子２３４を結んだ線分２３５をＹ軸とする。すなわち、両線分２３３、２３５の交点は常に直角となるように第１〜第３の発光素子２３１、２３２、２３４が自律型ロボット２０２の表面の所定の領域に配置されている。そして、Ｘ軸成分２３３の長さＬ_１は既知の固定長となっており、Ｙ軸成分２３５の長さＬ_２はこれらの発光素子２３１、２３２、２３４の組み合わせに固有の長さとなっている。たとえば、長さＬ_１は常に２ｃｍとなっているが、長さＬ_２は１ｃｍになったり、２ｃｍになったり、あるいは３ｃｍになるというように異なった長さとなっている。
このため、仮に第１〜第３の発光素子２３１、２３２、２３４の配置された面がＸ，Ｙ軸平面と平行な面を保った状態で物体が移動したとすると、テレビカメラ２０３は長さＬ_１とＬ_２の比から発光素子２３１、２３２、２３４の配置された面あるいは物体そのものの種類を特定することができる。また、Ｘ軸成分２３３やＹ軸成分２３５で決まる面における回転方向から、基準となるワールド座標系での回転の様子を判別することができる。
また１つの自律型ロボット２０２の異なった場所にこのような第１〜第３の発光素子２３１、２３２、２３４を複数組配置して、これらを環境側コンピュータ２０５で解析することで、そのＺ軸方向の移動あるいは自律型ロボット２０２の姿勢の変化を判別することができる。
なお、以上の説明では図１に示す所定の室内２０１に自律型ロボット２０２が１台存在する場合を示した。複数の自律型ロボット２０２が同時に存在したり、あるいはこれらが同一の室内２０１に相次いで登場したとき、これらの表面に表わされる第１〜第３の発光素子２３１、２３２、２３４の組み合わせをすべて異ならせる必要は無い。これを次に説明する。
図３〜図８は物体の１つの面に第１〜第３の発光素子を１つずつ配置したパターン（以下、組パターンという。）がそれぞれ３つずつ配置されると仮定した場合の取り得る総合的なパターン（以下、面総合パターンという。）の幾つかの例を示したものである。まず図３では、ある注目した面２４１にＡ、Ｂ、Ｃという３つの組パターンがこの図に示した位置関係で配置されている。一例としては、Ａパターンでは長さＬ_２が１ｃｍであり、Ｂパターンでは長さＬ_２が２ｃｍであり、Ｃパターンでは長さＬ_２が３ｃｍである。
これに対して、図４では面２４２にＡ、Ｂ、Ｄという３つの組パターンがこの図に示した位置関係で配置されている。一例としては、Ｄパターンは長さＬ_２が４ｃｍである。このように面２４１と面２４２では、組パターンＡ、Ｂが共通するものの、相互に共通しない組パターンＣ、Ｄによって面総合パターンが異なることになる。すなわち、これらの物体の個別の識別が可能になる。
図５に示した面２４３では、面２４１と組パターンＡ、Ｂ、Ｃがすべて共通するものの、これらの組パターンの配置される場所が入れ替わっている。このため、面総合パターンが異なってくる。図６に示した面２４４では組パターンの配置される位置が異なる。図７に示した面２４５についても同様である。図８に示した面２４６の場合には組パターンＡが１つからそれ以上に増えており、これによって面総合パターンを異なったものにしている。このように、１つの面に組パターンを複数配置することで、これらの組パターンをすべて異なったものにしなくても面総合パターンを互いに相違したものにすることができる。
図９は、これに対してそれぞれの発光素子を複数の発光ダイオードの集合として構成する場合の１つの発光素子の構成例を示したものである。図２〜図８では第１〜第３の発光素子２３１、２３２、２３４を示し、これらはそれぞれ１つずつの発光ダイオードから構成されるものとして説明した。ところが、図１に示したような空間２０１が比較的広いような場合とか、大きな催し物用会場のようにテレビカメラ２０３_１〜２０３_Ｍが比較的高い位置に据え付けられている場合には、それぞれの発光素子２３１、２３２、２３４を１つずつの発光ダイオードで構成すると、発光量が不足するといった場合も考えられる。このような場合には、それぞれの発光素子２３１、２３２、２３４を複数個の発光ダイオード２５１の集合として構成することが有効である。
図１０は、本実施例で使用する自律型ロボットの一例を示したものである。本実施例で使用する自律型ロボット２０２は全体として円筒形をしたロボット本体部分２６１を備えており、その下部には複数の車輪２６２を使用した全方向移動プラットフォーム２６３が配置されている。これにより任意の並進２自由度、回転動作１自由度の動作が可能である。
ロボット本体部分２６１の頂上部分には円周に沿って等間隔に８個のＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｄｅｖｉｃｅ）センサ２６５_１〜２６５_８が取り付けられている。これらのＰＳＤセンサ２６５_１〜２６５_８は、ロボット本体部分２６１の近傍の障害物の存在を検出するセンサである。自律型ロボット２０２は内蔵の図示しないパーソナルコンピュータにこれらのＰＳＤセンサ２６５_１〜２６５_８の出力を入力することで、これら近傍に存在する個々の障害物を避けながら移動を行う制御を行うようになっている。自律型ロボット２０２の移動経路の設定は、既に説明したようにロボット識別マーク２１２を図１に示したテレビカメラ２０３_１〜２０３_Ｍが認識して得た位置座標に基づいて行われる。障害物を回避する移動制御は、その指示された経路を修正するという形で行われる。
ロボット本体部分２６１には比較的大きな空洞部２６７が配置されている。この空洞部２６７には各種のアタッチメントを装着できるようになっており、装着するアタッチメントを交換することで各種の用途のロボットを実現するようになっている。この図１０では掃除アタッチメント２６８を空洞部２６７に装着し、掃除ロボットとして使用する例が示されている。ロボット本体部分２６１には、図示しないバッテリが格納されており、本体部分だけでなくアタッチメントが必要とする電源を供給するようになっている。自律型ロボット２０２はその制御について環境側コンピュータ２０５の援助を受けるものの、このバッテリによりエネルギ的な自立を確保している。バッテリは、空間２０１内の図示しない充電ステーションでロボット自身によって充電を行うことができるようになっている。
なお、アタッチメントを交換するとその自律型ロボット２０２の機能が異なる。したがって、アタッチメントの交換時に自律型ロボット２０がこれを判別し、ロボット識別マーク２１２が機能の変化に対応して一部または全部を変化させるようにロボット側で制御を行うようにするとよい。たとえば自律型ロボット２０２自体の個体識別情報に相当する個体識別パターンはそのままにして、掃除ロボットや介護ロボットといった機能を表わす機能壁別パターンを変更するようにすればよい。
図１１は、アタッチメントの他の例としてコンテナアタッチメントを示したものである。コンテナアタッチメント２７１は各種の物品２７２を収容できる蓋付きコンテナ本体２７３と図示しないコンテナ本体押出し機構から構成されている。蓋付きコンテナ本体２７３に適宜物品２７２を収容してコンテナアタッチメント２７１を図１０に示した空洞部２６７に装着することで、コンテナロボットとしてこれらの物品２７２を配達することが可能になる。配達は、ゴールとなる目的地でコンテナアタッチメント２７１を空洞部２６７から一部だけ押し出して、ユーザに必要なものを取り出させる態様を採ることができるだけでなく、コンテナアタッチメント２７１自体を空洞部２６７から完全に押し出してゴールに置いてくる態様も採ることができる。
なお、アタッチメントを各種取り替えることで、たとえば図示しないスピーカや表示用のディスプレイを備えた案内ロボットや、特殊カメラ等を装備した警備ロボット、腰掛けアタッチメントを備えた人間運搬用ロボットの他、ごみ収集ロボット、ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ　Ｇｕｉｄｅｄ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）ロボット等の各種のロボットを実現することができる。
本実施例の移動体移動制御システムでは、１つの空間２０１（図１）内で複数の自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎが並行して移動できる制御環境を実現する。このために各自律型ロボット２０２は目標とする地点まで一気に移動制御されるのではなく、最終地点に至るルートに至る途中の地点（サブゴール）まで移動して、周囲の障害物の状況を判断し、続いて次のサブゴールまで進むといった制御を繰り返すようになっている。このような制御は、図１に示した環境側コンピュータ２０５内のＣＰＵ（中央処理装置）が、図示しない記憶媒体に格納された制御用のプログラムを実行することによって達成する。すなわち、個々の自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎもパーソナルコンピュータを内蔵しているが、移動制御に関しては環境側コンピュータ２０５が算出した移動制御用データを逐次受信して、その指示（コマンド）に従って図１０に示した全方向移動プラットフォーム２６３を駆動制御することにしており、移動に関する複雑な制御から開放されている。
図１２は、自律型ロボットが障害物と衝突することなく経路を生成する手法を説明するためのものである。ここでは説明を分かりやすくするために自律型ロボット２０２をやや厚みを持ったＬ字に近い形状をしたものと仮定する。自律型ロボット２０２の位置姿勢を明確に定義することを目的として自律型ロボット２０２に固定した座標系Ｃ_Ｒ（図示せず）を導入する。座標系Ｃ_Ｒ（図示せず）の原点Ｏ_Ｒは制御の中心となる代表点に一致させる。このとき、自律型ロボット２０２の位置はワールド座標系Ｃ_ＸＹ（図示せず）から見た原点Ｏ_ＲのＸ，Ｙ座標によって、姿勢はワールド座標系のＣ_ＸＹ（図示せず）のＸ軸と座標系Ｃ_Ｒ（図示せず）のｘ軸の間の角度θによって定義される。
本実施例で使用するコンフィギュレーション空間法（配置空間法ともいう。）では、自律型ロボット２０２の代表点Ｏ_Ｒのｘ，ｙ座標と回転角θで配置（コンフィギュレーション）を表わす。図１２では、自律型ロボット２０２が回転角θを一定にした状態で障害物３２１に最も近づいた状態で一周したとした場合の軌跡３２２を示している。この軌跡３２２によって形成される閉空間（ハッチングで示した内部空間）は、自律型ロボット２０２の代表点が入り込めない障害領域である。この障害領域をＣ障害物３２３と呼ぶことにする。
Ｘ，Ｙ軸に直交するθ軸を張って、各回転角でＸ−Ｙ面でのＣ障害物３２３を記述することによって、完全な３次元配置空間が構築される。このような３次元配置空間を使用することで、実空間における各種形状を有するロボットの経路探索問題を、配置空間における点の経路探索問題に置き換えることができる。
図１３は、図１２に示した空間をセルに分割して、そのうちのＣ障害物に掛かっているセルをＣ障害物の一部とみなした場合の配置空間を示したものである。図１２に示したＣ障害物３２３の境界を示す軌跡３２２に掛かっているそれぞれのセル３３１がＣ障害物の一部とみなされた部分である。自律型ロボット２０２の経路探索は、出発する位置のセル（以下、出発セルという。）からゴールのセル（以下、ゴールセルという。）までを１つ１つのセルを連続させて形成した経路を探索することであって、かつＣ障害物３２３の一部とみなされたセル３３１に属さないセルの列を求めることになる。
本実施例ではセル化された配置空間での経路探索として、出発セルから同心円状に探索範囲を拡大していく横型探索を採用した。横型探索の場合には、探索時間は概ね配置空間を構成するセルの数に比例する。３次元の配置空間における各軸方向のセルの分割数をそれぞれＫとすると、配置空間内のセルの総数はＫ^３となる。
次に複数台の自律型ロボット２０２が移動する場合についての特殊性を考察する。Ｎ台の自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎの配置を記述するための配置空間は３Ｎ次元となる。配置空間の１点を決めることで、各自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎの座標（Ｘ，Ｙ，θ）が一意に定まり、その逆も成立する。
このときの配置空間におけるＣ障害物の記述は次のように行う。配置空間をセルに分割し、各セルに対応する配置が実空間で採りうるかどうかをチェックする。Ｎ台の自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎに対応する配置をとらせたとき、それらのうちの１台でも障害物や他の自律型ロボット２０２と干渉している場合には、そのセルを前記したＣ障害物とみなしている。このチェックをすべてのセルについて実施すると、配置空間全体のＣ障害物を記述することができる。次にこの配置空間での横型探索を考える。横型探索時間はセルの総数としてのセル総数に比例し、セル総数は、各軸方向の分割数をＫとするとＫ^３Ｎである。分割数Ｋを“１００”とすると、自律型ロボット２０２の台数Ｎが“１”のときこれは１００万オーダとなり、台数Ｎが“２”になると１００万×１００万オーダ回数の処理が必要となる。このため、この手法を採用すると、自律型ロボット２０２の台数Ｎが“２”以上で実際的に計算が不可能となる。
そこで本実施例では自律型ロボット２０２の運行制御において、前記したように各ロボットの経路計画を他のロボットを障害物と見立てて作成し、１回の経路計画で生成した経路に沿って僅かな距離を進み、そこで再度全体の状況を認識して経路計画を行うという手法を採っている。これによって、移動障害物や自律型ロボット２０２が多数台存在する状況においても、それぞれの自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎの経路計画を独立に行うことができる。具体的な運行制御の例を次に示す。
図１４は、複数の自律型ロボットについての経路の生成処理の流れを表わしたものである。Ｎ台の自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎについての処理は、１台ずつ順次行われる。処理の行われる自律型ロボット２０２を第ｉのロボットとする。そこでまず変数ｉを“１”に設定する（ステップＳ４０１）。次に第ｉのロボットの配置空間を作成する。このとき自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎのうちの第ｉのロボットを除くロボットはすべて障害物として扱う（ステップＳ４０２）。すでに経路の計画が終了した自律型ロボット２０２の移動による掃引領域（セル）についても障害物として扱う。
次のステップＳ４０３では、第ｉのロボットについての配置空間を探索して、ゴールセルに至る経路を生成する（ステップＳ４０３）。そして、現在位置からこの経路に沿って所定の距離だけ進んだ位置までを今回の移動経路とする（ステップＳ４０４）。
以上の処理が終了したら、変数ｉを“１”だけ加算する（ステップＳ４０５）。そして加算後の変数ｉの値が“Ｎ”よりも大きくなっていない状態では（Ｎ）、まだ自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎのうちで同様の処理が行われていないものがある。そこでこの場合にはステップＳ４０２に戻って同様の処理を繰り返すことになる（ステップＳ４０２〜Ｓ４０６）。
このようにして自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎのすべてについてそれぞれ所定長の経路が生成されたら（ステップＳ４０６：Ｙ）、これらすべての自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎの経路がゴールセルまで到達したかどうかをチェックする（ステップＳ４０７）。到達していない場合には（Ｎ）、ステップＳ４０１に戻って変数ｉを再び“１”に初期化し、残りの経路を順次生成していくことになる（ステップＳ４０１〜Ｓ４０７）。
このような図１４の処理を実行することで、各自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎは障害物や他の自律型ロボット２０２に衝突することなくゴールセルまで到達することができる。１回当たりに移動する距離あるいは移動のための制御時間の間隔を短く設定することによって、向かってくる移動障害物を避けるといった反射的な制御も可能になる。この手法による横型探索はＮ×Ｋ^３のオーダ回の処理で済むので、実行上で特に問題も発生させない。
以上説明した経路設定によってすべての自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎは、次項以下に述べる特別な場合以外は、有限の時間内にそれぞれのゴールセルに到達が可能となる。しかしながら、本実施例では更に次のような工夫を行うことで各自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎの走行をより確実にかつ迅速に行えるようにしている。そのための概念について次に説明する。
図３０でも説明したように移動する経路上に移動障害物が存在する場合には本実施例の自律型ロボット２０２であってもデッドロックが生じる可能性がある。図３０で説明すると、自律型ロボット１１５と自律型ロボット１１３が途中ですれ違える状況で移動している最中に、遠くにあった可動障害物１１１が接近し図３０の状況となり、すれ違い不可能となるようなケースである。このようなデッドロックの発生は、路線を計画するに当たって、それぞれ一方の自律型ロボット１１３（１１５）を消去したとしたときに他方の自律型ロボット１１５（１１３）が移動可能になることを確認すれば、検出することができる。デッドロックの解消は一般に困難な課題とされている。
図１５は、本発明でデッドロックを解消できる１つの手法として退避点を導入する手法を示したものである。空間２０１内にたとえば２つの本立等の障害物３４１、３４２が所定の間隔で配置されており、その間に狭い通路３４３が形成されているものとする。このような場合にたとえば第１の自律型ロボット２０２_１がゴールセル３４４を目指してこの通路３４３を通る経路を計画し、第２の自律型ロボット２０２_２がゴールセル３４５を目指してこの通路３４３を逆向きに通る経路を計画していたとする。
本実施例では通路３４３の比較的近傍に退避点３４７を予め設定している。そして、両自律型ロボット２０２_１、２０２_２の経路計画でデッドロックの可能性が検出されたら、両自律型ロボット２０２_１、２０２_２のいずれが退避点３４７に近い位置に存在するかを判別する。そして、近いほうのロボット、この場合には第１の自律型ロボット２０２_１を退避点３４７に一度退避させるように経路を変更する。
図１６は、第１の自律型ロボットが退避点に退避してデッドロックが解消した状態を示したものである。第１の自律型ロボット２０２_１が一度退避点３４７に退避することで、通路３４３を通過する自律型ロボット２０２_１、２０２_２同士がかち合う事態がなくなり、これらはそれぞれのゴールセル３４４、３４５に到達できることになる。
図１７は、移動障害物による経路の閉鎖状態を示したものである。机等の障害物は人間の操作等によってその位置を移動させる場合がある。このような移動障害物３５１が２つの部屋３５２、３５３を接続する狭い通路３５４の近傍に置かれたりすると、一方の部屋３５３から他方の部屋３５２内のゴールセル３５５に進もうとする自律型ロボット２０２がその経路を閉ざされることになる。
本実施例では図１に示した複数台のテレビカメラ２０３_１〜２０３_Ｍによる前記した大域的情報センシングシステムによって、自律型ロボット２０２の経路を計画する際の経路上の進行不可能な障害物を特定することができる。移動障害物３５１が自律型ロボット２０２のような移動型のロボットでないような場合には、図１５および図１６で説明したように経路を変更して互いの進路を確保するといったことができない。したがって、このような場合にはたとえば環境側コンピュータ２０５がシステムの管理者に通報して移動障害物３５１を経路上から排除してもらうことになる。
図１８〜図２０は、一度設定した経路を大域的情報センシングシステムによっては検知できない障害物によって変更する様子を説明するためのものである。このうち図１８は障害回避の第１段階を示したものである。自律型ロボット２０２は障害物３７３を避けつつゴールセル３７１に向かう経路３７２に沿って僅かな距離進んだ先として、サブゴール３７４を最初の段階の到達地点に設定し、そこまでのパスとして第１のパス３７５を設定している。
図１９は、障害回避の第２段階を示したものである。自律型ロボット２０２がサブゴール３７４まで進行しようとする状態で、大域的情報センシングシステムでは検出されなかった移動障害物３８１が、図１０に示したセンサ２６５_１〜２６５_８の検出動作で第１のパス３７５上に検出されたとする。移動障害物３８１としてはたとえば人間が考えられる。この検出動作によって自律型ロボット２０２が第１のパス３７５を走行することが不可能と判断すると、センサ２６５_１〜２６５_８の検出に基づいた障害物回避移動制御モードへの切り替えが行われる。そして移動障害物３８１を回避した第２のパス３８２をサブゴール３７４との間に設定する。
このとき、自律型ロボット２０２はセンサ２６５_１〜２６５_８の検出による移動障害物３８１に関する情報および第２のパス３８２の設定を行ったことをアンテナ２１７から環境側コンピュータ２０５に送信する。環境側コンピュータ２０５はテレビカメラ２０３_１〜２０３_Ｍの検出しなかった情報を取得することで、この自律型ロボット２０２の最終的なゴールセル３７１に至る経路の決定にこれを役立てることができる。
図２０は、この例における障害回避の第３段階を示したものである。第２のパス３８２を走行しているときに自律型ロボット２０２が更に人間等による他の障害物３８４を検出してサブゴール３７４まで到達できないことを判別したときには、途中で第３のパス３８５に切り替えて走行する。この場合にもこれらの情報が環境側コンピュータ２０５に伝達され、その後の経路の設定に役立てられる。
図２１は、走行を迅速に行うための第１の概念としての中継点の概念を説明するためのものである。空間２０１内に通路４２１を狭めるようなＬ字形状の障害物４２２があるものとする。障害物４２２によって仕切られた狭い空間４２３に第１の自律型ロボット２０２_１のゴール４２５が存在すると仮定する。第２の自律型ロボット２０２_２はこの狭い空間４２３の所定位置４２６と通路４２１を経た広い空間側の他の所定位置４２７の間を繰り返し往復して所定の作業を行っているものとする。
このような状況の下で第１の自律型ロボット２０２_１がそのゴール４２５に至る経路を生成しようとすると、図１４に示した所定距離ずつ経路を生成する過程で第２の自律型ロボット２０２_２が通路４２１を塞ぐ位置に存在すると、これが解除されるまで第１の自律型ロボット２０２_１の移動は停止する。この結果として、第１の自律型ロボット２０２_１がそのゴール４２５に有限の時間に到達できることは保証されているものの、その動作は第２の自律型ロボット２０２_２が通路４２１を塞ぐ位置に来るたびに停止するといった間歇的で遅いものとなる。
このような問題を解消するために本実施例では通路４２１の比較的近い位置で第２の自律型ロボット２０２_２の走行が障害とならない位置に中継点４２８を配置している。そして、第１の自律型ロボット２０２_１はまず中継点４２８に立ち寄ってからゴール４２５を目指すように経路の生成を行うようにしている。このようにすると、第１の自律型ロボット２０２_１は第２の自律型ロボット２０２_２の走行とは全く無関係に、中継点４２８まで到達することができる。そして、中継点４２８からは第２の自律型ロボット２０２_２の走行と共存を図るように走行を調整しながら最終的なゴール４２５まで走行することになる。すなわち、第１の自律型ロボット２０２_１が走行を開始した段階から第２の自律型ロボット２０２_２の走行に影響される場合と比べると、ゴール４２５まで走行するのに要する時間がかなり短縮されることになる。
図２２は、走行を迅速に行うための第２の概念として方向規制の概念を説明するためのものである。この図に示すように２つの細長い障害物４４１、４４２があり、この間を各自律型ロボット２０２が通行するものとする。このような場合には、これらの障害物４４１、４４２によって挟まれた空間に通行方向を規制するための中央分離帯４４３を概念的に設ける。そして、これを境にしてこの空間を第１方向通路４４５と第２方向通路４４６に設定する。ここで第１方向通路４４５はすべての自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎの走行を第１の方向にのみ許容する通路であり、第２方向通路４４６は、第１方向通路４４５と逆方向にのみすべての自律型ロボット２０２_１、……、２０２_Ｎの走行を許容する通路である。
第１方向通路４４５の末端には第２方向通行禁止壁４４７が概念上配置されており、第２方向に走行しようとする自律型ロボット２０２が第１方向通路４４５に間違って入り込まないようにしている。同様に、第２方向通路４４６の末端には第１方向通行禁止壁４４８が概念上配置されており、第１方向に走行しようとする自律型ロボット２０２が第２方向通路４４６に間違って入り込まないようにしている。
このように特定の空間領域を一方向のみ走行が可能な領域として設定する。これにより、自律型ロボット２０２同士が比較的狭い通路を無秩序で走行するような経路設定が行われることによる無駄な待機時間の発生を防止することができる。この図２２では、第１方向通路４４５を第１〜第３の自律型ロボット２０２_１、……、２０２_３が順次走行し、第２方向通路４４６を第４〜第６の自律型ロボット２０２_４、……、２０２_６が順次走行する様子を示している。各自律型ロボット２０２_１、……、２０２_６の走行速度も一定であれば、あたかもエスカレータに乗ったようにこれらの自律型ロボット２０２の間隔を十分詰めて効率的な走行が可能になる。
なお、図２２に示した例では中央分離帯４４３を設けることで左右両方向の走行を時間的に平行して行うことを可能にしているが、比較的狭い通路では一方向に限定したり、通行できる方向を所定時間ごとに切り替えるようにすることも可能である。
図２３は、走行を迅速に行うための第３の概念としてのロータリの概念を説明するためのものである。空間２０１内には環状の一方向環状通路４５１と、これに接続された放射状の複数組の双方向通路４５２_１、……、４５２_Ｌが設けられている。それぞれの双方向通路４５２_１、……、４５２_Ｌは図２２に示した第１方向通路４４５と第２方向通路４４６を組み合わせたものである。一方向環状通路４５１を使用することで図示しない自律型ロボット２０２を所望の方向から一方向環状通路４５１に導き入れ、他の所望の方向に送り出すことができる。
なお、図２３では一方向環状通路４５１に平行して２方向の通行を可能とする双方向通路４５２_１、……、４５２_Ｌを接続させたが、１つの自律型ロボット２０２が走行できる幅だけの通路を設け、通路ごとに進行方向を定めたり、あるいは１つの通路を適宜両方向の走行に切り替えて使用するようにしてもよい。
図２４は、走行を迅速に行うための第４の概念としての関所の概念を説明するためのものである。空間２０１が比較的広い場合やその空間２０１が図２４に示すように複数の小領域４７１、４７２に分けられるような場合には、空間２０１を複数に区分けした概念を採用する。小領域４７１、４７２の間は、壁等の物理的な仕分けが存在することは必ずしも必要ない。区分けした接続部分に関所４７３という通路規制概念を配置する。図のように２つの小領域４７１、４７２に区分けされる場合には、その間に関所４７３を置く。そして、自律型ロボット２０２は関所４７３に来るまでそれ以降の区分けあるいは小領域４７１（４７２）の障害物を配慮しないようにする。
これにより、たとえば第１の自律型ロボット２０２_１が一方の小領域４７２に存在し他方の小領域４７１内のゴールセル４７４に向かおうとしているときに、その小領域４７１内の障害物、たとえば第２の自律型ロボット２０２_２を気にすることなく関所４７３までいっきに到達することができる。このように空間を適宜分割して、分割されたある小領域に入ろうとする時点でその小領域の障害物を考慮した走行制御を行うことで、各自律型ロボット２０２の走行を円滑に行うことができることになる。関所４７３は１つの空間２０１に複数配置してもよいことは当然である。
図２５は実際の空間配置の一例を示したものである。机５０１や台５０２あるいは本棚５０３等によって、この例の空間２０１は第１のテレビカメラ２０３_１の視野となる第１の可動空間５０５_１と、第２のテレビカメラ２０３_２の視野となる第２の可動空間５０５_２と、第３のテレビカメラ２０３_３の視野となるこれらの通路的な第３の可動空間５０５_３から構成されている。第３の可動空間５０５_３は第１および第２の可動空間５０５_１、５０５_２と一部重複している。このような空間配置となっているような場合には、矢印５１１で示すように第１の可動空間５０５_１から第２の可動空間５０５_２に移動するとき、第３の可動空間５０５_３の中央部分で両空間５０５_１、５０５_２に挟まれた位置に関所を設けることで、この図には示していない自律型ロボット２０２の移動制御が単純化する。
図２６は、複数階で構成される建物における関所の一例を示したものである。この例では第１の空間２０１_１が建物の１階のフロアを構成しており、第２の空間２０１_２が建物の２階のフロアを構成している。両空間２０１_１、２０１_２はエレベータ５２１で連結されている。このような空間２０１内を図示しない自律型ロボット２０２が複数台移動する場合には、エレベータ５２１の部分を関所５２２とすることで、エレベータ５２１に乗って所望の階に到達するまでの自律型ロボット２０２をその階の空間２０１_１または２０１_２で一切考慮しないで済むことができることになる。
もちろん、上下の空間を連結する部分に関所５２２を設けると共に、それぞれの階を構成する空間２０１_１、２０１_２を更に複数に分割してこれらの間にも関所を設けることは既に説明したように可能である。
図２７は、本実施例の自律型ロボットの軌道制御の流れを表わしたものである。軌道制御は経路計画で設定した経路に沿って僅かな距離を移動したり、方向規制された通路内やロータリでの移動を制御するためのものである。このため環境側コンピュータ２０５内の前記したＣＰＵはまず移動制御を行おうとする自律型ロボット２０２の軌道Ｘ（ｔ）、Ｙ（ｔ）、θ（ｔ）を設定する（図２７ステップＳ３０１）。ここで符号Ｘ（ｔ）およびＹ（ｔ）はシステム側の２次元座標位置を示しており、符号θ（ｔ）は図１０に示したロボット本体部分２６１の回転角度を示している。符号ｔは現時刻である。設定を行ったら、まずパラメータｎを初期的に“０”に設定し（ステップＳ３０２）、次にこの値ｎを“１”だけカウントアップして（ステップＳ３０３）、次の時刻としてのｔ（＝ｎ・ΔＴ）における自律型ロボット２０２の目標位置およびその姿勢（回転角）を算出する（ステップＳ３０４）。算出した値をＸ（ｔ_ｎ）、Ｙ（ｔ_ｎ）、θ（ｔ_ｎ）とする。符号ΔＴは１回の移動制御に要する時間間隔である。
次にＣＰＵは図１に示した複数台のテレビカメラ２０３_１〜２０３_Ｍを使用して処理した環境側コンピュータ２０５によって把握された大域的情報センシングシステムによるこの自律型ロボット２０２の位置および姿勢、（ｘ，ｙ，θ）を取得する（ステップＳ３０５）。そして、次の時刻にその位置および姿勢になるための自律型ロボット２０２の速度設定値（ｖ_ｘ，ｖ_ｙ，ω）を算出し（ステップＳ３０６）、その設定速度をその自律型ロボット２０２のローカル座標系に変換する（ステップＳ３０７）。この変換後の速度が自律型ロボット２０２に通知されて、次の時刻までその移動制御が行われることになる（ステップＳ３０８）。これによる自律型ロボット２０２の実際の移動の状態はテレビカメラ２０３_１〜２０３_Ｍを使用して環境側コンピュータ２０５によってチェックすることができる。すなわち、移動の途中あるいは移動後に移動状態をフィードバック制御することが可能である。
以上の移動制御が終了したら、ＣＰＵは該当の自律型ロボット２０２が最終目的地に到達して移動が完了したかどうかをチェックする（ステップＳ３０９）。移動が完了していない場合には（Ｎ）、ステップＳ３０３に進んで、移動が完了するまで同様の制御を繰り返すことになる（ステップＳ３０３〜Ｓ３０９）。
図２８は、この図２７に示した制御で自律型ロボットをＬ字型の軌道に沿って移動させた結果を示したものである。本実施例では自律型ロボット２０２の移動を図１に示したテレビカメラ２０３_１〜２０３_Ｍを使用して環境側コンピュータ２０５でフィードバック制御している。このため、従来のように自律型ロボット２０２自体が自分に備えられたテレビカメラで自力で移動制御を行う場合と比べると簡単な移動制御で遥かに高精度の移動が可能になることが分かる。
以上説明した実施例ではロボット識別マーク２１２あるいは物体識別マーク２１３を時間的に変化しない固定パターンを発するものとして説明したが、時間的に変化するパターンを発するものであってもよい。たとえば環境側コンピュータ２０５が全体の障害物を検出する初期状態ではこれらのロボット識別マーク２１２あるいは物体識別マーク２１３がそれぞれ光量が最大となるような発光パターンで発光して所在を容易に把握させ、その後に各自の認識を可能にさせるように個別のパターンを発光するといった手法も可能である。また、これらの識別マーク２１２、２１３のパターンを複数の発光ダイオードの点灯制御で経時的に変化させることができるものであれば、単にロボット等を区別する情報を発信させるだけでなく、環境側コンピュータ２０５に伝達すべきその他の情報をパターン変化によって伝達するようにすることも可能である。
また実施例ではテレビカメラ２０３_１〜２０３_Ｍが赤外光を検出する場合を説明したが、これに限らず可視光等の所定の波長領域の光を検出するものであってもよい。
なお、ロボットがゴールまで到達するために順次通過させる関所は、最初に他のロボットをすべて消去した状態でゴールまでの経路計画を実施し、その時に通過することになった関所を採用するようにしている。したがって、たとえば図２１に示した状況では中継点の代りに関所を利用することも可能である。関所と中継点の大きな違いは、前者がシステム側で自動的に選択するのに対し、後者では利用者（プログラマ）が指定するものである。
また、実施例ではロボットがデッドロック状態にあるかどうかのチェックについて詳細を説明しなかったが、このようなチェックを行うために、一定時間移動不可能になった複数のロボットがあるかどうかを常に監視するようにすればよい。そして、もしこのように一定時間移動不可能になった複数のロボットが存在した場合には、前記の方法でデッドロックであるかどうかを判断する。デッドロックでない場合で、一定時間以上移動不可能なロボットがある場合には、移動不可能の原因となっている可動障害物を特定することになる。
更に、通行量に応じて、ある領域におけるロボットの通行を方向規制しようとするような場合には、その領域におけるロボットの数を監視し一定数以上になったとき、方向規制通行を実施するようにすればよい。
また、方向規制通路における多数台ロボットの連続走行は、その入口において広域運行規制から軌道制御に切り替え、各ロボットにロボット間の距離を一定以上に保つ軌道を与えることで制御できる。このような制御を行う場合には、方向規制通路の出口で各ロボットは広域運行規制に切り替えられることになる。また方向規制通路の外にあるロボットがゴールまでの経路計画をたてる時は、方向規制通路にあるロボットを無視することにより、そこが移動の障害になることを防ぐことができる。
なお、ゴール、退避点、中継点はこれらに位置するロボットが他のロボットの移動を妨げない場所に設定されることはもちろんである。
つぎに、図３１〜３３を用いて、移動体をグループとして扱う例について説明する。すなわち、この例では、前記した移動体という語の意味に、「複数の移動体を有するグループ」を含ませたものである。まず、自律型ロボット２０２_１〜２０２_６を、図３１に示されるように、グループＡ〜Ｃに分ける。グループＣは、一つの移動体２０２_６から構成されている。このように、グループは、一つの移動体から構成されていても良い。
