JPWO2019054206A1 - 移動体誘導システム - Google Patents

Abstract

移動体誘導システム（１）、（２）は、複数の移動体（１０）と、各移動体の位置を測定して各移動体の位置情報を出力する測位装置（３０）と、各移動体を誘導する誘導指令を移動体ごとに生成する誘導装置（２０）と、各誘導指令を参照して移動体ごとの移動経路を確認し、移動体同士の衝突の発生の有無を予測する演算装置（４０）とを有する。演算装置は、通信回路（４７）と、各移動体の誘導指令から、少なくとも１つの移動体の通過地点の座標を決定し、各移動速度のデータから移動体同士の衝突の発生の有無を予測する演算回路（４５）とを有する。誘導指令を各移動体に送信した後、演算回路（４５）が移動体同士の衝突が発生すると予測したときは、誘導装置は、移動体ごとに新たな誘導指令を生成し、誘導指令を各移動体に送信する。各移動体は新たな誘導指令に従って移動する。

Description

本開示は、移動体誘導システムに関する。

無人搬送車等の移動体の移動を制御するシステムの開発が進められている。

国際公開第２００８／０３５４３３号は、タグ通信部を有する移動体を開示する。走行対象エリアには、各々の位置情報を有する複数のＩＣタグが分散して配置されている。移動体が走行すると、タグ通信部はＩＣタグと無線通信を行ってＩＣタグの位置情報を読み取る。これにより、移動体は現在の位置の情報を取得し、自動走行を行うことができる。

特開平１１−１５４０１３号公報は、指定された位置に無人搬送車（ＡＧＶ）を移動させるシステムを開示する。ＡＧＶは、位置を表すロケーションマーカを読み取り、指定された位置に移動する際、自らの位置がずれている場合には、自らのナビゲーションシステムを用いて修正する。

国際公開第２００８／０３５４３３号 特開平１１−１５４０１３号公報

従来の移動体は、自機の位置を示すデータを個々に収集しながら高度な制御を行い、目的地に向かって自律的に走行する。そのような移動体には高性能なプロセッサ、大容量のメモリ、高性能のセンサ等が必要であるため、システムのコストが嵩んでいた。

たとえば、上述の特許文献１および２の技術では、いずれも、位置を検出するために必要なＩＣタグまたはロケーションマーカが走行エリア内に配置されており、移動体が現在の位置を自ら検出し、自律走行に利用していた。位置情報を読み取るための読み取り装置、および、その位置情報を利用した自律走行を行うための装置が必要とされ、移動体のコストが嵩んでいた。

また、自律走行を行う移動体の数が増加すると、個々の移動体が自律走行を行うだけでは回避できない問題も生じ得る。たとえば、移動体同士の衝突である。これらの問題を回避するために移動体間で相互通信を行うとすると、さらに相互通信のためのコストが必要となる。

本開示は、低いコストで導入し、運用することが可能で、かつ移動体同士の衝突を回避することが可能な移動体誘導システムを提供する。

本開示による例示的な移動体誘導システムは、 複数の移動体の各々を誘導する移動体誘導システムであって、前記移動体誘導システムは、複数の移動体と、各移動体の位置を測定して前記各移動体の位置情報を出力する測位装置と、前記各移動体を誘導する誘導指令を前記移動体ごとに生成する誘導装置と、前記各移動体の誘導指令を参照して前記各移動体の移動経路を確認し、移動体同士の衝突の発生の有無を予測する演算装置とを有しており、前記各移動体は、移動体の移動速度を検出するセンサと、前記誘導指令を受信し、前記移動速度のデータを送信する第１通信回路と、駆動力を発生させる動力源と、前記誘導指令に従って前記動力源を制御し、前記移動体を移動させる駆動装置とを有し、前記誘導装置は、前記誘導指令を生成する信号処理回路と、前記各移動体と通信する第２通信回路とを有し、前記演算装置は、前記各移動体の前記誘導指令および前記移動速度のデータを受信する第３通信回路と、前記各移動体の前記誘導指令から、少なくとも１つの移動体の通過地点の座標を決定し、かつ、前記移動速度のデータから移動体同士の衝突の発生の有無を予測する演算回路とを備え、前記誘導装置は、前記各移動体の移動経路を規定する前記誘導指令を生成すること、前記誘導指令を前記各移動体に送信すること、前記演算装置の演算回路が、移動体同士の衝突が発生すると予測したときは、前記各移動体に新たな誘導指令を生成すること、および前記誘導指令を前記各移動体に送信することを実行し、前記各移動体は、受信した前記新たな誘導指令に従って移動する。

本願の例示的な移動体誘導システムによれば、測位装置が各移動体の位置を測定し、誘導装置が各移動体を誘導する誘導指令を生成する。移動体同士の衝突が発生すると予測したときは、各移動体に新たな誘導指令を生成する。これにより、移動体同士の衝突を回避することができる。

図１は、例示的な移動体誘導システムの構成を模式的に示す図である。 図２Ａは、３台の移動体にそれぞれ送信された各誘導指令を示す図である。 図２Ｂは、３台の移動体の移動経路の例を示す図である。 図３Ａは、誘導装置が生成した、各移動体への新たな誘導指令を示す図である。 図３Ｂは、新たな誘導指令に従った各移動体の移動経路の例を示す図である。 図４は、移動体誘導システムの構成を模式的に示す図である。 図５は、各移動体に取り付けられ、または内蔵されるＩＣタグの構成を示すブロック図である。 図６は、本実施形態にかかる例示的な移動体の外観図である。 図７は、移動体のハードウェア構成を示すブロック図である。 図８は、誘導装置のハードウェアの構成を示す図である。 図９は、測位装置のハードウェアの構成を示す図である。 図１０は、演算装置のハードウェアの構成を示す図である。 図１１は、記憶装置のハードウェアの構成を示す図である。 図１２は、移動体誘導システムにおいて行われる通信、および、移動体、誘導装置、測位装置および演算装置の処理の手順を示す図である。 図１３は、誘導装置と記憶装置のＨＤＤアレイとを１つの筐体の内部に収容した構成例を示す図である。

