JPWO2019059299A1 - 運行管理装置 - Google Patents

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Abstract

運行管理装置は、自律走行可能な、第１移動体および第２移動体を含む複数の移動体の運行を管理する。各移動体は、同一の地図データを記憶するメモリと、周囲の空間をセンシングしてセンサデータを出力するセンサと、センサデータを地図データと照合し、位置および姿勢を示すポーズデータを出力する測位装置と、通信回路とを有する。運行管理装置は、通信インタフェース装置と、演算回路と、記憶装置とを備える。演算回路は、通信インタフェース装置を介して、第１および第２移動体の各々が、空間内の同一の位置において同一の姿勢でセンシングして出力したポーズデータを受信し、第１移動体から受信したポーズデータと第２移動体から受信したポーズデータとの差分である個体差データを記憶装置に格納する。

Description

本開示は、運行管理装置に関する。
所定の経路に沿って自律的に空間を移動する自律移動ロボットが開発されている。自律移動ロボットは、レーザ距離センサ等の外界センサを用いて周囲の空間をセンシングし、センシング結果と、予め用意された地図とのマッチングを行い、自身の現在の位置および姿勢を推定（同定）する。自律移動ロボットは、自身の現在の位置および姿勢を制御しながら、当該経路に沿って移動することができる。
特開２０１１−１５０４４３号公報は、第１のロボットが、第２のロボットの位置姿勢の認識結果を利用して移動パラメータを算出し、当該パラメータを自身の移動に利用する技術を開示する。これにより、低コストかつ簡易な手法で正確な位置推定が可能なロボットを実現できる、と説明されている。
特開２０１１−１５０４４３号公報
本開示は、複数の移動体に空間を移動させる際、各移動体が、可能な限り正確に移動するための技術を提供する。
本開示の実施形態による例示的な第１の運行管理装置は、自律走行可能な、第１移動体および第２移動体を含む複数の移動体の運行を管理する運行管理装置であって、前記第１移動体および前記第２移動体の各々は、同一の地図データを記憶するメモリと、周囲の空間をセンシングしてセンサデータを出力するセンサと、前記センサデータを前記地図データと照合し、位置および姿勢を示すポーズデータを出力する測位装置と、外部と通信する通信回路とを有しており、前記運行管理装置は、前記第１移動体および前記第２移動体と通信する通信インタフェース装置と、演算回路と、記憶装置とを備え、前記演算回路は、前記通信インタフェース装置を介して、前記第１移動体および前記第２移動体の各々が、空間内の同一の位置において同一の姿勢でセンシングして出力したポーズデータを受信し、前記第１移動体から受信したポーズデータと前記第２移動体から受信したポーズデータとの差分である個体差データを算出し、前記個体差データを前記記憶装置に格納する。
本開示の実施形態による例示的な第２の運行管理装置は、自律走行可能な、第１移動体および第２移動体を含む複数の移動体の運行を管理する運行管理装置であって、前記第１移動体および前記第２移動体の各々は、同一の地図データを記憶するメモリと、周囲の空間をセンシングしてセンサデータを出力するセンサと、前記センサデータを前記地図データと照合し、位置および姿勢を示すポーズデータを出力する測位装置と、外部と通信する通信回路とを有しており、前記運行管理装置は、前記第１移動体および前記第２移動体と通信する通信インタフェース装置と、前記第１移動体および前記第２移動体の各々の個体差データを記憶した記憶装置と、演算回路とを備え、前記個体差データは、前記第１移動体および前記第２移動体の各々が、空間内の同一の位置において同一の姿勢でセンシングして出力したポーズデータに基づいて予め作成されたデータであって、前記第１移動体の個体差データは、前記第１移動体のポーズデータであり、前記第２移動体の個体差データは、前記第１移動体から受信したポーズデータと前記第２移動体から受信したポーズデータとの差分であり、前記第１移動体が前記空間内の第１位置においてセンシングして第１ポーズデータを出力し、前記第２移動体が前記空間内の第２位置においてセンシングして第２ポーズデータを出力したときにおいて、前記演算回路は、前記第２ポーズデータに含まれる位置のデータおよび前記第２移動体の個体差データに基づいて得られたデータを、前記第２位置の座標値として前記記憶装置に記憶する。
本発明の例示的な実施形態にかかる運行管理装置によれば、移動体の個体差を表す個体差データを算出し、記憶装置に格納する。個体差データは、第１移動体および第２移動体が空間内の同一の位置において同一の姿勢（向き）でセンシングして出力したポーズデータの差分として算出される。
得られた個体差データは、種々の目的に利用することができる。例えば各移動体の個体差を考慮して、移動先の指令を送信することができる。またある移動体によって取得されたある位置のポーズデータから当該移動体の個体差の影響を除去すると、個体差の影響を含まない正確な位置を求めることができる。
図１は、本開示の例示的な実施形態における移動体管理システムにおいて行われる処理の概略を示すブロック図である。 図２は、本開示による、各ＡＧＶの走行を制御する制御システムの概要を示す図である。 図３は、ＡＧＶが存在する移動空間Ｓの一例を示す図である。 図４Ａは、接続される前のＡＧＶおよび牽引台車を示す図である。 図４Ｂは、接続されたＡＧＶおよび牽引台車を示す図である。 図５は、本実施形態にかかる例示的なＡＧＶの外観図である。 図６Ａは、ＡＧＶの第１のハードウェア構成例を示す図である。 図６Ｂは、ＡＧＶの第２のハードウェア構成例を示す図である。 図７Ａは、移動しながら地図を生成するＡＧＶを示す図である。 図７Ｂは、移動しながら地図を生成するＡＧＶを示す図である。 図７Ｃは、移動しながら地図を生成するＡＧＶを示す図である。 図７Ｄは、移動しながら地図を生成するＡＧＶを示す図である。 図７Ｅは、移動しながら地図を生成するＡＧＶを示す図である。 図７Ｆは、完成した地図の一部を模式的に示す図である。 図８は、複数の部分地図によって１つのフロアの地図が構成される例を示す図である。 図９は、運行管理装置のハードウェア構成例を示す図である。 図１０は、運行管理装置によって決定されたＡＧＶの移動経路の一例を模式的に示す図である。 図１１は、個体差データを取得するための環境の例を模式的に示す平面レイアウト図である。 図１２Ａは、床面に固定された金属製の治具を示す図である。 図１２Ｂは、治具によって位置および姿勢が固定されたＡＧＶを示す図である。 図１３は、ＡＧＶのレーザレンジファインダが取得したスキャンデータの一例を示す図である。 図１４は、ＡＧＶの各位置推定装置が出力したポーズデータの例を示す図である。 図１５は、ステーションにおけるＡＧＶの各ポーズデータと、個体差データとを示す図である。 図１６は、ＡＧＶの個体差データの取得処理の手順を示すフローチャートである。 図１７は、個体差ＤＢに記憶された個体差データ群を示す図である。 図１８は、個体差データを用いた座標値および姿勢の角度値の補正処理の手順を示すフローチャートである。 図１９は、ステーションに存在するＡＧＶを示す図である。 図２０は、個体差の影響を除去してステーションの位置データを登録する処理の概要を説明する図である。 図２１は、個体差データを利用したステーションの位置データ登録処理の手順を示すフローチャートである。
＜用語＞
本開示の実施形態を説明する前に、本明細書において使用する用語の定義を説明する。
「無人搬送車」（ＡＧＶ）とは、本体に人手または自動で荷物を積み込み、指示された場所まで自動走行し、人手または自動で荷卸しをする無軌道車両を意味する。「無人搬送車」は、無人牽引車および無人フォークリフトを含む。
「無人」の用語は、車両の操舵に人を必要としないことを意味しており、無人搬送車が「人（たとえば荷物の積み下ろしを行う者）」を搬送することは除外しない。