このグループを単位として、前記したような、移動体の移動制御を行う。すなわち、グループごとに、そのグループに属する各移動体がゴールに到達するための経路生成を行う。ここで、グループ内の各移動体については、一緒に経路生成を行うこととする。換言すれば、前記実施例では、他の移動体を静止させた状態である一台の移動体の経路生成を行ったが、この例では、他のグループを静止させた状態で、あるグループに属する移動体の経路生成を行うことになる。
このようにすると、グループ内では、より効率の良い経路生成を行うことができる。ただし、複数の移動体に対して一緒に経路生成を行うことは、計算量の増加を来すことになる。したがって、コンピュータの計算速度は高速であることが望まれる。もちろん、グループに分割しているので、全ての移動体に対して一緒に経路生成することに比べれば、計算量を大幅に減少させることが可能である。
グループ化の利点を図３２および図３３を用いてさらに説明する。図３２（ａ）において、自律型ロボット２０２_１と２０２_２とは、同じグループに属するとする。また、ロボット２０２_１はゴールＧ_１を目指し、ロボット２０２_２はゴールＧ_２を目指しているとする。すると、ロボット２０２_１と２０２_２とは、それぞれ同時に進行することができる（同図ｂ）。したがって、ロボット２０２_２はゴールＧ_２に速やかに到着できる。
一方、グループ化をしない例を図３３に示す。この場合は、ロボット２０２_１が狭隘スペース（通路）を通過する間、ロボット２０２_２は静止している。したがって、ロボット２０２_２がゴールＧ_２に到着する時間は長くなる。
産業上の利用可能性
以上説明したように請求項１および請求項２記載の発明によれば、対象特定手段の特定した移動体ごとに位置特定手段によって特定された現在位置からこれらのゴールとなるそれぞれの位置までの走行のための経路を経路設定手段で設定し、移動体別走行制御手段によってそれぞれの移動体ごとの経路に沿って移動体を現在位置から所定単位ずつゴールに向かう走行制御を行わせ、この後、再度、経路設定手段で経路を設定しては所定単位ずつゴールに向かわせるといった制御を最終的なゴール到達まで繰り返させる。これにより比較的単純な制御で複数の移動体をそれぞれのゴールに移動させることができるようになる。
請求項２〜請求項１６記載の発明によれば、環境側撮像手段が空間内を自力で移動する移動体および他から加えられた力で移動が可能な可動物体のうちの必要なものに予め取り付けられたマークを撮像する１または複数の撮像カメラを備えることにしたので、個々の移動体および可動物体を認識する高度の認識技術を不要にしてこれらの物体の認識が可能である。これによりその物体が自力で移動する移動体であるか、あるいは他から加えられた力で移動が可能な可動物体であるかといった識別も可能になる。自力で移動する移動体である場合には、自己の移動体の経路を塞いでいてもこれが一時的なものである可能性があり、このときは衝突の生じない範囲で移動を進行させることができる。特に環境側撮像手段が空間内を移動するそれぞれの移動体の経路を設定するので、これら移動体の移動の調整を図ることが容易であり、個々の移動体が自分の搭載しているカメラのみで走行を制御している場合と比べると同一空間内の複数の移動体の移動制御を格段に容易に実現することができることになる。
更に請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の移動体移動制御システムで、経路設定手段は、複数の移動体の経路が交差あるいは近接して平行する可能性のある予め定めた箇所にこれらの移動体が衝突しないで走行するための走行順序を規制したりあるいは走行方向を互いに規制する規制通路を配置することにしたので、比較的狭い通路で移動体同士が互いに相手の存在によって身動きができなくなるデッドロックを生じる可能性がある場合でも、環境側の通行規制によってこのような危険を解消させることができ、それぞれのゴールに到達する時間を早めることができる。
請求項４記載の発明はこの規制通路の１つの形態を示しており、衝突の可能性のある移動体の少なくとも一つを他の移動体との衝突の回避のために一時的に退避させるように経路設定を行う一時退避点設定手段を具備させて経路を部分的に異なったものに変更することで衝突あるいはデッドロックの回避を図ることができる。
また請求項５記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の移動体移動制御システムで、経路設定手段は、複数の移動体が同時に走行することのできる空間を複数に分割して分割された小領域を連結する箇所に一方の小領域から他方の小領域に移動する移動体をチェックする関所を配置することにしたので、関所に至るまでの経路の走行時にはこれ以後通過する小領域内での他の移動体の挙動に影響されることがなく、制御を簡略化することができるだけでなく、関所までの走行制御の時間を短縮することができる。
更に請求項６記載の発明によれば、請求項２記載の移動体移動制御システムで、マークは赤外光を発しており、環境側撮像手段は赤外光に感応するので、人間に目障りにならないマークを使用することができ、人間と移動体が共存する空間内で人間に配慮した環境を実現することができる。
また請求項７記載の発明によれば、請求項３記載の移動体移動制御システムで、規制通路は、複数の移動体の移動経路を共通と見なせる領域の範囲でこれらの移動体を少なくとも互いに接触しない所定の間隔を置いて予め定められた共通の方向に等速度で移動させるようにした通路であるので、エスカレータに乗った場合のようにそれぞれの移動体を共に停止させることなく効率的に移動させることができる。
更に請求項８記載の発明によれば、請求項３記載の移動体移動制御システムで、複数の移動体の移動経路の交差点まで移動してきた各移動体をそれぞれ所望の移動方向に切り替える移動体回転手段を具備することにしたので、交差点がリング状の通路とこれに接続された放射状の複数の通路によって構成されていれば、複数の移動体が交差点を利用する場合にもこれらの移動体を効率よくリング状の通路を移動させて放射状の複数の通路の中の１つを使用して所望の方向に送り出すことができる。
また請求項９記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の移動体移動制御システムで、移動体の移動する空間を配置空間に写像すなわちマッピングし、その上で配置空間を所定単位のセルの集まりとし、経路設定手段はセルを単位として経路の設定を行うことにしたので、細かな座標で経路を設定するよりも移動体の各経路の計画が容易になる。
更に請求項１０記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の移動体移動制御システムで、移動体は周囲の障害物を検知するための搭載型センサと、その搭載型センサが経路設定手段によって設定された経路に回避可能な障害物を検知したとき障害物を回避するための修正経路を独自に設定する修正経路設定手段を更に具備するので、環境側撮像手段が撮像して設定した経路を運行しているときにこの経路上で存在しないはずの障害物が存在したような場合にもこれを最小限避けるための修正経路を独自に設定することができる。すなわち、これにより環境側撮像手段によって検知できなかったような障害物に対処することができる他、経路設定後に人間等の障害物が突然移動して経路を塞いだような場合にも臨機応変に対応することができる。
また請求項１１記載の発明によれば、請求項１０記載の移動体移動制御システムで、修正経路設定手段が修正経路を設定したときその経路の修正結果を経路設定手段に通知するので、その移動体の今後の経路を作成するときの参考にすることができるだけでなく、この修正経路を用いた走行時の他の移動体の走行経路の設定の参考にすることができる。
また請求項１３記載の発明によれば、請求項１２記載の移動体移動制御システムで、障害物特定手段で特定した障害物が少なくとも一定時間以上移動不能であるときその除去を指示する特定障害物除去指示手段を具備させたので、たとえば人間が移動体の経路上に腰掛を移動させてしまった場合のように移動ができなくなったような場合にはこれを経路から取り除かせて移動を確保させることができる。
更に請求項１４記載の発明によれば、請求項２記載の移動体移動制御システムで、環境側撮像手段の一部または全部はそれぞれのマークの３次元な位置を計測可能な画像データを出力するステレオ撮像手段であるので、移動体が机の下に移動して掃除を行うような場合でも障害物との間の３次元的な経路の設定が可能である。
また、請求項１７記載の発明によれば、移動体別走行制御手段が環境側としての位置特定手段で特定した各物体の位置に基づいてそれぞれの移動体の移動を制御するコマンドを逐次発行することにしたので、各移動体はこれらのコマンドを受信して自分の駆動機構を使用して移動のための制御を行うことができ、移動のための複雑な制御から開放されるだけでなく、制御のための回路を大幅に単純化することができ、小型の移動体でも高精度な移動を行うことができるという利点がある。
更に請求項１８記載の発明によれば、環境側に存在する環境側撮像手段、対象特定手段および位置特定手段を用いることで、その特定の移動体の移動の途中あるいは移動後の位置をその都度把握することができるので、フィードバック制御手段が移動の途中あるいは移動後の位置を移動指示手段の指示内容にフィードバックすることにより、移動体自体が自分の側の撮像手段によって撮像しながら経路設定手段の設定した経路を移動する場合と比べてより正確な移動を簡単に実現することができるという効果がある。
請求項１９記載の移動体移動制御システムは、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のものにおいて、移動体という語の意味として、「複数の移動体を有するグループ」を含むこととしているので、能率の良い経路生成が可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施例における移動体移動制御システムの概要を示した概略構成図である。
図２は、本実施例における第１〜第３の発光素子の配置パターンの一例を示した説明図である。
図３は、物体の１つの面に組パターンがそれぞれ３つずつ配置されると仮定した場合の取り得る面総合パターンの第１の例を示した平面図である。
図４は、物体の１つの面に組パターンがそれぞれ３つずつ配置されると仮定した場合の取り得る面総合パターンの第２の例を示した平面図である。
図５は、物体の１つの面に組パターンがそれぞれ３つずつ配置されると仮定した場合の取り得る面総合パターンの第３の例を示した平面図である。
図６は、物体の１つの面に組パターンがそれぞれ３つずつ配置されると仮定した場合の取り得る面総合パターンの第４の例を示した平面図である。
図７は、物体の１つの面に組パターンがそれぞれ３つずつ配置されると仮定した場合の取り得る面総合パターンの第５の例を示した平面図である。
図８は、物体の１つの面に組パターンがそれぞれ３つずつ配置されると仮定した場合の取り得る面総合パターンの第６の例を示した平面図である。
図９は、１つの発光素子を複数の発光ダイオードの集合として構成した場合を示す平面図である。
図１０は、本実施例で使用する自律型ロボットの一例を示した斜視図である。
図１１は、ロボット本体部分に装着するアタッチメントの他の例としてコンテナアタッチメントを示した斜視図である。
図１２は、自律型ロボットが障害物と衝突することなく経路を生成する手法を示した説明図である。
図１３は、図１２に示した空間をセルに分割して、そのうちのＣ障害物に掛かっているセルをＣ障害物の一部とみなした場合の配置空間を示した説明図である。
図１４は、複数の自律型ロボットについての経路の生成処理の流れを表わした流れ図である。
図１５は、退避点を使用しないでデッドロックが発生する状態を示した説明図である。
図１６は、第１の自律型ロボットが退避点に退避してデッドロックが解消した状態を示した説明図である。
図１７は、移動障害物による経路の閉鎖状態の一例を示した平面図である。
図１８は、大域的情報センシングシステムによっては検知できない障害物によって経路を変更する障害回避の第１段階を示した説明図である。
図１９は、図１８に示した例の障害回避の第２段階を示した説明図である。
図２０は、図１８に示した例の障害回避の第３段階を示した説明図である。
図２１は、走行を迅速に行うための第１の概念としての中継点の概念を示した説明図である。
図２２は、走行を迅速に行うための第２の概念として方向規制の概念を示した説明図である。
図２３は、走行を迅速に行うための第３の概念としてのロータリの概念を示した説明図である。
図２４は、走行を迅速に行うための第４の概念としての関所の概念を示した説明図である。
図２５は、空間の実際の配置例を示した平面図である。
図２６は、３次元空間における関所の配置例を示した斜視図である。
図２７は、本実施例の自律型ロボットの移動制御の基本を表わした流れ図である。
図２８は、図２７に示した制御で自律型ロボットをＬ字型の軌道に沿って移動させた結果を示した特性図である。
図２９は、従来における一方の自律型ロボットが一時的に移動できなくなる場合の例を示した説明図である。
図３０は、従来における双方の自律型ロボットがデッドロックを生じる場合の例を示した説明図である。
図３１は、本実施例の変形例を説明するための説明図であって、自律型ロボットのグループ分けを示す図である。
図３２は、本実施例の変形例を説明するための説明図であって、グループ化された自律型ロボットの移動状態を示す図である。図（ａ）〜（ｃ）は、時間経過に伴うロボット位置の変化を示している。
図３３は、本実施例の変形例を説明するための説明図であって、グループ化されていない自律型ロボットの移動状態を示す図である。図（ａ）〜（ｃ）は、時間経過に伴うロボット位置の変化を示している。Technical field
The present invention relates to a moving body movement control system for moving a moving body such as a robot to a desired point, and more particularly to a moving body movement control system that enables a plurality of moving bodies to move smoothly to desired points. About.
Background art
Various moving bodies such as robots that autonomously move in a predetermined space such as a room have been proposed. Among these, a mobile object commercialized as a relatively stable technical result includes a so-called helpmate (Helpmate). The helpmate is a mobile robot that has wheels and travels using the wheels, and has an electronic map showing the location of obstacles and the like in the space. In addition, a robot-mounted sensor that detects an obstacle during the movement of the robot is provided, and it is possible to reach a destination (goal) while detecting and avoiding an obstacle.
Such a moving body detects an obstacle using an electronic map or a sensor, sets a route to avoid the obstacle, and moves to a goal. Further, in order to avoid a collision in a case where a human crosses just before the moving body, when the sensor detects such an obstacle on the route, the movement is reflexively stopped. When the sensor detects that the obstacle has disappeared after a lapse of a predetermined time, the movement is restarted at that point.
By the way, it is said that the robot evolves and moves around a predetermined space such as a room, performs cleaning, carries documents, or cares for the sick, along with what performs fixed work at a fixed position like an industrial robot. Various types have been proposed. As the latter proposal becomes more concrete, a relationship in which a plurality of moving objects (hereinafter, simply referred to as autonomous robots) running by themselves coexist in one space may occur. For example, one example is a case where another autonomous robot that carries a meal to a sick person passes near an autonomous robot that is cleaning in a certain space. In such a case, when trying to avoid a collision when the autonomous robots move, one or both autonomous robots may stop traveling.
FIG. 29 is for explaining such a phenomenon. It is assumed that the first autonomous robot 101 has a plan to travel in a predetermined space on a route 102 shown by a solid line, and the second autonomous robot 103 has the same space on another route 104 shown by a broken line. You have a plan to drive inside. It is assumed that both routes 102 and 104 intersect at a first point 105 and a second point 106, for example. In such a case, for example, it is assumed that the first autonomous robot 101 arrives at the point 105 in advance. At this time, if the second autonomous robot 103 attempts to start traveling, it recognizes that an obstacle exists in a form that blocks the route 104.
For this reason, the second autonomous robot 103 at the starting point cannot depart from the starting point as long as it is going to travel on the route 104. Whether the moving object such as the first autonomous robot 101 happens to be present at the first point 105 or whether an obstacle is permanently present at this position is determined by the second This is because it cannot be performed from the autonomous robot 103 side. A similar problem occurs at the second point 106. That is, when one of the first or second autonomous robots 101 and 103 arrives at the second point 106 first, the other autonomous robot blocks one of the autonomous robots 101 and 103 in the path. As long as it is moving, it cannot be started, and it stops.
That is, in the case of a human or other animal, the movement state of the other party's autonomous robot is predicted, and if the other party is on the route 102 or 104 on which the other party is traveling, the first or second point is determined. The process advances to the vicinity of 105 and 106 and waits until the fault condition is cleared. If the autonomous robot that caused the obstacle state deviates from the route 102 or 104 on which it travels while performing such an operation, there is no need to stop traveling at all, and efficient operation is not required. Movement is possible. However, it is difficult for the autonomous robots 101 and 103 to make such a prediction. Therefore, when another obstacle is present on the routes 102 and 104 as the travel route once set, the obstacle is not removed or the obstacle does not move to another place autonomously. As long as the movement itself cannot be performed at all.
The case where the two autonomous robots 101 and 103 are present in the same space and the routes 102 and 104 intersect at the two points 105 and 106 has been described above. A complicated route may be taken. In such a case, there may be many intersections with other autonomous robots. Also, as the number of autonomous robots increases, the chances of these routes intersecting naturally increase. Then, when a state in which even one of the autonomous robots stops operating at these intersections is generated, another autonomous robot that intersects the route of the autonomous robot unless the autonomous robot is released from the stopped state. The robot can no longer move. When a plurality of autonomous robots whose operation is stopped in such a relatively dense space are generated, many autonomous robots are forced to stand still by being triggered.
Of course, the individual autonomous robots determine whether the objects existing on their routes are obstacles fixed at fixed positions or obstacles that may move as described above, It is not impossible at all to predict the future course by grasping the movement state of the city. However, making these judgments for an unspecified number of autonomous robots in a relatively large space is actually difficult due to the relationship between the computational processing speed of each autonomous robot and the huge amount of computation required. Impossible. That is, in order for each autonomous robot to identify other robots or obstacles and, if necessary, to track its movement, the autonomous robot requires advanced image recognition technology and predictive control. Further, FIG. 29 shows a case where only one of the two autonomous robots temporarily stops, but if both of them simultaneously enter this state, the stopped state cannot be released.
FIG. 30 shows an example in which a phenomenon called deadlock occurs in which both autonomous robots cannot move. In the space where the obstacles 111 and 112 are located, the first autonomous robot 113 moves toward the goal 114 along a route avoiding the obstacles 111 and 112, and the second autonomous robot 115 similarly moves the obstacles 111 and 112 similarly. To the goal 116 while avoiding the above. It is assumed that both autonomous robots 113 and 115 stop at the positions shown in the figure to recognize the other on their own route and avoid collision. In this case, the positional relationship between the two autonomous robots 113 and 115 remains fixed even after a lapse of time, so that the deadlock is not released. Such a problem of a deadlock as a permanent stop state occurs in a situation where a plurality of autonomous robots exist.
Conventionally, various proposals have been made for movement control techniques relating to the movement of one autonomous robot in one space. However, in order to avoid the occurrence of deadlock, a plurality of autonomous robots or moving objects have been proposed. No practical proposals have been made for a movement control technique that moves in a mixed manner, and this is an unsolved area. However, as described above, the situation where autonomous robots are playing an active role is expanding in various ways, and an environment is realized in which multiple autonomous robots or moving objects coexist in the same space and they can move smoothly. Is an essential task.
Therefore, an object of the present invention is to provide a moving body movement control system that can smoothly control the movement of a plurality of moving bodies without performing enormous calculations that hinder the movement control.
Disclosure of the invention
According to the first aspect of the present invention, (a) covers a part or all of a space in which a plurality of moving bodies move, and images a moving body moving by itself in the space and other objects existing on a passage. Environment-side image pickup means comprising one or a plurality of image-capturing cameras, and (b) target specifying means for specifying respective moving objects and other objects present on passages from image data taken by the environment-side image pickup means; (C) position specifying means for specifying the positions of the moving object and other objects existing on the passage from the image data picked up by the environment-side image pickup means; and (d) position specifying means for each moving object specified by the target specifying means. Setting means for setting a route for traveling from the current position specified by the above to each of these goal positions; and (e) setting the route by the route setting means. Traveling by a moving body that performs traveling control from a current position to a goal by a predetermined unit from a current position on a moving path that does not collide with another moving body and other objects existing on a passage along the path for each moving body. Control means; and (f) re-setting the route for traveling from the current position to the goal position by the route setting means for each moving body until the plurality of moving bodies reach their respective goals, and And a traveling control means for causing the traveling control means to repeat traveling control toward the goal.