以下、本開示による移動体誘導システムを説明する。

本開示による移動体誘導システムでは、１または複数台の移動体の各々に目的地および移動経路が設定され、移動体が自律的に移動する。移動体はＩＣタグを有している。「ＩＣタグ」は、固有の識別情報を周期的または断続的に送信する電子機器であり、移動体の筐体などに組み込まれている。

各移動体の位置は、移動体の移動空間に設けられた測位装置によって測定される。測定は、定期的に、例えば数秒間隔で行われる。移動体が移動すると、測位装置は移動後の移動体の位置を取得することができる。

各移動体の移動経路は誘導装置が生成する誘導指令によって指定される。誘導装置は各移動体に誘導指令を送信して、移動経路に沿って移動させる。

移動体は、たとえば、無人搬送車（ＡＧＶ）、自走可能なカートまたは車いす、自動または自律運転カー、ロボット、マルチコプター、サービスロボットであり得る。「位置」は、二次元平面内の位置であってもよいし、３次元空間内の位置であってもよい。

移動体誘導システムの利用例は、工場等の施設において、複数のＡＧＶをそれぞれの移動経路に沿って独立して移動させ、物の運搬等を行うことである。

以下、図１を参照しながら、本開示による移動体誘導システムを説明する。

図１は、例示的な移動体誘導システム１の構成を模式的に示している。移動体誘導システム１は、複数の移動体１０Ｘ、１０Ｙ、１０Ｚと、誘導装置２０と、測位装置３０と、演算装置４０とを含む。図１では、移動体としてＡＧＶを例示している。なお移動体を包括的に「移動体１０」と記述する。

本実施形態では、各移動体１０は無線でデータを送受信する。そのため、図１には中継装置３２が記載されている。中継装置３２は、送信アンテナ３３および受信アンテナ３４を有する、無線通信を中継する機器である。中継装置３２を移動体誘導システム１の必須の構成要素には含めてもよいし、含めなくてもよい。

誘導装置２０は信号処理回路を有しており、信号処理回路が各移動体１０ごとに誘導指令を生成し、通信回路を利用して送信する。各誘導指令は、各移動体１０の移動経路を示す。本実施形態では、移動経路は、現在の位置を起点として通過すべき１または複数の位置の座標によって示されている。最後の位置の座標が終点を示す。また誘導指令は、後述のように、移動を停止することを指示する命令も含み得る。誘導装置２０は誘導指令により、各移動体１０を誘導する。

誘導装置２０が誘導指令を生成する際、誘導装置２０は各移動体１０の位置の情報を取得する。各移動体１０の位置は、各移動体１０のＩＣタグから送信される信号波を利用して、誘導装置２０によって測定される。

各移動体１０は、不図示のＩＣタグを有している。ＩＣタグは、自らを一意に特定する固有の識別情報（ＲＦＩＤ）を送信する電子機器である。識別情報は、ＩＣタグに予め保持されており、電波を利用して送信される。ＩＣタグは、識別情報を、周期的、たとえば０．１秒ごとに送信する。ＩＣタグから送信された識別情報は、中継装置３２の受信アンテナ３４によって受信される。ＩＣタグの識別情報は、各移動体１０を固有に識別する識別情報として利用され得る。

また、各移動体１０は、自機の移動速度を検出するセンサと、誘導指令を受信し、移動速度のデータを送信する通信回路と、駆動力を発生させる動力源と、誘導指令に従って動力源を制御し、自機を移動させる駆動装置とを有している。通信回路、動力源および駆動装置により、移動体１０は、誘導指令に従って自律的に移動することができる。なお、移動体１０は、センサによって検出した自機の移動速度のデータを、例えば１秒ごとに出力する。データの送信間隔は任意に決定され得る。

測位装置３０は、識別情報が各受信アンテナ３４によって受信された電波の到来角度を利用して、各移動体１０の位置を測定し、測定した位置情報を出力する。測位装置３０の構成および処理の例は後述する。

演算装置４０は、各移動体１０ごとの誘導指令を参照して各移動体１０ごとの移動経路を確認し、移動体同士の衝突の有無を予測する。より詳細には、演算装置４０は、通信回路を利用して、誘導装置２０が生成した各移動体１０ごとの誘導指令を誘導装置２０から直接的にまたは間接的に取得する。また演算装置４０は、測位装置３０を介して各移動体１０の移動速度のデータを取得する。演算装置４０は、コンピュータプログラムを用いて構築された、またはハードウェアによって構築された衝突予測エンジンが実装された演算回路を有している。衝突予測エンジンは、各移動体１０の誘導指令から、１または複数の移動体の通過地点の座標を決定し、各移動体１０の移動速度のデータから移動体同士の衝突の有無を予測する。予測の結果を受け、誘導装置２０は特定の移動体について誘導指令の再生成および再送信を行う。「特定の移動体」は、衝突の発生が予測された複数台の移動体のみでもよいし、その中の１台のみでもよい。または全ての移動体であってもよい。

例として、図１の移動体１０Ｙおよび１０Ｚに注目する。演算装置４０による予測の結果、図示された「Ｘ」の位置で、移動体１０Ｙおよび１０Ｚによる衝突の発生が予測されたとする。演算装置４０が誘導装置２０に当該予測結果を通知すると、誘導装置２０は移動体１０Ｚの誘導指令を再生成し、移動体１０Ｚに送信する。新たな誘導指令を受信した移動体１０Ｚは、当該新たな誘導指令に従って移動する。新たな誘導指令は、例えば、移動体１０Ｚに一定時間停止する指示を含む。これにより、移動体１０Ｙおよび１０Ｚは、衝突予測位置を同時刻に通過することがなくなり、衝突を回避することができる。

演算装置４０による衝突予測処理をより詳しく説明する。

図２Ａは、移動体１０Ｘ、１０Ｙおよび１０Ｚにそれぞれ送信された誘導指令１１０Ｘ、１１０Ｙおよび１１０Ｚを示している。移動体１０Ｘのｋ番目の位置は「ＰＸｋ」と表記され、その後に座標値が記載されている。移動体１０Ｙのｋ番目の位置は「ＰＹｋ」、移動体１０Ｚのｋ番目の位置は「ＰＺｋ」と表記され、それぞれの座標値が示されている。また、各移動体１０は無線でデータを送受信するため、各移動体１０を識別する情報の一例としてＳＳＩＤ（Service Set IDentifier）が示されている。