「無人牽引車」とは、人手または自動で荷物の積み込み荷卸しをする台車を牽引して、指示された場所まで自動走行する無軌道車両である。
「無人フォークリフト」とは、荷物移載用のフォークなどを上下させるマストを備え、フォークなどに荷物を自動移載し指示された場所まで自動走行し、自動荷役作業をする無軌道車両である。
「無軌道車両」とは、車輪と、車輪を回転させる電気モータまたはエンジンを備える移動体（vehicle）である。
「移動体」とは、人または荷物を載せて移動する装置であり、移動のための駆動力（traction）を発生させる車輪、二足または多足歩行装置、プロペラなどの駆動装置を備える。本開示における「移動体」の用語は、狭義の無人搬送車のみならず、モバイルロボットおよびドローンを含む。
「自動走行」は、無人搬送車が通信によって接続されるコンピュータの運行管理システムの指令に基づく走行と、無人搬送車が備える制御装置による自律的走行とを含む。自律的走行には、無人搬送車が所定の経路に沿って目的地に向かう走行のみならず、追尾目標に追従する走行も含まれる。また、無人搬送車は、一時的に作業者の指示に基づくマニュアル走行を行ってもよい。「自動走行」は、一般には「ガイド式」の走行および「ガイドレス式」の走行の両方を含むが、本開示では「ガイドレス式」の走行を意味する。
「ガイド式」とは、誘導体を連続的または断続的に設置し、誘導体を利用して無人搬送車を誘導する方式である。
「ガイドレス式」とは、誘導体を設置せずに誘導する方式である。本開示の実施形態における無人搬送車は、自己位置推定装置を備え、ガイドレス式で走行することができる。
「自己位置推定装置」は、レーザレンジファインダなどの外界センサによって取得されたセンサデータに基づいて環境地図上における自己位置を推定する装置である。
「外界センサ」は、移動体の外部の状態をセンシングするセンサである。外界センサには、たとえば、レーザレンジファインダ（測域センサともいう）、カメラ（またはイメージセンサ）、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）、ミリ波レーダ、および磁気センサがある。
「内界センサ」は、移動体の内部の状態をセンシングするセンサである。内界センサには、たとえばロータリエンコーダ（以下、単に「エンコーダ」と称することがある）、加速度センサ、および角加速度センサ（たとえばジャイロセンサ）がある。
「SLAM（スラム）」とは、Simultaneous Localization and Mappingの略語であり、自己位置推定と環境地図作成を同時に行うことを意味する。
＜例示的な実施形態＞
以下、添付の図面を参照しながら、本開示による運行管理装置および移動体管理システムの一例を説明する。なお、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。たとえば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。本発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供する。これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
本発明者は、無人搬送車（以下「ＡＧＶ」と記述する。）等の移動体の運行を管理するにあたり、各移動体に存在する個体差に注目した。「個体差」とは、各移動体の製造時の組み付け誤差などの物理的な要因によって発生する、位置および姿勢の推定値の差である。
例として、移動体がＡＧＶである場合の個体差を考える。当該ＡＧＶは、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ）を有し、走行する空間の地図データを前もって保持している。ＡＧＶはＬＲＦを用いて周囲の空間をスキャンし、得られたセンサデータと地図データとのマッチングを行って、現在の位置および姿勢（向き）を推定する。その結果、ＡＧＶは目的とする経路に沿って走行することができる。
各ＡＧＶによって、車高、車輪の摩耗の程度、ＬＲＦの取り付け具合、ＬＲＦのレンズの向き等が微妙に異なっている。これらの種々の物理的な差異が積み重なることにより、同じ位置および姿勢で取得したスキャンデータを用いて、かつ、同じ地図を用いてマッチングを行っても、位置および姿勢の推定値に不一致が生じる。位置および姿勢の各推定値は、ＡＧＶごとの「個体差」を含むデータとして定義することができる。
移動体毎に位置および姿勢の推定値が異なると、同じ地図を使い同じ走行経路が指示されたとしても、各移動体は物理的に同じ座標ではなく、異なる座標および経路を走行する。そこで、移動体ごとに「個体差」を定義し、個体差を考慮して位置または経路を指示すれば、複数の移動体が可能な限り高い精度で同じ物理座標を走行可能になる。
なお、これまでは移動体の個体差を管理するためのデータは存在しておらず、個体差は無視されてきた。異なる座標および経路を走行することが問題とされることは無かった。しかしながら、移動体をより高精度に移動させるためには、個体差を無視することはできないと本発明者は考えた。
図１は、本開示の例示的な実施形態における移動体管理システム１００において行われる処理の概要を示すブロック図である。移動体管理システム１００は、移動体１ａ〜１ｃを含む複数の移動体と、運行管理装置５０とを備える。例として３台の移動体１ａ〜１ｃを例示する。
まず、個体差データの取得処理を説明する。
移動体１ａ〜１ｃは、同一の地図データＭを予め記憶している。移動体１ａ〜１ｃの各々は、同一位置で、かつ同一姿勢で、レーザレンジファインダを用いてセンシングを行い、センシング結果であるポーズデータＰＤａ〜ＰＤｃをそれぞれ出力する。ポーズデータＰＤａ〜ＰＤｃはそれぞれ、推定された自己位置を示す座標値と姿勢を示す角度値とを含む。
運行管理装置５０は、ポーズデータＰＤａ〜ＰＤｃを受け取り、移動体１ａを基準とした移動体１ｂおよび１ｃの個体差データを算出する。移動体１ｂの個体差データＩＶｂは、ＩＶｂ＝ＰＤｂ−ＰＤａによって算出される。また移動体１ｃの個体差データＩＶｃは、ＩＶｃ＝ＰＤｃ−ＰＤａによって算出される。個体差データＩＶｂは、移動体１ａが推定した位置および姿勢からみた、移動体１ｂが推定した位置および姿勢の各差分である。同様に、個体差データＩＶｃは、移動体１ａが推定した位置および姿勢からみた、移動体１ｃが推定した位置および姿勢の各差分である。
運行管理装置５０は、算出した各個体差データＩＶｂおよびＩＶｃを不図示の記憶装置に記憶する。なお、移動体１０の数が増えた場合でも、移動体１ａを基準とした各移動体１ｂの個体差データを算出し、記憶装置に記憶すればよい。以上により、個体差データの取得処理は完了する。
予め個体差データを算出しておくことにより、各個体差データを種々の目的に利用することができる。本明細書では、（ａ）各移動体の個体差を考慮して、移動先の位置および姿勢を指定する指令を各移動体に送信する例と、（ｂ）ある移動体によって取得されたある位置のポーズデータから当該移動体の個体差の影響を除去して、個体差の影響を含まない正確な位置を登録する例とを説明する。図１には、上述した（ａ）の例が示されている。
いま、３台の移動体１ａ〜１ｃが全て同じ位置に、かつ同じ姿勢になるよう、各移動体１ａ〜１ｃを移動させたいとする。
運行管理装置５０は、移動体１ａに、目的位置の座標と当該目的位置における移動体１ａの姿勢とを指定する指令Ｉａを送信する。移動体１ａは、指令Ｉａに従って目的位置に向かって移動する。
次に、運行管理装置５０は、移動体１ｂに指令Ｉｂを送信する。指令Ｉｂでは、指令Ｉａで指定された位置および姿勢が個体差データＩＶｂで補正されている。すなわち、指令Ｉｂ＝Ｉａ＋ＩＶｂによって算出される。
また、運行管理装置５０は、移動体１ｃに指令Ｉｃを送信する。指令Ｉｃでは、指令Ｉａで指定された位置および姿勢が個体差データＩＶｃで補正されている。すなわち、指令Ｉｃ＝Ｉａ＋ＩＶｃによって算出される。