That is, according to the first aspect of the present invention, one or a plurality of imaging cameras that cover and partially capture the space in which the plurality of moving bodies move are prepared, and the image data captured by the environment-side imaging unit is prepared. Each moving object and other objects present on the passage are specified by the target specifying means, and the positions of the moving object and other objects present on the passage are specified from the image data taken by the environment-side image pickup means. I have. The route setting unit sets a route for traveling from the current position specified by the position specifying unit to each of the goal positions, for each moving object specified by the target specifying unit. Then, traveling control is performed by the traveling control means for each moving body toward the goal from the current position to the goal by a predetermined unit along the set route. Here, the predetermined unit means that the travel control may be performed in a predetermined time unit or the travel control may be performed in a predetermined amount. The travel control means sets a route for traveling from the current position to the goal position by the route setting means for each of the plurality of moving bodies until the plurality of moving bodies reach the respective goals, and the traveling control means for each moving body. The traveling control toward the goal is repeated by the user. As a result, each moving body may temporarily stop due to the movement of another moving body, but can reach each goal in a finite time except for a special case.
According to the second aspect of the present invention, (a) a part or the whole of a space where a plurality of moving bodies move is covered, and the moving body which moves by itself in this space and can move with a force applied from another. Environment-side imaging means comprising one or a plurality of imaging cameras for imaging a mark attached to a necessary one of the various movable objects in advance, and (b) a unique pattern for each mark imaged by the environment-side imaging means. Target specifying means for specifying each of the moving object and the movable object; and (c) position specifying means for specifying the position of the moving object and the movable object to which the mark is attached in space from the position of the mark picked up by the environment-side image pickup means And (d) a route for traveling from the current position specified by the position specifying means for each moving object specified by the target specifying means to the respective positions serving as these goals. A path setting means to be set; and (e) a predetermined unit from the current position within a moving range in which the moving body does not collide with an obstacle such as another moving body along the path for each moving body set by the path setting means. A traveling control means for each moving body for performing traveling control toward the goal at a time, and (f) for traveling from the current position to the goal position for each moving body until a plurality of moving bodies reach the respective goals. The moving body movement control system further includes a traveling control means for setting a route again by the route setting means and repeating the traveling control toward the goal by the moving body-specific traveling control means.
That is, according to the second aspect of the present invention, the movable body which covers a part or the whole of the space in which the plurality of moving bodies move and which can move in this space by itself and can be moved by the force applied from the other. Prepare one or a plurality of imaging cameras for imaging a mark attached to a necessary object in advance, and target each moving object and movable object from a unique pattern for each mark imaged by the environment-side imaging means. The position is specified by the specifying means, and the position of the moving object and the movable object to which the mark is attached in the space is specified by the position specifying means from the position of the mark imaged by the environment-side imaging means. The route setting unit sets a route for traveling from the current position specified by the position specifying unit to each of the goal positions, for each moving object specified by the target specifying unit. Then, traveling control is performed by the traveling control means for each moving body toward the goal from the current position to the goal by a predetermined unit along the set route. Here, the predetermined unit means that the travel control may be performed in a predetermined time unit or the travel control may be performed in a predetermined amount. The travel control means sets a route for traveling from the current position to the goal position by the route setting means for each of the plurality of moving bodies until the plurality of moving bodies reach the respective goals, and the traveling control means for each moving body. The traveling control toward the goal is repeated by the user. As a result, each moving body may temporarily stop due to the movement of another moving body, but can reach each goal in a finite time except for a special case.
According to a third aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the first or second aspect, the route setting means is configured such that the paths of the plurality of moving bodies are likely to intersect or parallel in close proximity. The present invention is characterized in that a running path for running these moving bodies without collision is regulated at a location, or a regulating passage for regulating a traveling direction is arranged.
In other words, according to the third aspect of the present invention, the route setting means is provided for running the moving body so that the moving body does not collide with a predetermined location where the paths of the plurality of moving bodies may intersect or closely parallel. Restriction passages for restricting the order or for restricting the traveling directions are arranged. This makes it possible to move on each route in a traffic-controlled state without collision between moving objects.
According to a fourth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the first or second aspect, the route setting means is configured such that the paths of the plurality of moving bodies may intersect or parallel in close proximity. A route that temporarily retreats at least one of the potentially colliding moving bodies in a place near the location that is not a path for these moving bodies to avoid collision with another moving body. A temporary save point setting means for performing setting is provided.
In other words, according to the fourth aspect of the present invention, when there is a possibility that a route in which a collision may occur between the moving objects may be set, at least one of the moving objects having the possibility of collision may be set. The temporary evacuation point is set by the temporary evacuation point setting means so that the temporary evacuation point is temporarily evacuated to avoid collision with another moving body, thereby avoiding collision.
According to a fifth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the first or second aspect, the route setting means divides a space in which a plurality of moving bodies can simultaneously travel into a plurality of spaces. A checkpoint for checking a moving object moving from one small area to another small area is arranged at a place where the small areas are connected, and the traveling control means for each moving object is used until the relevant moving object passes through this checkpoint. It is characterized in that traveling control is performed without considering obstacles in a small area after passing.
In other words, according to the fifth aspect of the present invention, the route setting means divides a space in which a plurality of moving bodies can travel at the same time into a plurality of spaces and connects the divided small regions from one small region to the other small region. By arranging a checkpoint that checks the moving objects that move to the area, it is possible to perform cruise control without considering the cruise control that will occur after passing the checkpoint before passing this checkpoint, At least the smooth running control to the checkpoint is aimed at.
According to a sixth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the second aspect, the mark emits infrared light, and the environment-side imaging means is sensitive to the infrared light.
That is, the invention according to claim 6 is characterized in that the mark emits infrared light, and the environment-side imaging means is a means responsive to the infrared light. Thus, the movement of the moving body can be controlled using the mark that does not obstruct human eyes.
According to the seventh aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the third aspect, the restriction passage is a predetermined path that does not contact the moving bodies at least in a range of an area where the moving paths of the plurality of moving bodies can be regarded as common. It is characterized by a passage that is moved at a constant speed in a predetermined common direction at intervals.
That is, the invention according to claim 7 deals with one aspect of the restriction passage described in claim 3. The restriction passage is a passage that moves a plurality of moving bodies at a predetermined interval that does not contact each other at a constant speed in a predetermined common direction. Thereby, each moving body can be moved without stopping together as in the case of riding on an escalator.
According to an eighth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the third aspect, there is provided moving body rotating means for switching each moving body that has moved to the intersection of the moving paths of the plurality of moving bodies to a desired moving direction. It is characterized by doing.
That is, the invention described in claim 8 deals with another aspect of the restriction passage described in claim 3. In this restriction passage, a common intersection is provided for a plurality of moving bodies, and the moving direction is switched so that each moving body that has moved so far can move in a desired moving direction. If the intersection is constituted by a ring-shaped passage and a plurality of radial passages connected thereto, even when a plurality of moving objects use the intersection, these moving objects can be efficiently moved through the ring-shaped passage. One of a plurality of radial passages can be used to deliver in a desired direction.
According to a ninth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the first or second aspect, the space in which the moving body moves is mapped or mapped to the layout space, and the layout space is then mapped to a predetermined unit cell. It is characterized in that the route setting means sets a route in units of cells.
That is, according to the ninth aspect of the present invention, the route planning is facilitated by setting the route of the moving object in units of cells. Of course, when the path initially set for each cell does not form a smooth curve or straight line, it is possible to correct this to a smooth path.
According to a tenth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the first or second aspect, the moving body is a mounted sensor for detecting a surrounding obstacle, and the mounted sensor is provided by a path setting unit. The apparatus further includes a correction path setting unit that independently sets a correction path for avoiding the obstacle when an obstacle that can be avoided on the set path is detected.
That is, in the invention according to claim 10, the moving body itself has an on-board sensor for detecting a surrounding obstacle, and the moving body itself operates on a route set by imaging by the environment-side imaging means. If there is an obstacle that should not exist on this route, it is possible to independently set a correction route to minimize this. Even when a person suddenly appears on the set route, collision can be avoided by setting the correction route by the correction route setting means.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the tenth aspect, when the correction route setting means sets a correction route, the correction result of the route is notified to the route setting means.
In other words, according to the eleventh aspect of the present invention, when the correction route setting means on the moving body sets the correction route, the correction result of the route is notified to the route setting means, so that the reference when creating the future route of the moving body is provided. In addition to this, it is possible to refer to the setting of the traveling route of another moving body when traveling using the corrected route.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the first or second aspect, when the route setting means cannot set a route to the goal for the specific moving body, the other moving body and It is characterized by comprising an obstacle specifying means for specifying an obstacle to movement by determining whether a path can be set by erasing other objects in order.
In other words, according to the twelfth aspect of the present invention, when the route setting means cannot set a route to the goal for a specific moving object, can the other moving objects and other objects be sequentially deleted to set the route? By performing the above determination, an obstacle that hinders movement is specified.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the twelfth aspect, a specific obstacle removal instructing means for instructing removal of the obstacle identified by the obstacle identifying means when the obstacle cannot be moved for at least a predetermined time. It is characterized by having.
In other words, in the invention according to claim 13, even if another moving object temporarily exists on the route, the moving object eventually moves, so that an obstacle that cannot be moved for at least a certain time is removed. If there is, the removal is instructed by the specific obstacle removal instruction means for the first time.
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the second aspect, a part or all of the environment-side imaging means outputs stereo image data capable of measuring a three-dimensional position of each mark. It is characterized by being.
That is, the invention according to claim 14 indicates that if part or all of the environment-side image pickup means is a stereo image pickup means, it is possible to grasp the three-dimensional position of each mark.
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the first or second aspect, the other moving bodies move with respect to each other due to the presence of other moving bodies on a path of the plurality of moving bodies. It is characterized by comprising deadlock detecting means for detecting the occurrence of an impossible deadlock state based on whether or not it is possible to move by erasing the moving objects on the route.
In other words, the invention according to claim 15 indicates that the deadlock detecting means detects whether or not it is possible to move by erasing the moving objects on the route.
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the second aspect, the environment-side imaging means detects a rotation angle of the moving body based on a direction of a pattern forming the mark.
That is, the invention according to claim 16 indicates that the environment-side imaging means can detect not only the position of the mark but also the rotation angle of the moving body.
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the first or second aspect, the traveling control means for each moving body determines the position of each moving body based on the position of each object specified by the position specifying means. It is characterized in that commands for controlling movement are sequentially issued, and the moving body controls its own movement using the received commands.