演算装置４０は、各移動体１０ごとの誘導指令を参照して、各移動体１０の各通過地点の座標値のうち、異なる移動体１０間で共通する座標値の存否を確認する。図２Ａの例では、誘導指令１１０Ｘおよび１１０Ｙの枠Ｃ１に示すように、移動体１０Ｘおよび１０Ｙは、同じ位置（Ｘｃ，Ｙｃ）を通過する。また、誘導指令１１０Ｙおよび１１０Ｚの枠Ｃ２に示すように、移動体１０Ｘおよび１０Ｙは、同じ位置（Ｘｂ−１，Ｙｂ＋１）を通過する。

図２Ｂは、移動体１０Ｘ〜１０Ｚの移動経路の例を示している。位置（Ｘｃ，Ｙｃ）において移動体１０Ｘおよび１０Ｙが交差し、位置（Ｘｂ−１，Ｙｂ＋１）において１０ Ｙおよび１０Ｚが交差する。便宜的に、図中の誘導指令１１０Ｘ、１１０Ｙおよび１１０Ｚには、それぞれ図２Ａ中の枠Ｃ１およびＣ２に相当する枠が示されている。

複数の移動体１０が同じ位置を通過するとしても、通過時刻が異なっていれば、両者は衝突することはない。そこで演算装置４０は、各移動体１０の移動速度のデータをさらに参照する。

演算装置４０は、例えば、移動体１０Ｙおよび１０Ｚの現在の移動速度のデータを取得する。演算装置４０は、移動体１０Ｙおよび１０Ｚが各移動速度を維持して移動した場合に、位置（Ｘｂ−１，Ｙｂ＋１）に到達する時刻を算出する。到達時刻の差が所定の閾値未満であれば、演算装置４０は移動体１０Ｙおよび１０Ｚの衝突が発生すると予測する。一方、到達時刻の差が所定の閾値以上であれば、演算装置４０は移動体１０Ｙおよび１０Ｚの衝突は発生しないと予測する。「所定の閾値」は例えば５秒である。

演算装置４０は予測結果を誘導装置２０に通知する。予測結果は、衝突の有無、衝突が発生すると予測した場合の各移動体１０を識別する情報を含む。演算装置４０は、衝突が発生しないと予測した場合でも予測結果を誘導装置２０に通知してもよいし、衝突が発生すると予測した場合のみ予測結果を誘導装置２０に通知してもよい。

移動体同士の衝突が発生すると演算装置４０が予測したときは、誘導装置２０は、各移動体１０を対象として、または衝突が発生する各移動体１０のみを対象として、新たな誘導指令を生成する。

図３Ａは、誘導装置２０が生成した、新たな誘導指令１１１Ｘ、１１１Ｙおよび１１１Ｚを示している。それぞれの枠Ｃ１およびＣ２内の指令は一致しておらず、異なっていることが理解される。図３Ｂは、新たな誘導指令に従った移動体１０Ｘ〜１０Ｚの移動経路の例を示している。

枠Ｃ１の指令によれば、移動体１０Ｘは座標値（Ｘｃ，Ｙｃ）を通過するが、移動体１０Ｙは異なる位置（Ｘｃ−１，Ｙｃ）を通過しない。よって、座標値（Ｘｃ，Ｙｃ）における移動体１０Ｘおよび１０Ｙの衝突は回避されている。位置（Ｘｃ−１，Ｙｃ）については、移動体１０Ｘが先に通過し、その後移動体１０Ｙが通過するため、同様に衝突は回避されている。なお、図３Ｂでは、移動体１０Ｙは、直角に２回方向を変更しているが、これは一例である。曲線を描く経路で進路を変更してもよい。

枠Ｃ２の指令によれば、移動体１０Ｙは座標値（Ｘｂ−１，Ｙｂ＋１）を通過するが、移動体１０Ｚは「Ｓｔｏｐ：５ｓｅｃ」により、位置Ｐｚ１に到達した後、５秒間停止する。その結果、移動体１０Ｙおよび１０Ｚは異なる時刻に位置（Ｘｂ−１，Ｙｂ＋１）を通過することになり、移動体１０Ｙおよび１０Ｚの衝突は回避されている。

なお、「５秒間」という停止時間は一例である。停止時間を一律の値に決定しておくことにより、停止時間の指示を省略してもよい。

上述の例では、演算装置４０は、誘導指令において指定された、各移動体１０の通過地点の座標値を用いて衝突の発生の有無を予測した。しかしながら、移動体間の衝突は、誘導指令において指定された通過地点以外の位置でも発生する可能性がある。演算装置４０は、例えば隣接する２つの通過地点を結ぶ移動経路を直線または曲線で近似し、直線上の各位置の座標値とその通過時刻を求めてもよい。「直線上の各位置」は移動体１０の大きさ等を考慮して、例えば３０ｃｍ単位で決定され得る。各移動体１０の移動経路上の通過位置の座標値および通過時刻を求めることにより、より精度良く、衝突の発生の有無を予測できる。

上述の直線または曲線による近似を用いた場合でも、座標値が完全に一致しないが、非常に近い場合があり得る。そのような場合にも衝突が発生し得ることを予測するために、複数の移動体間の距離を用いてもよい。例えば演算装置４０は、同じ時刻における複数の移動体間の距離が閾値未満の場合には、移動体同士の衝突が発生すると予測してもよい。ここでいう「閾値」もまた、移動体１０の大きさ等を考慮して決定し得る。「閾値」は、例えば移動体１０の大きさの３倍に設定し得る。