指令ＩｂおよびＩｃはいずれも、個体差データＩＶｂおよびＩＶｃ相当分だけ、移動体１ａに送信された指令Ｉａとは異なる位置および姿勢を指定している。しかしながら、移動体１ｂおよび１ｃの各々にとっては、指令ＩｂおよびＩｃの各々で指定された位置および姿勢は、移動体１ａが向かうよう指示された現実の位置、および、当該位置において移動体１ａが取るべき姿勢を表す。これにより、各移動体１ａ〜１ｃは、順次、物理的に同じ位置に同じ姿勢で到達することができる。
以下、移動体が無人搬送車である場合のより具体的な例を説明する。本明細書では、略語を用いて、無人搬送車を「ＡＧＶ」と記述することがある。なお、以下の説明は、矛盾がない限り、ＡＧＶ以外の移動体、例えば移動ロボット、ドローン、または有人の車両などにも同様に適用することができる。
（１）システムの基本構成
図２は、本開示による例示的な移動体管理システム１００の基本構成例を示している。移動体管理システム１００は、少なくとも１台のＡＧＶ１０と、ＡＧＶ１０の運行管理を行う運行管理装置５０とを含む。図２には、ユーザ１によって操作される端末装置２０も記載されている。
ＡＧＶ１０は、走行に磁気テープなどの誘導体が不要な「ガイドレス式」走行が可能な無人搬送台車である。ＡＧＶ１０は、自己位置推定を行い、推定の結果を端末装置２０および運行管理装置５０に送信することができる。ＡＧＶ１０は、運行管理装置５０からの指令に従って移動空間Ｓ内を自動走行することが可能である。ＡＧＶ１０は、さらに、人または他の移動体に追従して移動する「追尾モード」で動作することも可能である。
運行管理装置５０は各ＡＧＶ１０の位置をトラッキングし、各ＡＧＶ１０の走行を管理するコンピュータシステムである。運行管理装置５０は、デスクトップ型ＰＣ、ノート型ＰＣ、および／または、サーバコンピュータであり得る。運行管理装置５０は、複数のアクセスポイント２を介して、各ＡＧＶ１０と通信する。たとえば、運行管理装置５０は、各ＡＧＶ１０が次に向かうべき位置の座標のデータを各ＡＧＶ１０に送信する。各ＡＧＶ１０は、定期的に、たとえば１００ミリ秒ごとに自身の位置および姿勢（orientation）を示すデータを運行管理装置５０に送信する。指示した位置にＡＧＶ１０が到達すると、運行管理装置５０は、さらに次に向かうべき位置の座標のデータを送信する。ＡＧＶ１０は、端末装置２０に入力されたユーザ１の操作に応じて移動空間Ｓ内を走行することも可能である。端末装置２０の一例はタブレットコンピュータである。典型的には、端末装置２０を利用したＡＧＶ１０の走行は地図作成時に行われ、運行管理装置５０を利用したＡＧＶ１０の走行は地図作成後に行われる。
図３は、３台のＡＧＶ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃが存在する移動空間Ｓの一例を示している。いずれのＡＧＶも図中の奥行き方向に走行しているとする。ＡＧＶ１０ａおよび１０ｂは天板に載置された荷物を搬送中である。ＡＧＶ１０ｃは、前方のＡＧＶ１０ｂに追従して走行している。なお、説明の便宜のため、図３では参照符号１０ａ、１０ｂおよび１０ｃを付したが、以下では、「ＡＧＶ１０」と記述する。
ＡＧＶ１０は、天板に載置された荷物を搬送する方法以外に、自身と接続された牽引台車を利用して荷物を搬送することも可能である。図４Ａは接続される前のＡＧＶ１０および牽引台車５を示している。牽引台車５の各足にはキャスターが設けられている。ＡＧＶ１０は牽引台車５と機械的に接続される。図４Ｂは、接続されたＡＧＶ１０および牽引台車５を示している。ＡＧＶ１０が走行すると、牽引台車５はＡＧＶ１０に牽引される。牽引台車５を牽引することにより、ＡＧＶ１０は、牽引台車５に載置された荷物を搬送できる。
ＡＧＶ１０と牽引台車５との接続方法は任意である。ここでは一例を説明する。ＡＧＶ１０の天板にはプレート６が固定されている。牽引台車５には、スリットを有するガイド７が設けられている。ＡＧＶ１０は牽引台車５に接近し、プレート６をガイド７のスリットに差し込む。差し込みが完了すると、ＡＧＶ１０は、図示されない電磁ロック式ピンをプレート６およびガイド７に貫通させ、電磁ロックをかける。これにより、ＡＧＶ１０と牽引台車５とが物理的に接続される。
再び図２を参照する。各ＡＧＶ１０と端末装置２０とは、たとえば１対１で接続されてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に準拠した通信を行うことができる。各ＡＧＶ１０と端末装置２０とは、１または複数のアクセスポイント２を利用してＷｉ−Ｆｉ（登録商標）に準拠した通信を行うこともできる。複数のアクセスポイント２は、たとえばスイッチングハブ３を介して互いに接続されている。図２には２台のアクセスポイント２ａ、２ｂが記載されている。ＡＧＶ１０はアクセスポイント２ａと無線で接続されている。端末装置２０はアクセスポイント２ｂと無線で接続されている。ＡＧＶ１０が送信したデータはアクセスポイント２ａで受信され、スイッチングハブ３を介してアクセスポイント２ｂに転送され、アクセスポイント２ｂから端末装置２０に送信される。また、端末装置２０が送信したデータは、アクセスポイント２ｂで受信され、スイッチングハブ３を介してアクセスポイント２ａに転送され、アクセスポイント２ａからＡＧＶ１０に送信される。これにより、ＡＧＶ１０および端末装置２０の間の双方向通信が実現される。複数のアクセスポイント２はスイッチングハブ３を介して運行管理装置５０とも接続されている。これにより、運行管理装置５０と各ＡＧＶ１０との間でも双方向通信が実現される。
（２）環境地図の作成
自己位置を推定しながらＡＧＶ１０が走行できるようにするため、移動空間Ｓ内の地図が作成される。ＡＧＶ１０には位置推定装置およびレーザレンジファインダが搭載されており、レーザレンジファインダの出力を利用して地図を作成できる。
ＡＧＶ１０は、ユーザの操作によってデータ取得モードに遷移する。データ取得モードにおいて、ＡＧＶ１０はレーザレンジファインダを用いたセンサデータの取得を開始する。レーザレンジファインダは周期的にたとえば赤外線または可視光のレーザビームを周囲に放射して周囲の空間Ｓをスキャンする。レーザビームは、たとえば、壁、柱等の構造物、床の上に置かれた物体等の表面で反射される。レーザレンジファインダは、レーザビームの反射光を受けて各反射点までの距離を計算し、各反射点の位置が示された測定結果のデータを出力する。各反射点の位置には、反射光の到来方向および距離が反映されている。１回のスキャンによって得られた測定結果のデータは「計測データ」または「センサデータ」と呼ばれることがある。
位置推定装置は、センサデータを記憶装置に蓄積する。移動空間Ｓ内のセンサデータの取得が完了すると、記憶装置に蓄積されたセンサデータが外部装置に送信される。外部装置は、たとえば信号処理プロセッサを有し、かつ、地図作成プログラムがインストールされたコンピュータである。
外部装置の信号処理プロセッサは、スキャンごとに得られたセンサデータ同士を重ね合わせる。信号処理プロセッサが重ね合わせる処理を繰り返し行うことにより、空間Ｓの地図を作成することができる。外部装置は、作成した地図のデータをＡＧＶ１０に送信する。ＡＧＶ１０は、作成した地図のデータを内部の記憶装置に保存する。外部装置は、運行管理装置５０であってもよいし、他の装置であってもよい。
外部装置ではなくＡＧＶ１０が地図の作成を行ってもよい。上述した外部装置の信号処理プロセッサが行った処理を、ＡＧＶ１０のマイクロコントローラユニット（マイコン）などの回路が行えばよい。ＡＧＶ１０内で地図を作成する場合には、蓄積されたセンサデータを外部装置に送信する必要が無くなる。センサデータのデータ容量は一般には大きいと考えられる。センサデータを外部装置に送信する必要がないため、通信回線の占有を回避できる。