In other words, in the invention according to claim 17, the traveling control means for each moving body sequentially issues commands for controlling the movement of each moving body based on the position of each object specified by the position specifying means on the environment side. Therefore, each mobile body can receive these commands and perform control for movement using its own drive mechanism, thereby being freed from complicated control for movement.
According to the eighteenth aspect of the present invention, (a) a part or the whole of a space in which a specific moving body moves is covered, and the moving body moving by itself in the space and other objects existing on the passage are imaged. An environment-side imaging unit including one or a plurality of imaging cameras; and (b) a target identification unit that identifies a specific moving object and other objects existing on a passage from image data captured by the environment-side imaging unit; C) position specifying means for specifying the position of the specific moving object and other objects existing on the passage from the image data picked up by the environment-side image pickup means; and (d) the specific moving object in the space. Route setting means for setting a movable route; and (e) issuing an instruction relating to movement for each of the destinations on which the specific moving body moves one after another on the route set by the route setting means. (F) the feedback control means for feeding back the position specified by the position specifying means during or after the movement specified by the position specifying means to the instruction content of the movement specifying means when the specific moving body moves. A body movement control system is provided.
In other words, in the invention according to claim 18, a route in which the specific moving body can move in the space is set by the route setting means, and the moving destination along which the specific moving body moves one after another by the movement instructing means. In each case, an instruction regarding movement is given. At this time, by using the environment-side imaging means, the object specifying means, and the position specifying means existing on the environment side, the position of the specific moving body during or after the movement can be grasped. The position in the middle or after the movement can be fed back to the instruction content of the movement instruction means. Therefore, a more accurate movement can be easily realized as compared with a case where the moving body itself moves along the route set by the route setting unit while taking an image by the imaging unit on its own side.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples.
FIG. 1 shows an outline of a moving object movement control system according to an embodiment of the present invention. In a predetermined space 201 such as the inside of a room, a plurality of autonomous robots 202 ₁ , ..., 202 _N Are movably arranged. In this figure, the first and Nth autonomous robots 202 are shown. ₁ , 202 _N Exists in this space 201, but it is possible that another autonomous robot enters this space 201 with the passage of time or exits this space 201 on the contrary.
A plurality of television cameras 203 are provided on the ceiling of the space 201. ₁ ~ 203 _M Is attached. These TV cameras 203 ₁ ~ 203 _M Are connected to a common image transmission cable 204, and each image data is input to the environment-side computer 205. Multiple TV cameras 203 ₁ ~ 203 _M Are the autonomous robots 202 in the space 201 ₁ , ..., 202 _N Are prepared to capture the moving state as an image in the respective assigned areas partially overlapped with each other. Therefore, in a narrow space or a space with a relatively good view, ₁ ~ 203 _M Can be appropriately reduced, and in an extreme case, one television camera can be used. However, although shown in a simplified manner in this figure, a desk 207 is provided in a predetermined space 201 such as the inside of a room. ₁ ~ 207 ₃ And chair 218 ₁ 218 ₂ And various other obstacles. Therefore, each autonomous robot 202 ₁ , ..., 202 _N It is preferable that a plurality of television cameras 203 be installed in order to avoid a situation in which the TV camera 203 is not recognized because of these shadows. In some cases, it is also preferable to arrange a television camera 203 (not shown) at a relatively low position to avoid blind spots.
A plurality of television cameras 203 of this embodiment ₁ ~ 203 _M Are each provided with an infrared transmission filter 211 so as to capture only an image that emits infrared light. In response, a plurality of autonomous robots 202 ₁ , ..., 202 _N A robot identification mark 212 or an object identification mark 213 is attached to a predetermined obstacle such as the (moving body), the desk 207, and the chair 218 (movable object). In this figure, for the sake of simplicity, an example is shown in which the robot identification mark 212 and the object identification mark 213 are attached one by one to the autonomous robot 202 and the other objects 207 and 208, but it is free to arrange a plurality of each. It is. The reason why the object identification marks 213 are attached to the desk 207 and the chair 218 is that they may move artificially in the space 201 as movable objects, so that control is performed based only on a fixed map. This is because more reliable information on the position of the obstacle can be obtained.
The robot identification mark 212 and the object identification mark 213 are configured by a light emitting diode array irradiation plate or an infrared reflection plate that generates a temporally changing or temporally constant infrared pattern. Here, the light emitting diode row irradiation plate is a plate in which a plurality of light emitting diodes emitting infrared rays are arranged in a row at a predetermined interval as described later, and the infrared reflection plate absorbs visible light and emits red light in a predetermined pattern. It is a plate that emits external light.
It is generally difficult to recognize various objects with high accuracy in the environment as it is. Therefore, it is not economically possible at present to build a general-purpose recognition system having reliability and real-time properties. Therefore, in the present embodiment, special marks such as a robot identification mark 212 and an object identification mark 213 are attached to an object to facilitate their recognition. ₁ ~ 203 _M It eliminates the difficulty of processing due to visible light noise on the side, and ensures high-speed and reliable image processing. Further, even when a person is present in the space 201, the use of infrared rays can make the robot identification mark 212 and the object identification mark 213 unobtrusive.
The environment-side computer 205 is a television camera 203 ₁ ~ 203 _M By processing the image data of the robot identification mark 212 and the object identification mark 213, the coordinates (hereinafter referred to as world coordinates) and the posture indicating these positions in the space 201 are determined. Here, the determination of the posture refers to, for example, determining in which direction the autonomous robot 202 faces in a plane based on its rotation angle. In addition to such a posture on a two-dimensional plane, if the system can perform processing, a device that changes a three-dimensional position, such as a tilted arm of a robot, may be determined as a posture change.
The environment-side computer 205 includes an antenna 216 for outputting a processing result via a wireless LAN (local area network). Each autonomous robot 202 ₁ , ..., 202 _N Also antenna 217 for wireless LAN ₁ ............ 217 _N And can receive coordinate data relating to the position of various objects such as coordinate data of the user's own position. Such coordinate data may be represented by environment-side coordinates, or the individual autonomous robot 202 ₁ , ..., 202 _N The data may be converted into coordinates on the side (hereinafter, referred to as local coordinates). In this embodiment, the autonomous robot 202 ₁ , ..., 202 _N The environment-side computer 205 controls each autonomous robot 202 so that the side can easily perform control without being aware of the environment-side coordinates. ₁ , ..., 202 _N , These local coordinates are sent.
These autonomous robots 202 ₁ , ..., 202 _N Similarly, in order to reduce the processing load of a computer (not shown) provided on each main body side, the antenna 217 ₁ ............ 217 _N Is used to communicate with the environment-side computer 205 to outsource complicated arithmetic processing to the environment-side computer 205, and to acquire information on routes along which the autonomous robot 202 other than the user travels as necessary. ing. In this embodiment, a normal personal computer (for example, a Pentium III of 700 M (mega) Hertz of Intel Corporation, a working memory having a size of 128 Mbytes) is used as the environment-side computer 205. I have. For image processing, an image processing board (GPB-K) manufactured by Sharp Corporation is used.
Predetermined desk 207 ₂ Is provided with a personal computer 221 as a user interface terminal. The personal computer 221 also includes an antenna 222 for configuring a wireless LAN, and is connected to the Internet by a predetermined cable 223. Chair 218 ₁ The user (not shown) who sits on the mobile terminal gives an instruction to the mobile object movement control system via an Internet browser, and ₁ , ..., 202 _N To perform various controls.
FIG. 2 shows the principle configuration of the robot identification mark used in the present embodiment. The robot identification mark 212 has a first light emitting element 231 as an origin of local coordinates on the autonomous robot 202 side, a line segment 233 connecting the first light emitting element 231 and the second light emitting element 232 as an X axis, A line segment 235 connecting the first light emitting element 231 to the third light emitting element 234 is defined as the Y axis. That is, the first to third light emitting elements 231, 232, and 234 are arranged in a predetermined area on the surface of the autonomous robot 202 such that the intersection of the two line segments 233 and 235 is always a right angle. Then, the length L of the X-axis component 233 ₁ Has a known fixed length, and the length L of the Y-axis component 235 ₂ Has a length unique to the combination of these light emitting elements 231, 232, 234. For example, length L ₁ Is always 2 cm, but the length L ₂ Have different lengths, such as 1 cm, 2 cm, or 3 cm.
Therefore, assuming that the object moves while the surfaces on which the first to third light emitting elements 231, 232, and 234 are arranged are parallel to the X and Y axis planes, the television camera 203 has a length of L ₁ And L ₂ The type of the surface on which the light emitting elements 231, 232, and 234 are arranged or the type of the object itself can be specified from the ratio of Further, from the rotation direction on the plane determined by the X-axis component 233 and the Y-axis component 235, it is possible to determine the state of rotation in the reference world coordinate system.
A plurality of such first to third light emitting elements 231, 232, 234 are arranged in different places of one autonomous robot 202, and these are analyzed by the environment-side computer 205, so that the Z-axis The movement in the direction or the change in the posture of the autonomous robot 202 can be determined.
In the above description, the case where one autonomous robot 202 exists in the predetermined room 201 shown in FIG. 1 has been described. When a plurality of autonomous robots 202 exist at the same time, or when they appear one after another in the same room 201, if the combinations of the first to third light emitting elements 231, 232, and 234 shown on these surfaces are all different. You don't have to. This will be described below.
FIGS. 3 to 8 can be taken when it is assumed that three patterns (hereinafter, referred to as a set pattern) in which the first to third light emitting elements are arranged one by one on one surface of the object are arranged. It shows several examples of a comprehensive pattern (hereinafter, referred to as a surface comprehensive pattern). First, in FIG. 3, three sets of patterns A, B, and C are arranged on a given surface 241 in the positional relationship shown in FIG. As an example, for pattern A, length L ₂ Is 1 cm and the length is L in the B pattern. ₂ Is 2 cm, and the length is L in the C pattern. ₂ Is 3 cm.
On the other hand, in FIG. 4, three sets of patterns A, B, and D are arranged on the surface 242 in the positional relationship shown in FIG. As an example, the D pattern has a length L ₂ Is 4 cm. As described above, the surface 241 and the surface 242 have the same combined patterns A and B, but have different combined surface patterns depending on the combined patterns C and D that are not common to each other. That is, individual identification of these objects becomes possible.
On the surface 243 shown in FIG. 5, although the surface 241 and the set patterns A, B, and C are all common, the places where these set patterns are arranged are switched. Therefore, the overall surface pattern differs. On the surface 244 shown in FIG. 6, the positions where the set patterns are arranged are different. The same applies to the surface 245 shown in FIG. In the case of the surface 246 shown in FIG. 8, the number of the set patterns A increases from one to more, thereby making the overall surface pattern different. In this way, by arranging a plurality of set patterns on one surface, it is possible to make the surface integrated patterns different from each other without making all these set patterns different.
FIG. 9 shows a configuration example of one light emitting element when each light emitting element is configured as a set of a plurality of light emitting diodes. FIGS. 2 to 8 show the first to third light emitting elements 231, 232, and 234, each of which is described as being constituted by one light emitting diode. However, in a case where the space 201 is relatively large as shown in FIG. ₁ ~ 203 _M Is installed at a relatively high position, if each of the light emitting elements 231, 232, and 234 is formed of one light emitting diode, the amount of light emission may be insufficient. In such a case, it is effective to configure each light emitting element 231, 232, 234 as a set of a plurality of light emitting diodes 251.
FIG. 10 shows an example of the autonomous robot used in the present embodiment. The autonomous robot 202 used in the present embodiment includes a robot body portion 261 having a cylindrical shape as a whole, and an omnidirectional moving platform 263 using a plurality of wheels 262 is arranged below the robot body portion 261. As a result, an operation having two degrees of freedom of translation and one degree of freedom of rotation can be performed.
Eight PSD (Position Sensitive Device) sensors 265 are arranged at equal intervals along the circumference on the top of the robot body 261. ₁ ~ 265 ₈ Is attached. These PSD sensors 265 ₁ ~ 265 ₈ Is a sensor that detects the presence of an obstacle near the robot body 261. The autonomous robot 202 has a built-in personal computer (not shown) and these PSD sensors 265. ₁ ~ 265 ₈ By inputting the output of (1), control for moving while avoiding individual obstacles existing in the vicinity is performed. As described above, the movement path of the autonomous robot 202 is set by setting the robot identification mark 212 to the TV camera 203 shown in FIG. ₁ ~ 203 _M Is performed based on the position coordinates obtained by the recognition. Movement control for avoiding an obstacle is performed by correcting the designated route.