以下では、説明の簡単化のため、誘導指令において指示された通過地点の座標値を利用して衝突の発生の有無を判定する処理を例示する。

図１に示す移動体誘導システム１の構成は一例である。図１に示す移動体誘導システム１とは異なる移動体誘導システムを採用することもできる。

図４は、移動体誘導システム２の構成を模式的に示している。移動体誘導システム２と移動体誘導システム１との相違点は、移動体誘導システム２では、新たに記憶装置５０が設けられている点である。記憶装置５０を設けたことにより、移動体１０、誘導装置２０、測位装置３０および演算装置４０が送受信するデータの流れが変更されている。以下、記憶装置５０の動作と共に、変更されたデータの流れを説明する。

記憶装置５０は、各移動体１０から移動速度のデータを受信する。当該データを受信すると、記憶装置５０は、各移動体１０の識別情報（ＲＦＩＤ）と関連付けて記憶する。また記憶装置５０は、誘導装置２０から各移動体１０ごとの誘導指令を受け取り、各移動体１０の識別情報（ＲＦＩＤ）と関連付けてさらに記憶する。

記憶装置５０に各移動体１０の誘導指令が格納されると、誘導装置２０は各移動体１０に、誘導指令が生成されたことを示す通知を送信する。当該通知を受信した各移動体１０は、記憶装置５０に誘導指令の取得要求を送信する。

記憶装置５０は、各移動体１０から誘導指令の取得要求を受信すると、各移動体１０の誘導指令を読み出し、要求を送信した移動体１０に送信する。これにより、各移動体１０へ誘導指令が配信される。

演算装置４０は、記憶装置５０に格納された誘導指令および移動速度のデータを参照し、予測結果を記憶装置５０に送信する。予測結果もまた、各移動体１０の識別情報（ＲＦＩＤ）と関連付けて記憶装置５０に記憶される。

誘導装置２０は、記憶装置５０に格納された予測結果を読み出し、例えば衝突が発生すると予測された各移動体１０を対象として新たな誘導指令を生成する。誘導装置２０は、生成した新たな誘導指令を記憶装置５０に送信する。記憶装置５０は、該当する移動体１０の既存の誘導指令を新たな誘導指令で上書きする。

記憶装置５０に新たな誘導指令が格納されると、誘導装置２０は該当する移動体１０に、誘導指令が更新されたことを示す通知を送信する。当該通知を受信した各移動体１０は、記憶装置５０に誘導指令の取得要求を送信する。

記憶装置５０は、移動体１０からの誘導指令の取得要求の受信に応答して、要求を送信した移動体１０に新たな誘導指令を送信する。これにより、移動体１０に新たな誘導指令が配信され、当該移動体１０は新たな誘導指令に従って移動を行うことができる。

次に、上述の動作を実現する移動体誘導システム１および２の各構成要素を詳細に説明する。引き続き、移動体の一例としてＡＧＶを図示して説明する。

図５は、各移動体１０に取り付けられ、または内蔵されるＩＣタグ１００の構成を示すブロック図である。ＩＣタグ１００は、高周波信号を生成するためのＩＣ５１と、記憶装置５２と、アンテナ５４とを有する。記憶装置５２はたとえばフラッシュＲＯＭであり、ＩＣタグ１００毎に一意の識別情報５３が格納されている。ＩＣ５１は、アンテナ５４を利用して識別情報を周期的に送信する。なお、ＩＣタグ１００が動作するために必要な電池の図示は省略している。

本実施形態において、ＩＣタグ１００は、ブルートゥース（登録商標）・ロー・エナジー（ＢＬＥ）規格に従って信号波を放射する。より具体的には、ＩＣタグ１００は、３つのチャネルを用いて、チャネルごとにアドバタイズメント・パケットを含む信号波を定期的に送信し続ける。信号波の周波数は、例えばマイクロ波帯域であるが、ミリ波帯域であってもよい。ＩＣタグ１００からは、例えば１０ミリ秒以上２００ミリ秒以下の時間間隔、典型的には１００ミリ秒の時間間隔で２．４ギガヘルツ帯の信号波が放射され得る。信号波の周波数は、アレイ・アンテナ２０で受信できる限り、一定である必要はなく、複数の周波数をホッピングし得る。

アドバタイズメント・パケットには、ＩＣタグ１００を一意に特定する識別情報（ＲＦＩＤ）として機能する「パブリック・デバイス・アドレス」または「ランダム・デバイス・アドレス」が記述されている。これにより、自身の存在を周囲に知らせることができる。

本実施形態では、ＩＣタグ１００は、アドバタイジング・パケットのブロードキャストのみを行い、測位装置３０等からの接続要求を受け容れない、いわゆる「ノン・コネクタブル・ビーコン」として動作し得る。しかしながらＩＣタグ１００は、測位装置３０等からの接続要求を受け容れて、データの送受信を行うことが可能な「コネクタブル・ビーコン」であってもよい。ＩＣタグ１００は、他の規格に従って動作する機器であってもよい。

図６は、本実施形態にかかる例示的な移動体１０の外観図である。また図７は、移動体１０のハードウェア構成を示すブロック図である。

移動体１０は、ＩＣタグ１００と、運搬物を載置する搬送テーブル１１１と、前バンパースイッチ１４ａと、後バンパースイッチ１４ｂと、走行制御装置１７と、ＩＣタグ１８と、４つの車輪１１ａ〜１１ｄとを有する。バンパースイッチ１４ａおよび１４ｂは、移動体１０の前後に設けられたバンパーに物が接触したときにオンされる。バンパースイッチ１４ａおよび１４ｂの出力に基づけば、移動体１０は他の物体と接触・衝突したことを検出できる。バンパースイッチ１４ａおよび１４ｂは、仮に衝突が発生した場合に備えるために設けられ得る。

なお、図６には、駆動輪である後輪１１ａおよび１１ｂと、前輪１１ｃと、後バンパースイッチ１４ｂとが示されている。前輪１１ｄおよび前バンパースイッチ１４ａはフレーム１２の蔭に隠れている。