なお、センサデータを取得するための移動空間Ｓ内の移動は、ユーザの操作に従ってＡＧＶ１０が走行することによって実現し得る。たとえば、ＡＧＶ１０は、端末装置２０を介して無線でユーザから前後左右の各方向への移動を指示する走行指令を受け取る。ＡＧＶ１０は走行指令にしたがって移動空間Ｓ内を前後左右に走行し、地図を作成する。ＡＧＶ１０がジョイスティック等の操縦装置と有線で接続されている場合には、当該操縦装置からの制御信号にしたがって移動空間Ｓ内を前後左右に走行し、地図を作成してもよい。レーザレンジファインダを搭載した計測台車を人が押し歩くことによってセンサデータを取得してもよい。
なお、図２および図３には複数台のＡＧＶ１０が示されているが、ＡＧＶは１台であってもよい。複数台のＡＧＶ１０が存在する場合、ユーザ１は端末装置２０を利用して、登録された複数のＡＧＶのうちから一台のＡＧＶ１０を選択して、移動空間Ｓの地図を作成させることができる。
地図が作成されると、以後、各ＡＧＶ１０は当該地図を利用して自己位置を推定しながら自動走行することができる。自己位置を推定する処理の説明は後述する。
（３）ＡＧＶの構成
図５は、本実施形態にかかる例示的なＡＧＶ１０の外観図である。ＡＧＶ１０は、２つの駆動輪１１ａおよび１１ｂと、４つのキャスター１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆと、フレーム１２と、搬送テーブル１３と、走行制御装置１４と、レーザレンジファインダ１５とを有する。２つの駆動輪１１ａおよび１１ｂは、ＡＧＶ１０の右側および左側にそれぞれ設けられている。４つのキャスター１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆは、ＡＧＶ１０の４隅に配置されている。なお、ＡＧＶ１０は、２つの駆動輪１１ａおよび１１ｂに接続される複数のモータも有するが、複数のモータは図５には示されていない。また、図５には、ＡＧＶ１０の右側に位置する１つの駆動輪１１ａおよび２つのキャスター１１ｃおよび１１ｅと、左後部に位置するキャスター１１ｆとが示されているが、左側の駆動輪１１ｂおよび左前部のキャスター１１ｄはフレーム１２の蔭に隠れているため明示されていない。４つのキャスター１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆは、自由に旋回することができる。以下の説明では、駆動輪１１ａおよび駆動輪１１ｂを、それぞれ車輪１１ａおよび車輪１１ｂとも称する。
走行制御装置１４は、ＡＧＶ１０の動作を制御する装置であり、主としてマイコン（後述）を含む集積回路、電子部品およびそれらが搭載された基板を含む。走行制御装置１４は、上述した、端末装置２０とのデータの送受信、および前処理演算を行う。
レーザレンジファインダ１５は、たとえば赤外線または可視光のレーザビーム１５ａを放射し、当該レーザビーム１５ａの反射光を検出することにより、反射点までの距離を測定する光学機器である。本実施形態では、ＡＧＶ１０のレーザレンジファインダ１５は、たとえばＡＧＶ１０の正面を基準として左右１３５度（合計２７０度）の範囲の空間に、０．２５度ごとに方向を変化させながらパルス状のレーザビーム１５ａを放射し、各レーザビーム１５ａの反射光を検出する。これにより、０．２５度ごと、合計１０８１ステップ分の角度で決まる方向における反射点までの距離のデータを得ることができる。なお、本実施形態では、レーザレンジファインダ１５が行う周囲の空間のスキャンは実質的に床面に平行であり、平面的（二次元的）である。しかしながら、レーザレンジファインダ１５は高さ方向のスキャンを行ってもよい。
ＡＧＶ１０の位置および姿勢（向き）と、レーザレンジファインダ１５のスキャン結果とにより、ＡＧＶ１０は、空間Ｓの地図を作成することができる。地図には、ＡＧＶの周囲の壁、柱等の構造物、床の上に載置された物体の配置が反映され得る。地図のデータは、ＡＧＶ１０内に設けられた記憶装置に格納される。
一般に、移動体の位置および姿勢は、ポーズ（ｐｏｓｅ）と呼ばれる。二次元面内における移動体の位置および姿勢は、ＸＹ直交座標系における位置座標（ｘ, ｙ）と、Ｘ軸に対する角度θによって表現される。ＡＧＶ１０の位置および姿勢、すなわちポーズ（ｘ, ｙ, θ）を、以下、単に「位置」と呼ぶことがある。
レーザビーム１５ａの放射位置から見た反射点の位置は、角度および距離によって決定される極座標を用いて表現され得る。本実施形態では、レーザレンジファインダ１５は極座標で表現されたセンサデータを出力する。ただし、レーザレンジファインダ１５は、極座標で表現された位置を直交座標に変換して出力してもよい。
レーザレンジファインダの構造および動作原理は公知であるため、本明細書ではこれ以上の詳細な説明は省略する。レーザレンジファインダ１５によって検出され得る物体の例は、人、荷物、棚、壁である。
レーザレンジファインダ１５は、周囲の空間をセンシングしてセンサデータを取得するための外界センサの一例である。そのような外界センサの他の例としては、イメージセンサおよび超音波センサが考えられる。
走行制御装置１４は、レーザレンジファインダ１５の測定結果と、自身が保持する地図データとを比較して、自身の現在位置を推定することができる。なお、保持されている地図データは、他のＡＧＶ１０が作成した地図データであってもよい。
図６Ａは、ＡＧＶ１０の第１のハードウェア構成例を示している。また図６Ａは、走行制御装置１４の具体的な構成も示している。
ＡＧＶ１０は、走行制御装置１４と、レーザレンジファインダ１５と、２台のモータ１６ａおよび１６ｂと、駆動装置１７と、車輪１１ａおよび１１ｂと、２つのロータリエンコーダ１８ａおよび１８ｂとを備えている。
走行制御装置１４は、マイコン１４ａと、メモリ１４ｂと、記憶装置１４ｃと、通信回路１４ｄと、位置推定装置１４ｅとを有している。マイコン１４ａ、メモリ１４ｂ、記憶装置１４ｃ、通信回路１４ｄおよび位置推定装置１４ｅは通信バス１４ｆで接続されており、相互にデータを授受することが可能である。レーザレンジファインダ１５もまた通信インタフェース（図示せず）を介して通信バス１４ｆに接続されており、計測結果である計測データを、マイコン１４ａ、位置推定装置１４ｅおよび／またはメモリ１４ｂに送信する。
マイコン１４ａは、走行制御装置１４を含むＡＧＶ１０の全体を制御するための演算を行うプロセッサまたは制御回路（コンピュータ）である。典型的にはマイコン１４ａは半導体集積回路である。マイコン１４ａは、制御信号であるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を駆動装置１７に送信して駆動装置１７を制御し、モータに印加する電圧を調整させる。これによりモータ１６ａおよび１６ｂの各々が所望の回転速度で回転する。
左右のモータ１６ａおよび１６ｂの駆動を制御する１つ以上の制御回路（たとえばマイコン）を、マイコン１４ａとは独立して設けてもよい。たとえば、モータ駆動装置１７が、モータ１６ａおよび１６ｂの駆動をそれぞれ制御する２つのマイコンを備えていてもよい。それらの２つのマイコンは、エンコーダ１８ａおよび１８ｂから出力されたエンコーダ情報を用いた座標計算をそれぞれ行い、所与の初期位置からのＡＧＶ１０の移動距離を推定してもよい。また、当該２つのマイコンは、エンコーダ情報を利用してモータ駆動回路１７ａおよび１７ｂを制御してもよい。
メモリ１４ｂは、マイコン１４ａが実行するコンピュータプログラムを記憶する揮発性の記憶装置である。メモリ１４ｂは、マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅが演算を行う際のワークメモリとしても利用され得る。
記憶装置１４ｃは、不揮発性の半導体メモリ装置である。ただし、記憶装置１４ｃは、ハードディスクに代表される磁気記録媒体、または、光ディスクに代表される光学式記録媒体であってもよい。さらに、記憶装置１４ｃは、いずれかの記録媒体にデータを書き込みおよび／または読み出すためのヘッド装置および当該ヘッド装置の制御装置を含んでもよい。
記憶装置１４ｃは、走行する空間Ｓの地図データＭ、および、１または複数の走行経路のデータ（走行経路データ）Ｒを記憶する。地図データＭは、ＡＧＶ１０が地図作成モードで動作することによって作成され記憶装置１４ｃに記憶される。走行経路データＲは、地図データＭが作成された後に外部から送信される。本実施形態では、地図データＭおよび走行経路データＲは同じ記憶装置１４ｃに記憶されているが、異なる記憶装置に記憶されてもよい。