A relatively large hollow portion 267 is arranged in the robot body 261. Various attachments can be attached to the hollow portion 267, and robots for various uses are realized by exchanging the attachments to be attached. FIG. 10 shows an example in which the cleaning attachment 268 is attached to the hollow portion 267 and used as a cleaning robot. A battery (not shown) is stored in the robot body 261 and supplies power required by the attachment as well as the body. Although the autonomous robot 202 is assisted by the environment-side computer 205 for its control, the battery ensures the energy independence. The battery can be charged by the robot itself at a charging station (not shown) in the space 201.
When the attachment is replaced, the function of the autonomous robot 202 differs. Therefore, it is preferable that the autonomous robot 20 determines this when the attachment is replaced, and controls the robot so that the robot identification mark 212 changes part or all in response to a change in function. For example, the individual identification pattern corresponding to the individual identification information of the autonomous robot 202 itself may be left as it is, and the pattern for each functional wall representing a function such as a cleaning robot or a care robot may be changed.
FIG. 11 shows a container attachment as another example of the attachment. The container attachment 271 is composed of a container body 273 with a lid capable of storing various articles 272 and a container body pushing mechanism (not shown). By appropriately storing the articles 272 in the container body 273 with the lid and mounting the container attachment 271 in the hollow portion 267 shown in FIG. 10, it becomes possible to deliver these articles 272 as a container robot. In the delivery, not only can the container attachment 271 be partially pushed out of the hollow portion 267 at the goal destination and the user can take out necessary items, but also the container attachment 271 itself can be completely removed from the hollow portion 267. And put it in the goal.
In addition, by replacing various attachments, for example, a guide robot equipped with a speaker and a display for display, a security robot equipped with a special camera, a human transport robot equipped with a seat attachment, a garbage collection robot, Various robots such as an AGV (Automatically Guided Vehicle) robot can be realized.
In the moving object movement control system of the present embodiment, a plurality of autonomous robots 202 within one space 201 (FIG. 1) ₁ , ..., 202 _N Realizes a control environment that can move in parallel. For this reason, each autonomous robot 202 does not move at a stroke to the target point, but moves to a point (subgoal) on the way to the final point to determine the situation of the surrounding obstacles. Then, control to advance to the next subgoal is repeated. Such control is achieved by causing the CPU (central processing unit) in the environment-side computer 205 shown in FIG. 1 to execute a control program stored in a storage medium (not shown). That is, each autonomous robot 202 ₁ , ..., 202 _N The personal computer also has a built-in personal computer. Regarding the movement control, the mobile computer 205 sequentially receives the movement control data calculated by the environment-side computer 205 and drives and controls the omnidirectional movement platform 263 shown in FIG. 10 according to the instruction (command). And are free from complicated control of movement.
FIG. 12 illustrates a method of generating a route without causing an autonomous robot to collide with an obstacle. Here, in order to make the description easy to understand, it is assumed that the autonomous robot 202 has a slightly thick L-like shape. A coordinate system C fixed to the autonomous robot 202 for the purpose of clearly defining the position and orientation of the autonomous robot 202 _R (Not shown). Coordinate system C _R (Not shown) origin O _R Is made to coincide with the representative point that is the center of control. At this time, the position of the autonomous robot 202 is in the world coordinate system C. _XY Origin O viewed from (not shown) _R The posture is represented by C in the world coordinate system according to the X and Y coordinates of _XY X-axis (not shown) and coordinate system C _R (Not shown) defined by the angle θ between the x-axes.
In the configuration space method (also referred to as an arrangement space method) used in this embodiment, a representative point O of the autonomous robot 202 is used. _R Is represented by the x, y coordinates and the rotation angle θ. FIG. 12 shows a trajectory 322 when the autonomous robot 202 makes one round while approaching the obstacle 321 with the rotation angle θ kept constant. The closed space (the internal space indicated by hatching) formed by the trajectory 322 is an obstacle region in which the representative point of the autonomous robot 202 cannot enter. This obstacle area will be referred to as a C obstacle 323.
A complete three-dimensional arrangement space is constructed by extending the θ axis orthogonal to the X and Y axes and describing the C obstacle 323 on the XY plane at each rotation angle. By using such a three-dimensional arrangement space, a path search problem of a robot having various shapes in a real space can be replaced with a path search problem of points in an arrangement space.
FIG. 13 shows an arrangement space in a case where the space shown in FIG. 12 is divided into cells, and a cell hanging on the C obstacle is regarded as a part of the C obstacle. Each cell 331 on the locus 322 indicating the boundary of the C obstacle 323 shown in FIG. 12 is a part regarded as a part of the C obstacle. The route search of the autonomous robot 202 searches for a route formed by connecting one cell from a cell at a departure position (hereinafter, referred to as a starting cell) to a goal cell (hereinafter, a goal cell). That is, a column of cells that do not belong to the cell 331 regarded as a part of the C obstacle 323 is obtained.
In the present embodiment, a horizontal search in which the search range is concentrically expanded from the departure cell is adopted as the route search in the cell arrangement space. In the case of the horizontal search, the search time is approximately proportional to the number of cells constituting the arrangement space. Assuming that the number of divided cells in each axial direction in the three-dimensional arrangement space is K, the total number of cells in the arrangement space is K ³ It becomes.
Next, the speciality in the case where a plurality of autonomous robots 202 move is considered. N autonomous robots 202 ₁ , ..., 202 _N Is 3N-dimensional. By determining one point in the placement space, each autonomous robot 202 ₁ , ..., 202 _N (X, Y, θ) are uniquely determined, and vice versa.
The description of the obstacle C in the arrangement space at this time is performed as follows. The arrangement space is divided into cells, and it is checked whether the arrangement corresponding to each cell can be taken in the real space. N autonomous robots 202 ₁ , ..., 202 _N When any one of them interferes with an obstacle or another autonomous robot 202, the cell is regarded as the above-mentioned C obstacle. If this check is performed for all cells, it is possible to describe C obstacles in the entire arrangement space. Next, consider a horizontal search in this arrangement space. The horizontal search time is proportional to the total number of cells as the total number of cells. ^3N It is. Assuming that the number of divisions K is “100”, when the number N of the autonomous robots 202 is “1”, this becomes one million order, and when the number N becomes “2”, processing of 1 million × 1 million order is required. Become. For this reason, if this method is adopted, calculation becomes practically impossible when the number N of the autonomous robots 202 is “2” or more.
Therefore, in the present embodiment, in the operation control of the autonomous robot 202, as described above, the path plan of each robot is created by regarding other robots as obstacles, and a small amount of time is generated along the path generated by one path plan. It uses a method of traveling a distance, recognizing the overall situation and planning a route again. Thereby, even in a situation where there are many moving obstacles or autonomous robots 202, each autonomous robot 202 ₁ , ..., 202 _N Can be independently planned. An example of specific operation control is shown below.
FIG. 14 illustrates a flow of a route generation process for a plurality of autonomous robots. N autonomous robots 202 ₁ , ..., 202 _N Are sequentially performed one by one. The autonomous robot 202 on which the processing is performed is referred to as an i-th robot. Therefore, first, the variable i is set to "1" (step S401). Next, an arrangement space for the i-th robot is created. At this time, the autonomous robot 202 ₁ , ..., 202 _N All of the robots except for the i-th robot are treated as obstacles (step S402). Sweep areas (cells) due to the movement of the autonomous robot 202 for which the path planning has already been completed are also treated as obstacles.
In the next step S403, a placement space for the i-th robot is searched to generate a route to the goal cell (step S403). Then, the current travel route is defined as a route from the current position to a position advanced by a predetermined distance along this route (step S404).
When the above processing is completed, the variable i is incremented by "1" (step S405). Then, in a state where the value of the variable i after the addition is not larger than “N” (N), the autonomous robot 202 is still in the state. ₁ , ..., 202 _N Some of them do not perform the same processing. Therefore, in this case, the process returns to step S402 and the same processing is repeated (steps S402 to S406).
Thus, the autonomous robot 202 ₁ , ..., 202 _N Are generated for each of the autonomous robots 202 (step S406: Y). ₁ , ..., 202 _N It is checked whether the route has reached the goal cell (step S407). If it has not reached (N), the process returns to step S401 to initialize the variable i to "1" again, and to sequentially generate the remaining routes (steps S401 to S407).
By executing the processing of FIG. 14, each autonomous robot 202 ₁ , ..., 202 _N Can reach the goal cell without colliding with an obstacle or another autonomous robot 202. By setting the distance to be moved at one time or the interval of the control time for movement to be short, reflexive control such as avoiding a moving obstacle that is coming toward is also possible. The horizontal search by this method is N × K ³ Since the processing of the order times is sufficient, there is no particular problem in execution.
According to the route setting described above, all the autonomous robots 202 ₁ , ..., 202 _N Can reach each goal cell within a finite time except in the special cases described below. However, in the present embodiment, each autonomous robot 202 ₁ , ..., 202 _N This allows the vehicle to travel more reliably and quickly. The concept for that will be described below.
As described with reference to FIG. 30, if there is a moving obstacle on the moving path, deadlock may occur even in the autonomous robot 202 of the present embodiment. Referring to FIG. 30, while the autonomous robot 115 and the autonomous robot 113 are moving while passing each other on the way, the movable obstacle 111 located far away approaches the situation shown in FIG. This is the case. When such a deadlock occurs, it is confirmed that one autonomous robot 113 (115) can be moved when the other autonomous robot 113 (115) is erased in planning a route. If it can be detected. Eliminating deadlocks is generally a difficult task.
FIG. 15 shows a method of introducing a save point as one method that can eliminate deadlock in the present invention. Assume that two obstacles 341 and 342 such as main stands are arranged at a predetermined interval in the space 201, and a narrow passage 343 is formed between them. In such a case, for example, the first autonomous robot 202 ₁ Plans a path through this path 343 toward the goal cell 344, and the second autonomous robot 202 ₂ Is planning a path that passes through this passage 343 in the opposite direction to the goal cell 345.
In the present embodiment, a retreat point 347 is set relatively close to the passage 343. And the two autonomous robots 202 ₁ , 202 ₂ When the possibility of deadlock is detected in the route planning of the ₁ , 202 ₂ Is located at a position near the retreat point 347. And the closer robot, in this case the first autonomous robot 202 ₁ Is once changed to the evacuation point 347.
FIG. 16 shows a state in which the first autonomous robot has retreated to the evacuation point and the deadlock has been resolved. First autonomous robot 202 ₁ Retreats to the retreat point 347 once, so that the autonomous robot 202 passing through the passage 343 ₁ , 202 ₂ There is no situation where the two go to each other, and they can reach the respective goal cells 344 and 345.
FIG. 17 shows a closed state of a route due to a moving obstacle. An obstacle such as a desk may move its position by human operation or the like. When such a moving obstacle 351 is placed near a narrow passage 354 connecting the two rooms 352 and 353, the autonomous robot 202 tries to move from one room 353 to the goal cell 355 in the other room 352. Will be shut down that route.
In this embodiment, the plurality of television cameras 203 shown in FIG. ₁ ~ 203 _M According to the global information sensing system described above, it is possible to identify an unmovable obstacle on the route when planning the route of the autonomous robot 202. If the moving obstacle 351 is not a mobile robot such as the autonomous robot 202, it is impossible to change the route and secure the mutual route as described with reference to FIGS. Therefore, in such a case, for example, the environment-side computer 205 notifies the system administrator to have the moving obstacle 351 removed from the route.
FIG. 18 to FIG. 20 are views for explaining how the route once set is changed by an obstacle that cannot be detected by the global information sensing system. FIG. 18 shows the first stage of the obstacle avoidance. The autonomous robot 202 sets the subgoal 374 as the destination of the first stage as a destination that has traveled a small distance along the path 372 toward the goal cell 371 while avoiding the obstacle 373, and sets the first path as the path to that point. 375 is set.
FIG. 19 shows the second stage of the obstacle avoidance. In a state where the autonomous robot 202 is about to proceed to the subgoal 374, the moving obstacle 381 which is not detected by the global information sensing system is detected by the sensor 265 shown in FIG. ₁ ~ 265 ₈ Is detected on the first path 375 by the detection operation of (1). The moving obstacle 381 may be, for example, a human. If it is determined that the autonomous robot 202 cannot travel on the first path 375 by this detection operation, the sensor 265 ₁ ~ 265 ₈ Is switched to the obstacle avoidance movement control mode based on the detection of. Then, a second path 382 avoiding the moving obstacle 381 is set between the second goal 382 and the subgoal 374.
At this time, the autonomous robot 202 detects the sensor 265 ₁ ~ 265 ₈ Is transmitted from the antenna 217 to the environment-side computer 205 through the information about the moving obstacle 381 and the fact that the setting of the second path 382 has been performed. The environment-side computer 205 is a television camera 203 ₁ ~ 203 _M By acquiring the information that has not been detected, the autonomous robot 202 can use the information to determine the final route to the goal cell 371.