図７を参照する。

移動体１０はさらに、センサ１４ｃと、モータ１５ａおよび１５ｂと、移動制御装置１７と、モータ制御回路５８ａおよび５８ｂとを有している。

センサ１４ｃは、移動体１０の移動速度を検出する。センサ１４ｃの例は、モータ１５ａおよび１５ｂ、または車輪１１ａおよび１１ｂの回転速度をそれぞれ測定するロータエンコーダである。モータ１５ａおよび１５ｂは、それぞれ駆動輪１１ａおよび１１ｂを回転させて移動体１０を推進させる推進力（駆動力）を発生させる動力源である。モータ制御回路５８ａおよび５８ｂはインバータ回路であり、各モータ１５ａおよび１５ｂに発生させる駆動力の大きさを制御する。モータ制御回路は駆動装置と呼ばれ得る。モータ１５ａおよび１５ｂ等を動作させるために、移動体１０は不図示のバッテリに蓄えられた電力を利用する。

移動制御装置１７は、マイコン５５と、メモリ５６と、通信回路５７とを有する。マイコン５５は、マイクロコンピュータまたはコンピュータであり、移動体１０の動作を制御する。メモリ５６は、マイコン５５が実行するコンピュータプログラムを展開し、また誘導装置２０から受信した誘導指令を一時的に格納する。なお、メモリ５６はいわゆるＤＲＡＭ、および、フラッシュメモリを包括するブロックである。フラッシュメモリには、たとえばマイコン５５が実行すべきコンピュータプログラム、スピーカ１８から出力される音声のデータが記憶されている。

移動制御装置１７は、移動体１０の動作を制御する。具体的には、移動制御装置１７は、誘導装置２０から受信した誘導指令によって指示された座標値に向かうよう、モータ１５ａおよび１５ｂの回転速度を制御する。なお、自機の現在の位置は、測位装置３０から通知を受けることができる。また自機の現在の姿勢（向き）は、例えば不図示のジャイロセンサの出力を利用して、基準となる姿勢からの累積値によって取得することができる。

移動制御装置１７は、モータ１５ａおよび１５ｂの回転速度を変えることによって前輪１１ａおよび１１ｂの回転速度を変え、移動体１０の移動方向を制御する。たとえば、メモリ５６はモータ１５ａおよびモータ１５ｂの回転速度の差に応じた移動方向の角度変化の情報を保持している。移動制御装置１７のマイコン５５は、当該角度変化の情報を参照して、モータ１５ａおよびモータ１５ｂの回転速度の差を生じさせる制御信号（ＰＷＭ信号）を生成し、出力する。

マイコン５５は、誘導指令によって指示された距離だけ移動するよう、モータ１５ａおよび１５ｂの回転数を決定し、その回転数だけモータ１５ａおよび１５ｂをそれぞれ独立して回転させる。たとえば、メモリ５６は駆動輪１１ａおよび１１ｂの１回転当たりの移動距離Ｌの情報を保持している。マイコン５５は、誘導指令によって指示された座標値までの距離を移動距離Ｌで除算することにより、駆動輪１１ａおよび１１ｂの回転数を算出することができる。マイコン５５は、算出した回転数だけ駆動輪１１ａおよび１１ｂを回転させる制御信号（ＰＷＭ信号）を出力する。モータ制御回路５８ａおよび５８ｂはそれぞれ、後述する移動制御装置１７のマイコン５５から出力された制御信号（ＰＷＭ信号）に基づいて、モータ１５ａおよび１５ｂの各々に流れる電流および電圧を制御し、モータの回転速度を変化させる。

通信回路５７は、センサ１４ｃが検出した移動速度のデータを無線で送信し、誘導指令のデータを無線で受信する。

図４に示す移動体誘導システム２では、新たな誘導指令が記憶装置５０に格納されると、記憶装置５０は更新完了通知を誘導装置２０に送信する。当該通知の受信に応答して、誘導装置２０は、新たな誘導指令の対象となった移動体１０に誘導指令が更新されたことを示す通知を送信する。通知を誘導装置２０から受信すると、移動体１０の通信回路５７は誘導指令の取得要求を記憶装置５０に送信する。記憶装置５０は、要求を送信してきた移動体１０の新たな誘導指令をＨＤＤアレイ６８から読み出して送信する。これにより、移動体１０は、更新された新たな誘導指令を記憶装置５０から受け取ることができる。

次に図８および図９を参照しながら、誘導装置２０および測位装置３０を説明する。

図８は、誘導装置２０のハードウェアの構成を示している。

誘導装置２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）２５と、メモリ２６と、通信回路２７と、地図情報データベース（ＤＢ）２８とを有しており、これらは内部バス２９で接続されている。

ＣＰＵ２５は、後述の処理により、個々の移動体１０を誘導するための誘導指令を生成する信号処理回路である。典型的には、ＣＰＵ２５は半導体集積回路によって構成されたコンピュータである。メモリ２６は、たとえばＤＲＡＭであり、ＣＰＵ２５の処理に関連して利用されるワークメモリである。

通信回路２７は、たとえば、１または複数の通信コネクタを有し、イーサネット（登録商標）規格の有線通信を行う通信回路である。通信回路２７は、測位装置３０から個々の移動体１０の位置を示す位置情報を取得する。また通信回路２７は、中継装置３２の受信アンテナ３４を介して、移動体１０に誘導指令を送信することもできる。また通信回路２７は、中継装置３２の送信アンテナ３３を介して各移動体１０への誘導指令を送信してもよい。移動体誘導システム２の例にあっては、誘導装置２０は、記憶装置５０との間で、誘導指令、通知等の送受信を行うことができる。

地図情報ＤＢ２８は、移動体誘導システム１が導入される空間のレイアウト、移動体１０が走行可能な領域、迂回経路等の情報を保持している。

なお、本実施形態では、誘導装置２０は、各移動体１０がどの位置まで移動するかを、外部の管理者等から別途指示され、指示がメモリ２６に格納されているとする。誘導装置２０は、地図情報ＤＢ２８を参照して、現在の移動体１０の位置から目的地までどの通過地点を経由して移動するかを算出し、誘導指令を生成する。