走行経路データＲの例を説明する。
端末装置２０がタブレットコンピュータである場合には、ＡＧＶ１０はタブレットコンピュータから走行経路を示す走行経路データＲを受信する。このときの走行経路データＲは、複数のマーカの位置を示すマーカデータを含む。「マーカ」は走行するＡＧＶ１０の通過位置（経由点）を示す。走行経路データＲは、走行開始位置を示す開始マーカおよび走行終了位置を示す終了マーカの位置情報を少なくとも含む。走行経路データＲは、さらに、１以上の中間経由点のマーカの位置情報を含んでもよい。走行経路が１以上の中間経由点を含む場合には、開始マーカから、当該走行経由点を順に経由して終了マーカに至る経路が、走行経路として定義される。各マーカのデータは、そのマーカの座標データに加えて、次のマーカに移動するまでのＡＧＶ１０の向き（角度）および走行速度のデータを含み得る。ＡＧＶ１０が各マーカの位置で一旦停止し、自己位置推定および端末装置２０への通知などを行う場合には、各マーカのデータは、当該走行速度に達するまでの加速に要する加速時間、および／または、当該走行速度から次のマーカの位置で停止するまでの減速に要する減速時間のデータを含み得る。
端末装置２０ではなく運行管理装置５０（たとえば、ＰＣおよび／またはサーバコンピュータ）がＡＧＶ１０の移動を制御してもよい。その場合には、運行管理装置５０は、ＡＧＶ１０がマーカに到達する度に、次のマーカへの移動をＡＧＶ１０に指示してもよい。たとえば、ＡＧＶ１０は、運行管理装置５０から、次に向かうべき目的位置の座標データ、または、当該目的位置までの距離および進むべき角度のデータを、走行経路を示す走行経路データＲとして受信する。
ＡＧＶ１０は、作成された地図と走行中に取得されたレーザレンジファインダ１５が出力したセンサデータとを利用して自己位置を推定しながら、記憶された走行経路に沿って走行することができる。
通信回路１４ｄは、たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）および／またはＷｉ−Ｆｉ（登録商標）規格に準拠した無線通信を行う無線通信回路である。いずれの規格も、２．４ＧＨｚ帯の周波数を利用した無線通信規格を含む。たとえばＡＧＶ１０を走行させて地図を作成するモードでは、通信回路１４ｄは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に準拠した無線通信を行い、１対１で端末装置２０と通信する。
位置推定装置１４ｅは、地図の作成処理、および、走行時には自己位置の推定処理を行う。位置推定装置１４ｅは、ＡＧＶ１０の位置および姿勢とレーザレンジファインダのスキャン結果とにより、移動空間Ｓの地図を作成する。走行時には、位置推定装置１４ｅは、レーザレンジファインダ１５からセンサデータを受け取り、また、記憶装置１４ｃに記憶された地図データＭを読み出す。レーザレンジファインダ１５のスキャン結果から作成された局所的地図データ（センサデータ）と、より広範囲の地図データＭとのマッチングを行うことにより、地図データＭ上における自己位置（ｘ, ｙ, θ）を同定する。位置推定装置１４ｅは、局所的地図データが地図データＭに一致した程度を表す「信頼度」のデータを生成する。自己位置（ｘ, ｙ, θ）、および、信頼度の各データは、ＡＧＶ１０から端末装置２０または運行管理装置５０に送信され得る。端末装置２０または運行管理装置５０は、自己位置（ｘ, ｙ, θ）、および、信頼度の各データを受信して、内蔵または接続された表示装置に表示することができる。
本実施形態では、マイコン１４ａと位置推定装置１４ｅとは別個の構成要素であるとしているが、これは一例である。マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅの各動作を独立して行うことが可能な１つのチップ回路または半導体集積回路であってもよい。図６Ａには、マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅを包括するチップ回路１４ｇが示されている。以下では、マイコン１４ａおよび位置推定装置１４ｅが別個独立に設けられている例を説明する。
２台のモータ１６ａおよび１６ｂは、それぞれ２つの車輪１１ａおよび１１ｂに取り付けられ、各車輪を回転させる。つまり、２つの車輪１１ａおよび１１ｂはそれぞれ駆動輪である。本明細書では、モータ１６ａおよびモータ１６ｂは、それぞれＡＧＶ１０の右輪および左輪を駆動するモータであるとして説明する。
移動体１０は、さらに、車輪１１ａおよび１１ｂの回転位置または回転速度を測定するエンコーダユニット１８をさらに備えている。エンコーダユニット１８は、第１ロータリエンコーダ１８ａおよび第２ロータリエンコーダ１８ｂを含む。第１ロータリエンコーダ１８ａは、モータ１６ａから車輪１１ａまでの動力伝達機構のいずれかの位置における回転を計測する。第２ロータリエンコーダ１８ｂは、モータ１６ｂから車輪１１ｂまでの動力伝達機構のいずれかの位置における回転を計測する。エンコーダユニット１８は、ロータリエンコーダ１８ａおよび１８ｂによって取得された信号を、マイコン１４ａに送信する。マイコン１４ａは、位置推定装置１４ｅから受信した信号だけでなく、エンコーダユニット１８から受信した信号を利用して、移動体１０の移動を制御してもよい。
駆動装置１７は、２台のモータ１６ａおよび１６ｂの各々に印加される電圧を調整するためのモータ駆動回路１７ａおよび１７ｂを有する。モータ駆動回路１７ａおよび１７ｂの各々はいわゆるインバータ回路を含む。モータ駆動回路１７ａおよび１７ｂは、マイコン１４ａまたはモータ駆動回路１７ａ内のマイコンから送信されたＰＷＭ信号によって各モータに流れる電流をオンまたはオフし、それによりモータに印加される電圧を調整する。
図６Ｂは、ＡＧＶ１０の第２のハードウェア構成例を示している。第２のハードウェア構成例は、レーザ測位システム１４ｈを有する点、および、マイコン１４ａが各構成要素と１対１で接続されている点において、第１のハードウェア構成例（図６Ａ）と相違する。
レーザ測位システム１４ｈは、位置推定装置１４ｅおよびレーザレンジファインダ１５を有する。位置推定装置１４ｅおよびレーザレンジファインダ１５は、たとえばイーサネット（登録商標）ケーブルで接続されている。位置推定装置１４ｅおよびレーザレンジファインダ１５の各動作は上述した通りである。レーザ測位システム１４ｈは、ＡＧＶ１０のポーズ（ｘ, ｙ, θ）を示す情報をマイコン１４ａに出力する。
マイコン１４ａは、種々の汎用Ｉ／Ｏインタフェースまたは汎用入出力ポート（図示せず）を有している。マイコン１４ａは、通信回路１４ｄ、レーザ測位システム１４ｈ等の、走行制御装置１４内の他の構成要素と、当該汎用入出力ポートを介して直接接続されている。
図６Ｂに関して上述した構成以外は、図６Ａの構成と共通である。よって共通の構成の説明は省略する。
本開示の実施形態におけるＡＧＶ１０は、図示されていないバンパースイッチなどのセーフティセンサを備えていてもよい。ＡＧＶ１０は、ジャイロセンサなどの慣性計測装置を備えていてもよい。ロータリエンコーダ１８ａおよび１８ｂまたは慣性計測装置などの内界センサによる測定データを利用すれば、ＡＧＶ１０の移動距離および姿勢の変化量（角度）を推定することができる。これらの距離および角度の推定値は、オドメトリデータと呼ばれ、位置推定装置１４ｅによって得られる位置および姿勢の情報を補助する機能を発揮し得る。
（４）地図データ
図７Ａ〜図７Ｆは、センサデータを取得しながら移動するＡＧＶ１０を模式的に示す。ユーザ１は、端末装置２０を操作しながらマニュアルでＡＧＶ１０を移動させてもよい。あるいは、図６Ａおよび６Ｂに示される走行制御装置１４を備えるユニット、または、ＡＧＶ１０そのものを台車に載置し、台車をユーザ１が手で押す、または牽くことによってセンサデータを取得してもよい。