FIG. 20 shows the third stage of the obstacle avoidance in this example. If the autonomous robot 202 further detects another obstacle 384 caused by a human or the like while traveling on the second path 382 and determines that it cannot reach the subgoal 374, it switches to the third path 385 on the way. To run. In this case as well, these pieces of information are transmitted to the environment-side computer 205, and are used for subsequent route setting.
FIG. 21 is a diagram for explaining the concept of a relay point as a first concept for quickly driving. It is assumed that there is an L-shaped obstacle 422 that narrows the passage 421 in the space 201. The first autonomous robot 202 is placed in a narrow space 423 partitioned by an obstacle 422. ₁ Suppose that goal 425 exists. Second autonomous robot 202 ₂ It is assumed that a predetermined operation is performed by repeatedly reciprocating between a predetermined position 426 of the narrow space 423 and another predetermined position 427 on the wide space passing through the passage 421.
Under such circumstances, the first autonomous robot 202 ₁ Tries to generate a path to the goal 425, the second autonomous robot 202 generates a path at a predetermined distance shown in FIG. ₂ Is located in a position to block the passage 421, the first autonomous robot 202 is released until it is released. ₁ Stops moving. As a result, the first autonomous robot 202 ₁ Is guaranteed to be able to reach its goal 425 in a finite amount of time, but its operation is the second autonomous robot 202 ₂ Stops intermittently each time it comes to the position where it blocks the passage 421.
In order to solve such a problem, in the present embodiment, the second autonomous robot 202 is positioned relatively close to the passage 421. ₂ The relay point 428 is arranged at a position where running of the vehicle does not become an obstacle. Then, the first autonomous robot 202 ₁ First, a route is generated so as to stop at the relay point 428 and then aim for the goal 425. By doing so, the first autonomous robot 202 ₁ Is the second autonomous robot 202 ₂ Irrespective of the traveling of the vehicle, the vehicle can reach the relay point 428. Then, from the relay point 428, the second autonomous robot 202 ₂ The vehicle travels to the final goal 425 while adjusting the travel so as to coexist with the travel of the vehicle. That is, the first autonomous robot 202 ₁ The second autonomous robot 202 ₂ The time required to travel to the goal 425 is significantly reduced as compared with the case where the travel is affected by the travel.
FIG. 22 is for explaining the concept of direction regulation as a second concept for quickly driving. As shown in this figure, there are two elongated obstacles 441 and 442, and each autonomous robot 202 passes between them. In such a case, a median strip 443 for regulating the traffic direction is conceptually provided in a space sandwiched by the obstacles 441 and 442. Then, with this as a boundary, this space is set as a first direction passage 445 and a second direction passage 446. Here, the first direction passage 445 is used for all the autonomous robots 202. ₁ , ..., 202 _N Is allowed only in the first direction, and the second direction passage 446 is connected to all the autonomous robots 202 only in the direction opposite to the first direction passage 445. ₁ , ..., 202 _N This is a passage that allows traveling of the vehicle.
A second direction no-going wall 447 is conceptually arranged at the end of the first direction passage 445 so that the autonomous robot 202 trying to travel in the second direction does not accidentally enter the first direction passage 445. I have. Similarly, a first direction no-going wall 448 is conceptually arranged at the end of the second direction passage 446 so that the autonomous robot 202 trying to travel in the first direction does not accidentally enter the second direction passage 446. Like that.
In this way, a specific space area is set as an area where traveling in only one direction is possible. As a result, it is possible to prevent a wasteful waiting time from being generated due to the setting of a route in which the autonomous robots 202 run in a relatively narrow path in a chaotic manner. In FIG. 22, the first direction passage 445 is connected to the first to third autonomous robots 202. ₁ , ..., 202 ₃ Travel sequentially, and move in the second direction passage 446 through the fourth to sixth autonomous robots 202. ₄ , ..., 202 ₆ Indicate that the vehicles travel sequentially. Each autonomous robot 202 ₁ , ..., 202 ₆ If the traveling speed is constant, the distance between the autonomous robots 202 can be sufficiently reduced as if riding on an escalator, and efficient traveling becomes possible.
In the example shown in FIG. 22, the left and right traveling can be performed in parallel in time by providing the median strip 443. However, in a relatively narrow passage, it is limited to one direction, It is also possible to switch the possible directions at predetermined time intervals.
FIG. 23 is a view for explaining the concept of a rotary as a third concept for quickly running. In the space 201, an annular one-way annular passage 451 and a plurality of sets of radial bidirectional passages 452 connected thereto are provided. ₁ ............ 452 _L Is provided. Each two-way passage 452 ₁ ............ 452 _L Is a combination of the first direction passage 445 and the second direction passage 446 shown in FIG. By using the one-way annular passage 451, the autonomous robot 202 (not shown) can be guided into the one-way annular passage 451 from a desired direction and sent out in another desired direction.
In FIG. 23, a two-way passage 452 that allows two-way traffic in parallel with the one-way annular passage 451 is shown. ₁ ............ 452 _L However, a passage having a width enough for one autonomous robot 202 to travel may be provided, and the traveling direction may be determined for each passage, or one passage may be switched to traveling in both directions as appropriate. .
FIG. 24 is a view for explaining the concept of a checkpoint as a fourth concept for quickly driving. When the space 201 is relatively large or when the space 201 is divided into a plurality of small regions 471 and 472 as shown in FIG. 24, the concept of dividing the space 201 into a plurality is adopted. It is not always necessary that a physical sorting such as a wall exists between the small areas 471 and 472. The concept of a passage restriction 473, which is a section 473, is arranged. As shown in the figure, when the area is divided into two small areas 471 and 472, a point 473 is placed between them. Then, the autonomous robot 202 does not consider the subsequent sections or obstacles in the small area 471 (472) until it reaches the gateway 473.
Thereby, for example, the first autonomous robot 202 ₁ Is present in one small area 472 and is going to the goal cell 474 in the other small area 471, an obstacle in the small area 471, for example, the second autonomous robot 202 ₂ It is possible to reach the checkpoint 473 at once without worrying about. By appropriately dividing the space in this way and performing traveling control in consideration of obstacles in the divided small area at the time of entering a divided small area, the autonomous robots 202 can smoothly travel. Can be done. Obviously, a plurality of checkpoints 473 may be arranged in one space 201.
FIG. 25 shows an example of an actual spatial arrangement. The desk 201, the table 502, the bookshelf 503, and the like make the space 201 in this example a first television camera 203. ₁ First movable space 505 serving as a field of view ₁ And the second television camera 203 ₂ Second movable space 505 serving as a field of view ₂ And the third television camera 203 ₃ Of these passage-like third movable spaces 505 that provide a visual field of ₃ It is composed of Third movable space 505 ₃ Is the first and second movable spaces 505 ₁ , 505 ₂ And partially overlap. In the case of such a spatial arrangement, as shown by an arrow 511, the first movable space 505 ₁ From the second movable space 505 ₂ Move to the third movable space 505 ₃ 505 in the center of both spaces ₁ , 505 ₂ The movement control of the autonomous robot 202 not shown in this figure is simplified by providing a location between the positions.
FIG. 26 shows an example of a checkpoint in a building having a plurality of floors. In this example, the first space 201 ₁ Constitute the first floor of the building, and the second space 201 ₂ Constitute the second floor of the building. Both spaces 201 ₁ , 201 ₂ Are connected by an elevator 521. When a plurality of autonomous robots 202 (not shown) move in such a space 201, the part of the elevator 521 is used as a checkpoint 522, so that the autonomous robot 202 can ride on the elevator 521 and reach a desired floor. 202 is the space 201 on that floor ₁ Or 201 ₂ In this way, it is not necessary to consider at all.
Needless to say, a place 522 for connecting the upper and lower spaces is provided, and the space 201 constituting each floor is provided. ₁ , 201 ₂ Can be further divided into a plurality of sections and a checkpoint is provided between them as described above.
FIG. 27 illustrates a flow of the trajectory control of the autonomous robot according to the present embodiment. The trajectory control is for moving a small distance along the route set in the route plan, and for controlling the movement in a direction-restricted passage or on a rotary. Therefore, the CPU in the environment-side computer 205 first sets the trajectories X (t), Y (t), and θ (t) of the autonomous robot 202 to perform the movement control (step S301 in FIG. 27). Here, symbols X (t) and Y (t) indicate two-dimensional coordinate positions on the system side, and symbol θ (t) indicates a rotation angle of the robot main body portion 261 shown in FIG. The symbol t is the current time. After the setting, the parameter n is initially set to "0" (step S302), and then the value n is counted up by "1" (step S303), and t (=) is set as the next time. The target position of the autonomous robot 202 and its posture (rotation angle) at (n · ΔT) are calculated (step S304). X (t _n ), Y (t _n ), Θ (t _n ). The symbol ΔT is a time interval required for one movement control.
Next, the CPU is connected to the plurality of television cameras 203 shown in FIG. ₁ ~ 203 _M Then, the position and orientation of the autonomous robot 202 and (x, y, θ) of the autonomous robot 202 obtained by the global information sensing system grasped by the environment-side computer 205 processed using are obtained (step S305). Then, the speed setting value (v _x , V _y , Ω) (step S306), and the set speed is converted to the local coordinate system of the autonomous robot 202 (step S307). The speed after the conversion is notified to the autonomous robot 202, and the movement is controlled until the next time (step S308). The actual movement state of the autonomous robot 202 due to this is indicated by the TV camera 203. ₁ ~ 203 _M Can be checked by the environment-side computer 205. That is, it is possible to feedback-control the moving state during or after the movement.
When the above movement control is completed, the CPU checks whether or not the corresponding autonomous robot 202 has reached the final destination and completed the movement (step S309). If the movement is not completed (N), the process proceeds to step S303, and the same control is repeated until the movement is completed (steps S303 to S309).
FIG. 28 shows the result of moving the autonomous robot along the L-shaped trajectory by the control shown in FIG. In this embodiment, the movement of the autonomous robot 202 is represented by the television camera 203 shown in FIG. ₁ ~ 203 _M And the environment side computer 205 performs feedback control. For this reason, it can be seen that the movement can be performed with much higher precision with simple movement control as compared with the case where the autonomous robot 202 itself performs movement control by its own TV camera as in the related art.
In the embodiment described above, the robot identification mark 212 or the object identification mark 213 has been described as emitting a fixed pattern that does not change over time. However, a pattern that changes over time may be emitted. For example, in an initial state in which the environment-side computer 205 detects the entire obstacle, the robot identification mark 212 or the object identification mark 213 emits light in a light emission pattern that maximizes the light amount, and the location is easily grasped. It is also possible to use a method in which an individual pattern is emitted so that each person can recognize each other. If the patterns of the identification marks 212 and 213 can be changed over time by controlling the lighting of a plurality of light emitting diodes, not only information for discriminating a robot or the like can be transmitted, but also an environment-side computer. Other information to be transmitted to 205 may be transmitted by a pattern change.
In the embodiment, the TV camera 203 is used. ₁ ~ 203 _M Has described the case of detecting infrared light, but the present invention is not limited to this, and light of a predetermined wavelength region such as visible light may be detected.
In addition, as for the checkpoints that the robots sequentially pass to reach the goal, implement the route plan to the goal with all other robots deleted first, and adopt the checkpoint that passed at that time. ing. Therefore, for example, in the situation shown in FIG. 21, it is also possible to use the relevant point instead of the relay point. The major difference between the gateway and the relay point is that the former is automatically selected by the system, while the latter is specified by the user (programmer).
Further, in the embodiment, details of checking whether the robot is in a deadlock state are not described in detail.However, in order to perform such a check, it is determined whether there are a plurality of robots that have become unable to move for a certain period of time. What is necessary is just to monitor constantly. Then, if there are a plurality of robots that cannot move for a certain period of time, it is determined whether or not a deadlock has occurred by the above-described method. If there is no deadlock and there is a robot that cannot move for a certain period of time or more, a movable obstacle causing the immovability is identified.
Furthermore, in a case where the direction of the robot in a certain area is to be controlled in accordance with the traffic amount, the number of robots in the area is monitored, and when the number of the robots exceeds a certain number, the direction-controlled traffic is performed. What should I do?
In addition, continuous running of a large number of robots in the direction control passage can be controlled by switching from wide-area operation control to trajectory control at the entrance, and giving each robot a trajectory that keeps the distance between the robots at a certain value or more. When such control is performed, each robot is switched to wide-area operation regulation at the exit of the direction regulation passage. Also, when a robot outside the direction-restricted path makes a route plan to the goal, ignoring the robot in the direction-restricted path can prevent the robot from hindering movement.
It should be noted that the goal, the evacuation point, and the relay point are, of course, set at locations where the robot located there does not hinder the movement of other robots.
Next, an example in which a moving object is treated as a group will be described with reference to FIGS. That is, in this example, the meaning of the term “moving object” includes “a group having a plurality of moving objects”. First, the autonomous robot 202 ₁ ~ 202 ₆ Are divided into groups A to C as shown in FIG. Group C includes one mobile unit 202 ₆ It is composed of Thus, the group may be composed of one moving body.