図９は、測位装置３０のハードウェアの構成を示している。

測位装置３０は、ＣＰＵ３５と、メモリ３６と、通信回路３７とを有しており、これらは内部バスで接続されている。ＣＰＵ３５は、後述の処理により、個々のＩＣタグ１００の位置、すなわち移動体１０の位置、を測定し、測定した位置を示す位置情報を生成する。メモリ２６は、たとえばＤＲＡＭであり、ＣＰＵ３５の処理に関連して利用されるワークメモリである。通信回路３７は、たとえば、１または複数の通信コネクタを有する通信回路である。通信回路３７は中継装置３２の受信アンテナ３４と有線で接続されている。より具体的には、通信回路３７は、個々の受信アンテナ３４のアンテナ素子３４ａに設けられたアンテナ素子の出力と接続されており、アンテナ素子３４ａによって受信された電磁波から生成された高周波電気信号を受信する。また、通信回路３７は、誘導装置２０の通信回路２７と、たとえば、イーサネット（登録商標）規格の有線通信を行う有線通信回線を介して接続されている。

以下、測位装置３０が行う、移動体１０の位置を測定する処理（測位処理）を説明する。平面上の、または空間内の物体の測位処理は種々知られている。測位装置３０は、それらのうちの１つの測位処理、または、複数の測位処理の組み合わせを利用して移動体１０の位置を測定する。以下、測位処理を例示する。

（ａ）測位装置３０は、移動体１０のＩＣタグ１００が送信した無線信号の到来方向を測定し、移動体の位置を決定する（ＡＯＡ(Angle Of Arrival)方式）。ＡＯＡ方式は、ＩＣタグ１００が送信する信号を複数の受信アンテナ３４で受信した際に、基準方位（たとえば受信アンテナの正面方向）をもとに到達電波の到来角度を測定することで、移動体１０の位置を決定する方式である。位置の決定に最低限必要な基地局数（受信アンテナ３４を有する中継装置３２の数）は２つであるため、同時に必要な中継装置３２の数は少なくて済む。また、角度を正確に計測することができるため、基地局から端末までに障害物がなく、見通し線が明確な場合には高い精度で移動体１０の位置を決定できる。

なお、受信アンテナ３４として、複数のアンテナ素子を一次元または二次元に配列したアレイ・アンテナを利用することができる。または、各アンテナ素子に流す電流の位相を調整することによってビーム方向や放射パターンの制御を行う、フェーズド・アレイ・アンテナを用いることもできる。なお、アレイ・アンテナを利用する場合、単一の受信アンテナ３４によって、その受信アンテナ３４に対するＩＣタグ１００の方向を特定することができる。この場合、１個の受信アンテナ３４によってＩＣタグ１００の位置を決定することも可能である。例えば、所定の高さにある天井面に配置された受信アンテナ３４に対するＩＣタグ１００の方向が特定される場合、ＩＣタグ１００の床面に対する高さが既知または推定されるならば、ＩＣタグ１００の位置を決定することが可能である。このため、１個の受信アンテナ３４によってＩＣタグ１００を測位することも可能である。

（ｂ）測位装置３０は、ＩＣタグ１００が発した無線信号を複数の受信アンテナ３４（またはアンテナ素子３４ａ）で受信し、各アンテナ素子３４ａにおける受信時刻の差から移動体の位置を決定する（ＴＤＯＡ（Time Difference Of Arrival）方式）。受信アンテナ３４を有する中継装置３２は基地局として機能して、正確に受信時刻を測定しなければならない。中継装置３２間では、ナノ秒単位の、正確な時刻の同期を行う必要がある。

（ｃ）測位装置３０は、受信アンテナ３４の位置が既知であり、かつ、電波が距離に応じて減衰することを利用して、ＩＣタグ１００が発した無線信号の受信強度から位置を決定する(ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication)方式)。ただし、受信信号の強度はマルチパスの影響を受けるため、距離（位置）を算出するためには、移動体誘導システム１が導入される環境ごとに距離減衰モデルが必要である。

（ｄ）測位装置３０は、移動体１０の識別情報が付加された画像（たとえばＱＲコード（登録商標））をカメラで撮影し、カメラの位置、カメラが向いている方向、撮影された画像内の移動体１０の位置に基づいて、移動体１０の位置を決定することもできる。

なお、測位処理によってその位置測定精度は異なる。測位処理（ａ）においては位置測定精度はアンテナの角度分解能と被測定物との距離で決まり、一般の建物においては１０ｃｍが実現されている。測位処理（ｃ）においてはＩＣタグから出た電波の干渉による電波強度の変化等により、一般の室内では数メートル、条件の良い場合でも１ｍ程の誤差が生じる可能性がある。測位処理（ｄ）においては、測位誤差は、イメージセンサの画素数、空間分解能、レンズによる歪に依存する。また、物体認識という比較的負荷の高い処理を必要とする。

精度の観点では、現時点では上述した測位処理（ａ）が優れている。しかしながら、測位処理（ｂ）から（ｄ）のいずれかを利用して本開示の移動体誘導システム１、２が構築されてもよい。

図１０は、演算装置４０のハードウェアの構成を示している。演算装置４０は、ＣＰＵ４５と、メモリ４６と、通信回路４７とを有しており、これらは内部バスで接続されている。

ＣＰＵ４５は、演算装置４０の動作を制御する演算回路である。メモリ４６は、たとえばＤＲＡＭであり、ＣＰＵ４５の処理に関連して利用されるワークメモリである。たとえばＣＰＵ４５は、メモリ４６にオペレーティングシステム（ＯＳ）のコンピュータプログラム（基本ソフトウェア）を読み込んで実行し、さらにメモリ４６に、ＯＳ上で実行される、移動体間の衝突を予測するコンピュータプログラム（応用ソフトウェア）を読み込んで実行する。応用ソフトウェアを用いて構築された衝突予測処理システムは、「衝突予測エンジン」と呼ばれ得る。「衝突予測エンジン」は、１つまたは複数の半導体集積回路を用いた、ハードウェアによる演算回路としても実現され得る。衝突予測エンジンにより、後述する処理が実現される。

通信回路４７は、たとえば、１または複数の通信コネクタを有し、イーサネット（登録商標）規格の有線通信を行う通信回路である。移動体誘導システム１においては、通信回路４７は、誘導装置２０から誘導指令を受け取る。移動体誘導システム２においては、４７は、記憶装置５０との間でデータの授受を行う。