図７Ａには、レーザレンジファインダ１５を用いて周囲の空間をスキャンするＡＧＶ１０が示されている。所定のステップ角毎にレーザビームが放射され、スキャンが行われる。なお、図示されたスキャン範囲は模式的に示した例であり、上述した合計２７０度のスキャン範囲とは異なっている。
図７Ａ〜図７Ｆの各々では、レーザビームの反射点の位置が、記号「・」で表される複数の黒点４を用いて模式的に示されている。レーザビームのスキャンは、レーザレンジファインダ１５の位置および姿勢が変化する間に短い周期で実行される。このため、現実の反射点の個数は、図示されている反射点４の個数よりも遥かに多い。位置推定装置１４ｅは、走行に伴って得られる黒点４の位置を、たとえばメモリ１４ｂに蓄積する。ＡＧＶ１０が走行しながらスキャンを継続して行うことにより、地図データが徐々に完成されてゆく。図７Ｂから図７Ｅでは、簡略化のためスキャン範囲のみが示されている。当該スキャン範囲は例示であり、上述した合計２７０度の例とは異なる。
地図は、地図作成に必要な量のセンサデータを取得した後、そのセンサデータに基づいて、このＡＧＶ１０内のマイコン１４ａまたは外部のコンピュータを用いて作成してもよい。あるいは、移動しつつあるＡＧＶ１０が取得したセンサデータに基づいてリアルタイムで地図を作成してもよい。
図７Ｆは、完成した地図４０の一部を模式的に示す。図７Ｆに示される地図では、レーザビームの反射点の集まりに相当する点群（Point Cloud）によって自由空間が仕切られている。地図の他の例は、物体が占有している空間と自由空間とをグリッド単位で区別する占有格子地図である。位置推定装置１４ｅは、地図のデータ（地図データＭ）をメモリ１４ｂまたは記憶装置１４ｃに蓄積する。なお図示されている黒点の数または密度は一例である。
こうして得られた地図データは、複数のＡＧＶ１０によって共有され得る。
ＡＧＶ１０が地図データに基づいて自己位置を推定するアルゴリズムの典型例は、ＩＣＰ（Iterative Closest Point）マッチングである。前述したように、レーザレンジファインダ１５のスキャン結果から作成された局所的地図データ（センサデータ）と、より広範囲の地図データＭとのマッチングを行うことにより、地図データＭ上における自己位置（ｘ, ｙ, θ）を推定することができる。
ＡＧＶ１０が走行するエリアが広い場合、地図データＭのデータ量が多くなる。そのため、地図の作成時間が増大したり、自己位置推定に多大な時間を要するなどの不都合が生じる可能性がある。そのような不都合が生じる場合には、地図データＭを、複数の部分地図のデータに分けて作成および記録してもよい。
図８は、４つの部分地図データＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の組み合わせによって１つの工場の１フロアの全域がカバーされる例を示している。この例では、１つの部分地図データは５０ｍ×５０ｍの領域をカバーしている。Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれにおいて隣接する２つの地図の境界部分に、幅５ｍの矩形の重複領域が設けられている。この重複領域を「地図切替エリア」と呼ぶ。１つの部分地図を参照しながら走行しているＡＧＶ１０が地図切替エリアに到達すると、隣接する他の部分地図を参照する走行に切り替える。部分地図の枚数は４枚に限らず、ＡＧＶ１０が走行するフロアの面積、地図作成および自己位置推定を実行するコンピュータの性能に応じて適宜設定してよい。部分地図データのサイズおよび重複領域の幅も、上記の例に限定されず、任意に設定してよい。
（５）運行管理装置の構成例
図９は、運行管理装置５０のハードウェア構成例を示している。運行管理装置５０は、ＣＰＵ５１と、メモリ５２と、位置データベース（位置ＤＢ）５３と、通信回路５４と、地図データベース（地図ＤＢ）５５と、画像処理回路５６と、個体差データベース（個体差ＤＢ）５７とを有する。
ＣＰＵ５１、メモリ５２、位置ＤＢ５３、通信回路５４、地図ＤＢ５５、画像処理回路５６および個体差ＤＢ５７はバス５８で接続されており、相互にデータを授受することが可能である。
ＣＰＵ５１は、運行管理装置５０の動作を制御する信号処理回路（コンピュータ）である。典型的にはＣＰＵ５１は半導体集積回路である。
メモリ５２は、ＣＰＵ５１が実行するコンピュータプログラムを記憶する、揮発性の記憶装置である。メモリ５２は、ＣＰＵ５１が演算を行う際のワークメモリとしても利用され得る。
位置ＤＢ５３は、各ＡＧＶ１０の行き先となり得る各位置を示す位置データを格納する。本実施形態では、位置データは、基準ＡＧＶが出力した位置の座標値および姿勢の角度値の組を含む。当該位置データを「運行管理登録データ」と呼ぶこともある。なお、基準ＡＧＶは、図１に示す移動体１ａに対応する。
通信回路５４は、たとえばイーサネット（登録商標）規格に準拠した有線通信を行う。通信回路５４はアクセスポイント２（図１）と有線で接続されており、アクセスポイント２を介して、ＡＧＶ１０と通信することができる。通信回路５４は、ＡＧＶ１０に送信すべきデータを、バス５８を介してＣＰＵ５１から受信する。また通信回路５４は、ＡＧＶ１０から受信したデータ（通知）を、バス５８を介してＣＰＵ５１および／またはメモリ５２に送信する。
地図ＤＢ５５は、ＡＧＶ１０が走行する工場等の内部の地図のデータを格納する。当該地図は、地図４０（図７Ｆ）と同じであってもよいし、異なっていてもよい。各ＡＧＶ１０の位置と１対１で対応関係を有する地図であれば、データの形式は問わない。たとえば地図ＤＢ５５に格納される地図は、ＣＡＤによって作成された地図であってもよい。
位置ＤＢ５３および地図ＤＢ５５は、不揮発性の半導体メモリ上に構築されてもよいし、ハードディスクに代表される磁気記録媒体、または光ディスクに代表される光学式記録媒体上に構築されてもよい。
画像処理回路５６はモニタ５９に表示される映像のデータを生成する回路である。画像処理回路５６は、専ら、管理者が運行管理装置５０を操作する際に動作する。本実施形態では特にこれ以上の詳細な説明は省略する。なお、モニタ５９は運行管理装置５０と一体化されていてもよい。また画像処理回路５６の処理をＣＰＵ５１が行ってもよい。
個体差ＤＢ５７は、各ＡＧＶ１０の個体差データを格納する記憶装置である。ある位置においてセンシングを行ったＡＧＶ１０が、座標値（ｘ，ｙ）および姿勢を表す角度θを出力したとする。本実施形態では、個体差データは（ｘ，ｙ，θ）の各値の基準値からのずれ量として取得される。「基準値」は、当該位置においてセンシングを行った基準ＡＧＶが出力した（ｘ，ｙ，θ）である。個体差データは、ＡＧＶ毎に算出される。また、地図が複数枚存在する場合には、個体差データは地図毎かつＡＧＶ毎に算出され得る。個体差データの詳細は後述する。
移動体として三次元空間を飛行するドローン等を採用した場合、個体差データは（ｘ，ｙ，ｚ，θ，φ）の各値の基準値からのずれ量として取得され得る。
（６）運行管理装置の動作
図１０を参照しながら、運行管理装置５０の動作の概要を説明する。図１０は、運行管理装置５０によって決定されたＡＧＶ１０の移動経路の一例を模式的に示す図である。
ＡＧＶ１０および運行管理装置５０の動作の概要は以下のとおりである。以下では、あるＡＧＶ１０が現在、位置Ｍ１におり、幾つかの位置を通過して、最終的な目的地である位置Ｍｎ＋１（ｎ：１以上の正の整数）まで走行する例を説明する。なお、位置ＤＢ５３には位置Ｍ１の次に通過すべき位置Ｍ２、位置Ｍ２の次に通過すべき位置Ｍ３等の各位置を示す座標データが記録されている。
運行管理装置５０のＣＰＵ５１は、位置ＤＢ５３を参照して位置Ｍ２の座標データを読み出し、さらに個体差ＤＢ５７から当該ＡＧＶ１０の個体差データを読み出して、位置Ｍ２に向かわせる走行指令を生成する。通信回路５４は、アクセスポイント２を介して走行指令をＡＧＶ１０に送信する。