The movement control of the moving body is performed in units of this group as described above. That is, for each group, a route is generated for each mobile unit belonging to the group to reach the goal. Here, it is assumed that a route is generated together for each mobile unit in the group. In other words, in the above-described embodiment, the route generation of one moving body in a state where another moving body is stationary is performed, but in this example, the other group is stationary while another group is stationary. The route of the moving body to which the user belongs is generated.
In this way, more efficient route generation can be performed within the group. However, performing the route generation for a plurality of moving objects together increases the amount of calculation. Therefore, it is desired that the calculation speed of the computer is high. Of course, since the data is divided into groups, it is possible to greatly reduce the amount of calculation as compared with generating a route for all moving objects together.
The advantages of grouping will be further described with reference to FIGS. In FIG. 32A, the autonomous robot 202 ₁ And 202 ₂ And belong to the same group. Also, the robot 202 ₁ Is goal G ₁ Robot 202 ₂ Is goal G ₂ Suppose you are aiming for Then, the robot 202 ₁ And 202 ₂ Can proceed at the same time (b in FIG. 3). Therefore, the robot 202 ₂ Is goal G ₂ You can arrive quickly.
On the other hand, FIG. 33 shows an example in which grouping is not performed. In this case, the robot 202 ₁ While passing through a narrow space (passage), the robot 202 ₂ Is stationary. Therefore, the robot 202 ₂ Is goal G ₂ The time to arrive is longer.
Industrial applicability
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, traveling from the current position specified by the position specifying means for each moving object specified by the target specifying means to the respective positions serving as these goals. Is set by the route setting means, and the traveling control for each moving body is performed by the traveling control means for each moving body so as to perform traveling control for moving the moving body toward the goal by a predetermined unit from the current position. Again, a route is set by the route setting means, and the control of moving to the goal by a predetermined unit is repeated until the final goal is reached. As a result, a plurality of moving objects can be moved to the respective goals with relatively simple control.
According to the invention described in any one of claims 2 to 16, the environment-side imaging means preliminarily sets a necessary one of a moving body that moves in the space by itself and a movable object that can move with a force applied from another. Since one or a plurality of imaging cameras for imaging the attached marks are provided, it is possible to recognize these moving objects and moving objects without using advanced recognition technology for recognizing these objects. This makes it possible to identify whether the object is a moving body that moves by itself or a movable object that can move with a force applied from another. In the case of a moving object that moves on its own, it may be temporary even if it blocks the path of its own moving object. it can. In particular, since the environment-side imaging means sets the path of each moving body that moves in the space, it is easy to adjust the movement of these moving bodies, and each moving body can only use its own camera. As compared with the case where the traveling is controlled by the, the movement control of a plurality of moving bodies in the same space can be realized much easier.
Further, according to the third aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the first or second aspect, the route setting means may have a plurality of moving body paths that intersect or are closely parallel. Since a moving path for restricting the traveling order of these moving objects without collision at a predetermined location or a restricting passage for restricting the traveling direction is arranged, the moving objects are relatively narrow in a narrow passage. Even in the case where there is a possibility that a deadlock in which the person cannot move due to the presence of the opponent may occur, such a danger can be eliminated by the traffic regulation on the environment side, and the time to reach each goal can be shortened.
The invention according to claim 4 shows one form of the restriction passage, in which at least one of the moving bodies having a possibility of collision is temporarily retracted to avoid collision with another moving body. By providing a temporary evacuation point setting means for setting a route to partially change the route, collision or deadlock can be avoided.
According to a fifth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the first or second aspect, the route setting means divides a space in which a plurality of moving bodies can simultaneously travel into a plurality of spaces. A checkpoint for checking a moving object moving from one small area to the other small area is arranged at a place where the divided small areas are connected. It is possible to simplify the control without being affected by the behavior of the other moving objects in the area, and to shorten the time of the traveling control to the gateway.
According to the sixth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the second aspect, the mark emits infrared light, and the environment-side imaging unit is sensitive to the infrared light, so that it is not obstructive to humans. It is possible to use a mark that does not need to be used, and to realize a human-friendly environment in a space where a human and a moving object coexist.
According to the seventh aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the third aspect, the regulating passage contacts the moving bodies at least in a range of an area where the moving paths of the plurality of moving bodies can be regarded as common. Because it is a passage that moves at a constant speed and in a predetermined common direction at a constant interval, it moves efficiently without stopping both moving bodies together as when riding on an escalator Can be done.
According to an eighth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the third aspect, each of the moving bodies that have moved to the intersection of the moving paths of the plurality of moving bodies is switched to a desired moving direction. Since the intersection is constituted by a ring-shaped passage and a plurality of radial passages connected thereto, even when a plurality of moving objects use the intersection, these intersections can be used. The ring-shaped passage can be efficiently moved, and can be sent out in a desired direction using one of the plurality of radial passages.
According to a ninth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the first or second aspect, the space in which the moving body moves is mapped or mapped to the layout space, and the layout space is then mapped to a predetermined unit. And the route setting means sets the route in units of cells, so that it is easier to plan each route of the moving object than setting a route with fine coordinates.
According to a tenth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the first or second aspect, the moving body is a mounted type sensor for detecting a surrounding obstacle, and the mounted type sensor is provided with a path. The apparatus further includes a correction path setting means for independently setting a correction path for avoiding the obstacle when an obstacle that can be avoided on the path set by the setting means is detected. Even when there is an obstacle that should not be present on the route while the route is running, it is possible to uniquely set a correction route for minimizing this. In other words, this makes it possible to deal with obstacles that could not be detected by the environment-side imaging means, and also flexibly responds to obstacles such as human beings suddenly moving and blocking the route after setting the route. Can respond.
According to the eleventh aspect of the present invention, in the moving object movement control system according to the tenth aspect, when the correction route setting means sets the correction route, the correction result of the route is notified to the route setting means, so that the movement is controlled. This can be used not only as a reference when creating a future route of the body, but also as a reference for setting a travel route of another moving body when traveling using the corrected route.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the twelfth aspect, when the obstacle identified by the obstacle identifying means is immovable for at least a predetermined time, a specific obstacle instructing removal of the obstacle is specified. With the removal instructing means, when the person cannot move, such as when the person has moved on the path of the moving body, the person is removed from the path to secure the movement. be able to.
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to the second aspect, a part or all of the environment-side imaging means outputs image data capable of measuring a three-dimensional position of each mark. Since it is a stereo imaging means, it is possible to set a three-dimensional path to an obstacle even when the moving body moves under the desk to perform cleaning.
According to the seventeenth aspect of the present invention, the traveling control means for each moving body sequentially issues a command for controlling the movement of each moving body based on the position of each object specified by the position specifying means on the environment side. Since each mobile unit receives these commands and can perform control for movement using its own driving mechanism, not only is it free from complicated control for movement, There is an advantage that a control circuit can be greatly simplified, and high-precision movement can be performed even with a small moving body.
According to the invention of claim 18, by using the environment-side imaging means, the object specifying means, and the position specifying means existing on the environment side, the position of the specific moving body during or after the movement can be determined each time. Since the feedback control means feeds back the position during or after the movement to the instruction content of the movement instructing means, the moving body itself can be imaged by the imaging means on its own side, and There is an effect that more accurate movement can be easily realized as compared with the case of moving along a set route.
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the moving body movement control system according to any one of the first to eighteenth aspects, the term "moving body" includes "a group having a plurality of moving bodies". Therefore, there is an effect that efficient route generation is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an outline of a mobile object movement control system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an arrangement pattern of the first to third light emitting elements in the present embodiment.
FIG. 3 is a plan view showing a first example of a total surface pattern that can be obtained when it is assumed that three set patterns are arranged on one surface of the object.
FIG. 4 is a plan view showing a second example of a possible overall surface pattern when it is assumed that three set patterns are arranged on one surface of the object.
FIG. 5 is a plan view showing a third example of a possible overall surface pattern when it is assumed that three set patterns are arranged on one surface of the object.
FIG. 6 is a plan view showing a fourth example of a possible overall surface pattern when it is assumed that three set patterns are arranged on one surface of the object.
FIG. 7 is a plan view showing a fifth example of a possible overall surface pattern when it is assumed that three set patterns are arranged on one surface of the object.
FIG. 8 is a plan view showing a sixth example of a possible overall surface pattern when it is assumed that three set patterns are arranged on one surface of the object.
FIG. 9 is a plan view illustrating a case where one light emitting element is configured as a set of a plurality of light emitting diodes.
FIG. 10 is a perspective view illustrating an example of the autonomous robot used in the present embodiment.
FIG. 11 is a perspective view showing a container attachment as another example of the attachment attached to the robot body.
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a method of generating a route without causing an autonomous robot to collide with an obstacle.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an arrangement space in a case where the space shown in FIG. 12 is divided into cells, and a cell hanging on the C obstacle is regarded as a part of the C obstacle.
FIG. 14 is a flowchart showing a flow of a route generation process for a plurality of autonomous robots.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a state in which deadlock occurs without using a save point.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a state in which the first autonomous robot has retreated to the retreat point and the deadlock has been resolved.
FIG. 17 is a plan view showing an example of a closed state of a route due to a moving obstacle.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a first stage of obstacle avoidance in which a route is changed by an obstacle that cannot be detected by the global information sensing system.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a second stage of the obstacle avoidance in the example shown in FIG.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a third stage of the obstacle avoidance in the example shown in FIG.
FIG. 21 is an explanatory diagram showing a concept of a relay point as a first concept for quickly driving.
FIG. 22 is an explanatory diagram showing the concept of direction regulation as a second concept for quickly driving.
FIG. 23 is an explanatory diagram showing the concept of a rotary as a third concept for quickly running.
FIG. 24 is an explanatory diagram showing a concept of a checkpoint as a fourth concept for quickly driving.
FIG. 25 is a plan view showing an actual arrangement example of the space.
FIG. 26 is a perspective view showing an example of an arrangement of a checkpoint in a three-dimensional space.
FIG. 27 is a flowchart showing the basics of the movement control of the autonomous robot of the present embodiment.
FIG. 28 is a characteristic diagram showing a result of moving the autonomous robot along the L-shaped trajectory by the control shown in FIG.
FIG. 29 is an explanatory diagram showing an example in which one of the conventional autonomous robots cannot move temporarily.
FIG. 30 is an explanatory diagram showing an example in which both autonomous robots in the related art cause a deadlock.
FIG. 31 is an explanatory diagram for describing a modified example of the present embodiment, and is a diagram illustrating grouping of autonomous robots.
FIG. 32 is an explanatory diagram for describing a modification of the present embodiment, and is a diagram illustrating a moving state of the grouped autonomous robots. FIGS. 7A to 7C show changes in the robot position with the passage of time.
FIG. 33 is an explanatory diagram for describing a modification of the present embodiment, and is a diagram illustrating a moving state of an ungrouped autonomous robot. FIGS. 7A to 7C show changes in the robot position with the passage of time.