図１１は、記憶装置５０のハードウェアの構成を示している。記憶装置５０は、ファイルサーバ装置とも呼ばれ得る。上述のように、記憶装置５０は移動体誘導システム２に設けられている。

記憶装置５０は、ＣＰＵ６５と、メモリ６６と、通信回路６７と、ＨＤＤアレイ６８とを有しており、これらは内部バスで接続されている。

ＣＰＵ６５は、記憶装置５０の動作を制御する。メモリ６６は、たとえばＤＲＡＭであり、ＣＰＵ６５の処理に関連して利用されるワークメモリである。たとえばＣＰＵ６５は、メモリ６６にオペレーティングシステム（ＯＳ）のコンピュータプログラム（基本ソフトウェア）を読み込んで実行し、さらにメモリ６６に、ＯＳ上で実行されるサーバプログラム（応用ソフトウェア）を読み込んで実行する。その結果、後述する処理が実現される。

通信回路６７は、たとえば、１または複数の通信コネクタを有し、イーサネット（登録商標）規格の有線通信を行う通信回路である。通信回路６７は、誘導装置２０から誘導指令を受け取り、ＨＤＤアレイ６８に格納する。また通信回路６７は、移動体１０からの、誘導指令の取得要求を受信し、要求された誘導指令を、中継装置３２の送信アンテナ３３を介して移動体１０に送信する。

ＨＤＤアレイ６８は、複数のハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）の集合である。ＨＤＤアレイ６８は、各移動体１０から送信された識別情報、移動速度のデータ、誘導装置２０から送信された誘導指令、演算装置４０による予測結果等の種々のデータを格納するための十分な記録領域を有する。ＨＤＤに代えて、ソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）を利用することもできる。

次に、図１２を参照しながら、移動体誘導システム１において行われる、移動体１０、誘導装置２０および測位装置３０の動作を説明する。

図１２は、移動体誘導システム１において行われる通信、および、移動体１０、誘導装置２０、測位装置３０および演算装置４０の処理の手順を示す。

以下の説明では、動作の主体は移動体１０、誘導装置２０、測位装置３０および演算装置４０であるが、実際には、移動体１０のマイコン５５、誘導装置２０のＣＰＵ２５、測位装置３０のＣＰＵ３５および演算装置４０のＣＰＵ４５が主体であり、各々の通信回路を介して情報を送受信している。図面の上から下に向かって時間が流れている。

ステップＳ２０１において、測位装置３０は、ＩＣタグ１００からＲＦＩＤを受信し、上述の１または複数の測位処理を利用してＩＣタグ１００の位置、すなわち移動体１０の位置を測定する。測位装置３０は、測定結果を誘導装置２０に送信する。

ステップＳ３０１において、誘導装置２０は測位装置３０から移動体１０の位置の情報を取得し、移動体の位置に基づいて誘導指令を生成する。

ステップＳ１０１において移動体１０は移動速度のデータを送信すると、ステップＳ４０１において演算装置４０は当該データを受信する。

なお、ステップＳ１０１およびステップＳ２０１の順序は一例である。順序は入れ替わってもよい。また、ステップＳ２０１の後であれば、ステップＳ３０１が実行される時刻も任意である。

ステップＳ３０２において、誘導装置２０は生成した誘導指令を、移動体１０および演算装置４０にそれぞれ送信する。

ステップＳ１０２において、移動体１０は誘導指令を受信する。これにより、移動体１０は誘導指令に従って移動を開始することが可能な状態になる。ただし本実施形態では、移動体１０は一定時間が経過するまで移動開始を保留する。その理由は、演算装置４０の予測結果によっては、新たな誘導指令が誘導装置２０によって発行される可能性が生じるからである。「一定時間」は、例えば、演算装置４０が予測処理に要する最も長い時間、誘導装置２０による誘導指令の再生成処理に要する最も長い時間および許容可能な最長の通信遅延時間の合計値よりも長く設定され得る。

ステップＳ４０２において、演算装置４０は誘導指令を受信する。本実施形態では、演算装置４０は、全ての移動体への誘導指令を誘導装置２０から受信する。ただし、複数の移動体が、衝突が発生し得ない異なる区画に存在する場合には共通する区画内の全ての移動体の誘導指令を受信すれば十分である。

ステップＳ４０３において、演算装置４０は、誘導指令で指定された各移動体の通過地点の座標を決定し、各移動速度のデータから移動体同士の衝突の発生の有無を予測する。処理の内容は、図３Ａおよび図３Ｂを参照しながら説明した通りである。ステップＳ４０４において、演算装置４０は予測結果を誘導装置２０に送信する。

ステップＳ３０３において、誘導装置２０は予測結果を受信する。

ステップＳ３０４において、誘導装置２０は、予測結果が衝突の発生を示しているか否かを判定する。予測結果が衝突の発生を示している場合、処理はステップＳ３０５に進む。一方、予測結果が衝突の発生を示していない場合には、処理は終了する。処理の終了により、一定の時間が経過すると、移動体１０はステップＳ１０２で受信した誘導指令にしたがって移動を開始する。

ステップＳ３０５において、誘導装置２０は新たな誘導指令を生成して移動体１０に送信する。移動体１０は受信した新たな誘導指令に従って移動を開始する。なお、演算装置４０は、新たに生成された誘導指令をさらに受信して、衝突の発生の有無を再度予測してもよい。

上述した図１２に示す、縦方向の処理、例えば移動体１０についてはステップＳ１０１からステップＳ１０３までの処理、は、移動体１０のマイコン５５、誘導装置２０のＣＰＵ２５、測位装置３０のＣＰＵ３５および演算装置４０のＣＰＵ４５の各々によって実行される処理であり、フローチャートとして捉えることができる。これらの処理は、複数の命令を含むコンピュータプログラムとして実現され得る。コンピュータプログラムは、各々のメモリに展開されて実行される。

なお、移動体誘導システム２（図４）において行われる通信、および、各構成要素の処理の手順の説明は省略する。移動体誘導システム２において行われる処理は、記憶装置５０が介在する点において図１２に示す処理とは異なる。しかしながら、図１２の説明および図４に関連する説明を総合すると、当業者であれば移動体誘導システム２の処理の流れは明らかである。