ＣＰＵ５１は、ＡＧＶ１０から、アクセスポイント２を介して、定期的に現在位置および姿勢を示すデータを受信する。こうして運行管理装置５０は、各ＡＧＶ１０の位置をトラッキングすることができる。ＣＰＵ５１は、ＡＧＶ１０の現在位置が位置Ｍ２に一致したと判定すると、同様に、位置Ｍ３の座標データおよび個体差データを読み出し、位置Ｍ３に向かわせる走行指令を生成してＡＧＶ１０に送信する。つまり運行管理装置５０は、ＡＧＶ１０がある位置に到達したと判定すると、次に通過すべき位置に向かわせる走行指令を送信する。これにより、ＡＧＶ１０は最終的な目的位置Ｍｎ＋１に到達することができる。上述した、ＡＧＶ１０の通過位置および目的位置は「マーカ」と呼ばれることがある。
（７）ＡＧＶの個体差を考慮した運行管理装置の処理
次に、本実施形態にかかる移動体管理システム１００をより具体的に説明する。以下の説明では、移動体管理システム１００には３台のＡＧＶが存在する例を挙げる。ただしＡＧＶの台数は一例であり４台以上存在していてもよい。本実施形態では、基準として取り扱われるＡＧＶ（基準ＡＧＶ）および個体差データを取得する対象となるＡＧＶの少なくとも２台が存在していればよい。３台のＡＧＶをそれぞれ、「ＡＧＶ１０ａ」，「ＡＧＶ１０ｂ」および「ＡＧＶ１０ｃ」と記載する。ＡＧＶ１０ａ〜１０ｃは、例えば共通の型番を有する製品である。３台のＡＧＶに限られない一般的な説明では「ＡＧＶ１０」と包括的に記載する。
図１１は、個体差データを取得するための環境２００の例を模式的に示す平面レイアウト図である。環境２００は、より広い環境の一部である。図２において、太い直線は、たとえば建造物の固定壁２０２を示している。
運行管理装置５０は、ステーションＳＴの位置を利用して、各ＡＧＶ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃの個体差データを取得する。「ステーションＳＴ」は、例えば人間またはロボットがＡＧＶ１０に荷物を積み下ろしする場所である。複数のステーションの間には、ＡＧＶ１０の通過位置を示す１以上のマーカが設定され得る。あるステーションから他のステーションまでの経路は、ＡＧＶ１０の走行経路の一例である。なお、ステーションは一例として挙げるに過ぎない。ステーション以外の位置、例えばマーカ位置、で個体差データを取得してもよい。
ＡＧＶ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃは前もって共通の地図データＭを記憶している。ＡＧＶ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃの各々は、時間を変えて、同じステーションＳＴの位置で、かつ、同じ姿勢で配置される。そして、各々が、レーザレンジファインダ１５および位置推定装置１４ｅを利用してステーションＳＴの位置および姿勢の推定値を出力する。運行管理装置５０は出力された位置および姿勢の推定値を利用して個体差データを取得する。
既に説明したように、一例としてレーザレンジファインダ１５は０．２５度ごとにレーザビームを放射する。精度の良い個体差データを取得するためには、ＡＧＶ１０ａ〜１０ｃを設置する位置および姿勢を可能な限り一致させることが好ましい。そこで、ステーションＳＴの床面に位置決め部材（治具）を設けておくことが好適である。
図１２Ａは、床面に固定された金属製の治具２０４を示している。治具２０４は、少なくとも個体差データ取得時に床面に固定されていればよく、個体差データ取得後は取り外され得る。上空から見たとき、治具２０４は凹形状を有している。
図１２Ｂは、治具２０４によって位置および姿勢が固定されたＡＧＶ１０を示している。治具２０４は凹形状部分においてＡＧＶ１０の前部分を概ね隙間無く受ける。治具２０４を利用することにより、ＡＧＶ１０の位置および角度を固定的に保持することができる。なお、図示された治具２０４は一例である。ＡＧＶ１０の位置および姿勢を固定できる限りにおいて、形状、構造および材質等は任意である。
図１３は、ＡＧＶ１０ａおよび１０ｂのレーザレンジファインダ１５が取得したスキャンデータの一例を示している。黒丸はＡＧＶ１０ａのスキャンデータを表し、白丸はＡＧＶ１０ｂのスキャンデータを表している。煩雑になるため、ＡＧＶ１０ｃのスキャンデータの図示は省略している。
同じステーションＳＴの位置で、かつ、同じ姿勢で配置されたとしても、ＬＲＦの取り付け具合、ＬＲＦのレンズの向き等の相違により、ＡＧＶ１０ａおよび１０ｂのスキャンデータは完全に一致しない。その結果、ＡＧＶ１０ａおよび１０ｂの各位置推定装置１４ｅが出力するポーズデータ（ｘ, ｙ, θ）には、ＡＧＶ１０ａおよび１０ｂの個体差が反映される。
図１４は、ＡＧＶ１０ａ〜１０ｃの各位置推定装置１４ｅが出力したポーズデータの例を示している。ＡＧＶ１０ａのポーズデータが（１００，１００，９０）である。一方、ＡＧＶ１０ｂおよび１０ｃのポーズデータはそれぞれ（１０５，９８，８９）および（９０，１１０，９１）である。１つのステーションＳＴに対して、ＡＧＶ１０ａ〜１０ｃの各ポーズデータは一致せず異なっている。各ポーズデータは、各ＡＧＶ１０ａ〜１０ｃの個体差を反映している。
本実施形態では、各ＡＧＶの個体差を、あるＡＧＶ（基準ＡＧＶ）のポーズデータからの「差」によって定義する。以下では基準ＡＧＶをＡＧＶ１０ａとする。この仮定のもとでは、ＡＧＶ１０ａ〜１０ｃに予め記憶される共通の地図データは、ＡＧＶ１０ａを利用して作成されていることがより好ましい。地図データの作成に用いられたＡＧＶ１０を基準ＡＧＶとして扱うと、その地図との関係では個体差は存在しないとして取り扱うことができるからである。なお、本実施形態では、基準ＡＧＶであるＡＧＶ１０ａの個体差データを（０，０，０）と記載している。仮に、ＡＧＶ１０ａが地図データの作成に用いられていないＡＧＶであった場合には、個体差データが（０，０，０）であったとしても、地図の座標値と基準ＡＧＶのポーズデータの座標値との間には誤差が含まれ得ることに留意されたい。
図１５は、ステーションＳＴにおけるＡＧＶ１０ａ〜１０ｃの各ポーズデータと、個体差データとを示している。
ＡＧＶ１０ａ〜１０ｃの各ポーズデータは運行管理装置５０に送られて、例えば位置ＤＢ５３またはメモリ５２に記憶される。
運行管理装置５０のＣＰＵ５１は、ＡＧＶ１０ｂのポーズデータの位置の座標値および姿勢の角度値の各々から、ＡＧＶ１０ａのポーズデータの各値を減算することによって、ＡＧＶ１０ｂの個体差データを算出する。同様に、ＣＰＵ５１は、ＡＧＶ１０ｃのポーズデータの各値から、ＡＧＶ１０ａのポーズデータの各値を減算することによって、ＡＧＶ１０ｃの個体差データを算出する。
ＡＧＶ１０ｂの個体差データ（ｘ２，ｙ２，θ２）の算出式の例を以下に示す。なお、ＡＧＶ１０ａおよび１０ｂの各ポーズデータを（ｘａ，ｙａ，θａ）、（ｘｂ，ｙｂ，θｂ）と表す。
（ｘ２，ｙ２，θ２）＝（ｘｂ，ｙｂ，θｂ）−（ｘａ，ｙａ，θａ）
図１５に示す各個体差データの数値は上述の式により算出されることが理解される。ＡＧＶ１０ｂの個体差データも同様である。取得された各ＡＧＶ１０の個体差データは、個体差ＤＢ５７に格納される。また本実施形態では、基準ＡＧＶ１０ａが出力したステーションＳＴの位置データ（「運行管理登録データ」）が位置ＤＢ５３に登録される。なお、図１５は理解のしやすさのための表である。図示される表が生成され、記憶装置に格納される必要はない。
図１６は、ＡＧＶ１０ｂの個体差データの取得処理の手順を示すフローチャートである。取得処理を行う主体は運行管理装置５０のＣＰＵ５１である。基準ＡＧＶはＡＧＶ１０ａであるとする。
ステップＳ１０において、ＣＰＵ５１は、ＡＧＶ１０ａおよび１０ｂの各々から、同じ位置および同じ姿勢でセンシングして出力されたポーズデータを、通信回路５４およびバス５８を介して受信する。
ステップＳ１１において、ＣＰＵ５１は、ＡＧＶ１０ａから受信したポーズデータとＡＧＶ１０ｂから受信したポーズデータとの差分（ｘ２，ｙ２，θ２）を算出する。
ステップＳ１２において、ＣＰＵ５１は、算出した差分（ｘ２，ｙ２，θ２）をＡＧＶ１０ｂの個体差データとして個体差ＤＢ５７に格納する。