Claims

An environment side that covers a part or all of a space in which a plurality of moving bodies move, and has one or a plurality of imaging cameras that image the moving body moving by itself in the space and other objects existing on a passage. Imaging means;
Target specifying means for specifying each moving object and other objects present on the passage from the image data captured by the environment-side imaging means,
Position specifying means for specifying the position of moving objects and other objects present on the passage from the image data captured by the environment-side imaging means,
Route setting means for setting a route for traveling from the current position specified by the position specifying means for each moving body specified by the target specifying means to the respective positions serving as these goals,
The traveling of the moving body toward the goal by a predetermined unit from the current position along the moving path that does not collide with another moving body and other objects existing on the passage along the path for each moving body set by the path setting means. Traveling control means for each moving object for performing control,
Until the plurality of moving bodies reach their respective goals, a route for traveling from the current position to the goal position is set again by the route setting means for each moving body, and the moving control for each moving body is performed. And a travel control means for repeating travel control toward the goal by the mobile body movement control system.

A part or the whole of the space in which a plurality of moving objects move is covered, and a necessary moving object that can move by itself and a moving object that can move with a force applied from other objects in this space is required. Environment-side imaging means having one or more imaging cameras for imaging the attached mark;
Target specifying means for specifying each moving body and movable object from a unique pattern for each mark imaged by the environment-side imaging means,
Position specifying means for specifying the position of a moving object and a movable object with a mark attached in the space from the position of the mark imaged by the environment-side imaging means,
Route setting means for setting a route for traveling from the current position specified by the position specifying means for each moving body specified by the target specifying means to the respective positions serving as these goals,
Movement for performing traveling control toward the goal by a predetermined unit from the current position in the movement range in which the moving body does not collide with an obstacle such as another moving body along the route for each moving body set by the route setting means. Body-specific travel control means,
Until the plurality of moving bodies reach their respective goals, a route for traveling from the current position to the goal position is set again by the route setting means for each moving body, and the moving control for each moving body is performed. And a travel control means for repeating travel control toward the goal by the mobile body movement control system.

The route setting means regulates a traveling order for traveling by a plurality of moving bodies without colliding with a predetermined place where the paths of the moving bodies may intersect or closely parallel to each other or a traveling direction. The moving body movement control system according to claim 1 or 2, wherein a regulating passage for regulating each other is arranged.

The route setting means may have a possibility that a collision may occur in a place near a predetermined location where routes of a plurality of mobiles may intersect or closely parallel to each other and are not routes of the mobiles. 3. The apparatus according to claim 1, further comprising a temporary evacuation point setting unit configured to set a route so that at least one of the moving bodies is temporarily evacuated to avoid collision with another moving body. The moving body movement control system according to the above.

The route setting means checks a moving body that moves from one small area to another small area at a place where a space where a plurality of moving bodies can travel simultaneously is divided into a plurality of small areas and the divided small areas are connected. The traveling control means for each moving body performs traveling control without considering the obstacle in the small area after passing until the relevant moving body passes through the gateway. The mobile object movement control system according to claim 1 or 2, wherein

3. The moving body movement control system according to claim 2, wherein the mark emits infrared light, and the environment-side imaging unit is responsive to the infrared light.

The restricting passage is configured to move the moving bodies at a constant speed in a predetermined common direction at least at a predetermined interval that does not contact each other within a range of an area where the moving paths of the plurality of moving bodies can be regarded as common. 4. The moving body movement control system according to claim 3, wherein the moving path is a closed path.

4. The moving body movement control system according to claim 3, further comprising moving body rotating means for switching each moving body that has moved to an intersection of the moving paths of the plurality of moving bodies to a desired moving direction.

2. The method according to claim 1, wherein a space in which the moving object moves is mapped to an arrangement space, and the arrangement space is formed as a group of cells in a predetermined unit, and the path setting unit sets a path in units of cells. The moving body movement control system according to claim 2.

The moving object is an on-board sensor for detecting a surrounding obstacle, and a correction for avoiding the obstacle when the on-board sensor detects an obstacle that can be avoided on the route set by the route setting means. The mobile object movement control system according to claim 1 or 2, further comprising a correction route setting means for setting a route independently.

11. The moving object movement control system according to claim 10, wherein when the correction route setting unit sets the correction route, the correction result of the route is notified to the route setting unit.

When it is impossible for the route setting means to set a route to the goal for a specific moving object, the other moving objects and other objects are sequentially erased to determine whether or not the route can be set, and thereby the movement is determined. The mobile object movement control system according to claim 1 or 2, further comprising an obstacle specifying means for specifying an obstacle serving as an obstacle.

13. The moving object movement control system according to claim 12, further comprising a specific obstacle removal instruction unit for instructing removal of the obstacle identified by the obstacle identification unit when the obstacle is immovable for at least a predetermined time.

3. The moving body movement control system according to claim 2, wherein a part or the whole of the environment-side imaging unit is a stereo imaging unit that outputs image data capable of measuring a three-dimensional position of each mark.

Detection of a deadlock state in which these moving objects cannot move with each other due to the presence of other moving objects on the route of a plurality of moving objects, and erasing each other on the route. The moving body movement control system according to claim 1 or 2, further comprising a deadlock detecting unit that performs whether or not the movement is possible.

The moving body movement control system according to claim 2, wherein the environment-side imaging means detects a rotation angle of the moving body based on a direction of a pattern forming the mark.

The moving body-specific traveling control means sequentially issues commands for controlling the movement of each moving body based on the position of each object specified by the position specifying means, and the moving body uses its received commands to move its own. The moving body movement control system according to claim 1 or 2, wherein the control is performed.

Environment-side imaging having one or a plurality of imaging cameras that cover a part or the whole of a space in which a specific moving body moves, and image the moving body moving by itself in the space and other objects existing on a passage. Means,
Target specifying means for specifying the specific moving object and other objects present on the passage from the image data captured by the environment-side imaging means,
Position specifying means for specifying the position of the specific moving body and other objects present on the passage from the image data captured by the environment-side imaging means,
Path setting means for setting a path along which the specific moving body can move in the space;
Movement instruction means for giving an instruction regarding movement for each of the destinations on which the specific moving body moves one after another on the route set by the route setting means;
Feedback control means for feeding back the position of the movement specified by the position specifying means or the position after the movement when the specific moving body moves, to the instruction content of the movement instructing means. Control system.

The moving body movement control system according to claim 1, wherein the moving body includes a group having a plurality of moving bodies.