本開示では、誘導装置２０および測位装置３０は別個の装置であるとして説明した。しかしながら、誘導装置２０および測位装置３０は一体化されてもよい。たとえば誘導装置２０が、測位装置３０の機能に相当する機能を有し、移動体の位置情報を測定して誘導指令を生成してもよい。その場合には、誘導装置２０は受信アンテナ３４と接続され、誘導装置２０のＣＰＵ２５が測位処理を行う。

ところで、上述のような２次元的な指定を採用した理由は、主として、本明細書が工場の平面的な床面を走行する移動体の位置を指定することを想定していたためである。

しかしながら、位置の座標値を３次元的に指定することも可能である。たとえば移動体が、複数のフロアを有する施設で稼働される場合には、誘導指令に階数を指定する情報をさらに追加してもよい。

また、移動体誘導システム２では、誘導装置２０と記憶装置５０とが別個の装置であるとして説明した。その理由は、誘導指令の生成・変更処理は誘導装置２０に行わせ、移動体１０との間で誘導指令の送受信を記憶装置５０に行わせることにより、負荷の分散を図るためである。しかしながら、誘導装置２０と記憶装置５０とを一体化してもよい。たとえば図１３は、誘導装置２０と記憶装置５０のＨＤＤアレイ６８とを１つの筐体の内部に収容した構成例を示している。図１３の構成によれば、誘導装置２０と記憶装置５０との間で行われていた、変更後の誘導指令の送受信は誘導装置２０内で完結し、更新完了通知の送受信は不要になる。

本明細書では、移動体と、送信アンテナおよび受信アンテナとの間で、種々の通信が行われる例を説明した。測位のために利用される電磁波または超音波の周波数、走行状況を送信するために利用される通信で利用される周波数、誘導指令を受信するための通信で利用される周波数は、同じであってもよいし、２つまたは３つ以上の異なる周波数であってもよい。通信方式についても同様である。たとえば、測位処理（ａ）には、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）規格の周波数の電磁波が利用され得る。走行状況の送信、および、誘導指令の受信には、Bluetooth（登録商標）規格の周波数、または、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）規格の２．４ＧＨｚ帯または５ＧＨｚ帯の周波数の電磁波が利用され得る。

上述の実施形態では、移動体１０のセンサ１４ｃが移動体１０の移動速度を検出したが、各移動体１０にセンサ１４ｃを設けなくても移動速度を検出することができる。具体的には、測位装置３０が、各移動体１０の単位時間当たりの位置の変化量を測定することにより、移動速度を求めてもよい。演算装置４０は測位装置３０から移動速度のデータを受け取り、上述した処理を行えばよい。

本開示の移動体誘導システムは、移動体の位置の制御に広く用いられ得る。

１、２・・・移動体誘導システム、１０・・・移動体、２０・・・誘導装置、２５・・・ＣＰＵ、２６・・・メモリ、２７・・・通信回路、２８・・・地図情報データベース（ＤＢ）、３０・・・測位装置、３２・・・中継装置、４０・・・演算装置、５０・・・記憶装置

Claims (7)

1. 複数の移動体の各々を誘導する移動体誘導システムであって、
   前記移動体誘導システムは、
   複数の移動体と、
   各移動体の位置を測定して前記各移動体の位置情報を出力する測位装置と、
   前記各移動体を誘導する誘導指令を前記移動体ごとに生成する誘導装置と、
   前記各移動体の誘導指令を参照して前記各移動体の移動経路を確認し、移動体同士の衝突の発生の有無を予測する演算装置と
   を有しており、
   前記各移動体は、
   移動体の移動速度を検出するセンサと、
   前記誘導指令を受信し、前記移動速度のデータを送信する第１通信回路と、
   駆動力を発生させる動力源と、
   前記誘導指令に従って前記動力源を制御し、前記移動体を移動させる駆動装置と
   を有し、
   前記誘導装置は、
   前記誘導指令を生成する信号処理回路と、
   前記各移動体と通信する第２通信回路と
   を有し、
   前記演算装置は、
   前記各移動体の前記誘導指令および前記移動速度のデータを受信する第３通信回路と、
   前記各移動体の前記誘導指令から、少なくとも１つの移動体の通過地点の座標を決定し、かつ、前記移動速度のデータから移動体同士の衝突の発生の有無を予測する演算回路と
   を備え、
   前記誘導装置は、
   前記各移動体の移動経路を規定する前記誘導指令を生成すること、
   前記誘導指令を前記各移動体に送信すること、
   前記演算装置の演算回路が、移動体同士の衝突が発生すると予測したときは、前記各移動体に新たな誘導指令を生成すること、および
   前記誘導指令を前記各移動体に送信すること
   を実行し、
   前記各移動体は、受信した前記新たな誘導指令に従って移動する、移動体誘導システム。
2. 前記演算装置の演算回路は、前記各移動体の前記移動速度のデータから各移動体の通過地点への到達時刻を予測して移動体同士の衝突の発生の有無を予測する、請求項１に記載の移動体誘導システム。
3. 前記演算装置の演算回路は、同じ時刻における複数の移動体間の距離が閾値未満の場合には、移動体同士の衝突が発生すると予測する、請求項１または２に記載の移動体誘導システム。
4. 前記新たな誘導指令は、通過地点が変更された移動経路および移動の停止の指示の少なくとも一方を含む、請求項１から３のいずれかに記載の移動体誘導システム。
5. 前記新たな誘導指令が移動の停止の指示を含む場合には、停止時間の指示をさらに含む、請求項４に記載の移動体誘導システム。
6. 前記各移動体の誘導指令を格納する記憶装置をさらに備え、
   前記演算装置は、前記記憶装置から、前記各移動体の誘導指令を取得する、請求項１から５のいずれかに記載の移動体誘導システム。
7. 前記記憶装置は、前記各移動体の移動速度のデータをさらに格納し、
   前記演算装置は、前記記憶装置から、前記各移動体の移動速度のデータを取得する、請求項６に記載の移動体誘導システム。

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