図１６の手順に従って、運行管理装置５０は、他に存在するＡＧＶ１０ｃ等の個体差データも取得し得る。個体差ＤＢ５７には、各ＡＧＶを識別するデータ（ＩＤ、シリアル番号等）と、個体差データとが対応付けられて記憶される。図１７は、個体差ＤＢ５７に記憶された個体差データ群２１０を示している。
次に、個体差データ群２１０の利用方法の例を説明する。
図１８は、個体差データを用いた座標値および姿勢の角度値の補正処理の手順を示すフローチャートである。この補正処理は、ＡＧＶ１０ｂに対し、移動先の位置および当該位置における姿勢を指定する指令を送る際に運行管理装置５０のＣＰＵ５１によって実行される。
ステップＳ２０において、ＣＰＵ５１は、ＡＧＶ１０ｂの移動先位置の座標値および当該位置における姿勢の角度値（ｘ，ｙ，θ）を決定する。（ｘ，ｙ，θ）は、例えば移動体管理システム１００の管理者が、ＡＧＶ１０ｂを移動させようとする現実の位置および姿勢である。
ステップＳ２１において、ＣＰＵ５１は、個体差ＤＢ５７からＡＧＶ１０ｂの個体差データ（ｘ２，ｙ２，θ２）を読み出す。
ステップＳ２２において、ＣＰＵ５１は、決定した座標値および姿勢の角度値を、ＡＧＶ１０ｂの個体差データで補正する。具体的には、ＣＰＵ５１は、（ｘ，ｙ，θ）に個体差データ（ｘ２，ｙ２，θ２）を加算することによって、当初の各値（ｘ，ｙ，θ）を補正する。これにより、補正データ（ｘ＋ｘ２，ｙ＋ｙ２，θ＋θ２）が生成される。
ステップＳ２３において、ＣＰＵ５１は、補正データによって位置および姿勢が指定された指令をＡＧＶ１０ｂに送信する。
上述のステップＳ２２の処理によって得られた補正データ（ｘ＋ｘ２，ｙ＋ｙ２，θ＋θ２）は、ＡＧＶ１０ｂが実際に位置および姿勢（ｘ，ｙ，θ）の状態でセンシングを行ったときに、位置推定装置１４ｅから出力される位置および姿勢の各値に相当する。ＡＧＶ１０ｂの個体差データを利用することにより、ＡＧＶ１０ｂの個体差を考慮した位置の座標値と姿勢の角度値とを指定することができる。ステップＳ２３によって指令がＡＧＶ１０ｂに送信されると、ＡＧＶ１０ｂは、実際には位置（ｘ，ｙ）に移動するとともに、その位置において角度値θの姿勢を実現することができる。
上述の処理は、運行管理装置５０のＣＰＵ５１が補正データを生成し、ＡＧＶ１０ｂに送信したが、ＡＧＶ１０ｂに補正データを生成させてもよい。その場合、ＣＰＵ５１は、上述のステップＳ２０およびＳ２１の処理を行い、決定した（ｘ，ｙ，θ）と、読み出したＡＧＶ１０ｂの個体差データとをＡＧＶ１０ｂに送信する。ＡＧＶ１０ｂのマイコン１４ａが、ステップＳ２２の処理を実行して補正データを生成し、補正データに従って移動を行えばよい。
ＡＧＶ１０ｂに補正データを生成させると、運行管理装置５０の処理負荷を軽減することができる。例えば全てのＡＧＶ１０を同じ位置に移動させたい場合には、その位置を決定しさえすればよい。もちろん、運行管理装置５０は、ＡＧＶ１０ごとに移動させたい位置を決定してもよい。さらに、運行管理装置５０が補正処理を行わないことにより、運行管理装置５０の実装もより簡単化できる。
次に、個体差データを利用したステーションの位置データの登録処理を説明する。なお、登録対象はステーションの位置に限られず、例えば、ステーション間に設定され得るマーカの位置データを登録することもできる。
図１９は、ステーションＳＴ１およびＳＴ２に存在するＡＧＶ１０ａおよび１０ｂを示している。ＡＧＶ１０ａおよび１０ｂは、それぞれの位置でセンシングを行って、センシング結果であるポーズデータを出力する。
図２０は、個体差の影響を除去してステーションＳＴ１およびＳＴ２の位置データを登録する処理の概要を説明する図である。
運行管理装置５０のＣＰＵ５１は、各ステーションＳＴｋに関して下記の演算を行い、得られた位置および姿勢の各値（ｘ，ｙ，θ）ｋを位置データとして登録する。なお下記の式中の「ＡＧＶ１０ｐ」は、登録しようとするステーションでセンシングを行ったＡＧＶを表す。
（ｘ，ｙ，θ）ｋ
＝ステーションＳＴｋのポーズデータ（ｘｋ，ｙｋ，θｋ）
−ＡＧＶ１０ｋの個体差データ（ｘｐ，ｙｐ，θｐ）
右辺第１項から第２項を減算することにより、ステーションＳＴｋのポーズデータに含まれる、ＡＧＶ１０ｐの個体差の影響を除去することができる。
図２０に示す具体的な数値に従って、ステーションＳＴ１およびＳＴ２の位置データを登録する例を説明する。
ステーションＳＴ１の位置データ（ｘ，ｙ，θ）１は、ＡＧＶ１０ａから出力されたポーズデータを使って以下のように求められ、登録される。
（ｘ，ｙ，θ）１＝（１００，１００，９０）−（０，０，０）
＝（１００，１００，９０）
ステーションＳＴ２の位置データ（ｘ，ｙ，θ）２は、ＡＧＶ１０ｂから出力されたポーズデータを使って以下のように求められ、登録される。
（ｘ，ｙ，θ）２＝（１７５，７８，９１）−（１，２，−２）
＝（１７４，７６，９３）
図２０の最下段には、ステーションＳＴ１およびＳＴ２の位置データが記載されている。得られた位置データは、運行管理装置５０の位置ＤＢ５３に登録され得る。
図２１は、個体差データを利用したステーションの位置データ登録処理の手順を示すフローチャートである。取得処理を行う主体は運行管理装置５０のＣＰＵ５１である。
ステップＳ３０において、ＣＰＵ５１は、登録対象のステーションＳＴｋのポーズデータ（ｘｋ，ｙｋ，θｋ）を取得する。ここでは、ＡＧＶ１０ｐがステーションＳＴｋにおいてポーズデータを出力したとする。
ステップＳ３１において、ＣＰＵ５１は、個体差ＤＢ５７からＡＧＶ１０ｐの個体差データ（ｘｐ，ｙｐ，θｐ）を読み出す。
ステップＳ３２において、ＣＰＵ５１は、ステーションＳＴｋのポーズデータから個体差の影響を除去したデータ（ｘｋ−ｘｐ，ｙｋ−ｙｐ，θｋ−θｐ）を生成する。
ステップＳ３３において、ＣＰＵ５１は、得られたデータ（ｘｋ−ｘｐ，ｙｋ−ｙｐ，θｋ−θｐ）をステーションＳＴｋの位置データとして位置ＤＢ５３に登録する。
上述の説明では、位置の座標値および姿勢の角度値の組を例示して説明したが、本開示では姿勢の角度値を含めることは必須ではない。位置の座標値のみを処理および登録の対象としてもよい。
また、個体差データは、１つのポーズデータのみから生成される必要はない。同じＡＧＶ１０に、同じ位置および姿勢でセンシングを複数回行わせ、複数個のポーズデータを出力させ、得られた複数個のポーズデータの平均値を利用して個体差データを生成してもよい。
また、個体差データは経時変化する可能性がある。そのため、運行管理装置５０は、個体差データを定期的に、または管理者から指示された任意のタイミングで更新してもよい。
上述の実施形態の説明では、一例として二次元空間（床面）を走行するＡＧＶを挙げた。しかしながら本開示は三次元空間を移動する移動体、たとえば飛行体（ドローン）、にも適用され得る。ドローンが飛行しながら三次元空間地図を作成する場合には、二次元空間を三次元空間に拡張することができる。
上記の包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または記録媒体によって実現されてもよい。あるいは、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、および記録媒体の任意な組み合わせによって実現されてもよい。
本開示の運行管理装置および移動体管理システムは、工場、倉庫、建設現場、物流、病院などで荷物、部品、完成品などの物の移動および搬送に好適に利用され得る。
１・・・ユーザ、２ａ、２ｂ・・・アクセスポイント、１０・・・ＡＧＶ（移動体）、１１ａ、１１ｂ・・・駆動輪（車輪）、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ・・・キャスター、１２・・・フレーム、１３・・・搬送テーブル、１４・・・走行制御装置、１４ａ・・・マイコン、１４ｂ・・・メモリ、１４ｃ・・・記憶装置、１４ｄ・・・通信回路、１４ｅ・・・測位装置、１６ａ、１６ｂ・・・モータ、１５・・・レーザレンジファインダ、１７ａ、１７ｂ・・・モータ駆動回路、２０・・・端末装置（タブレットコンピュータなどのモバイルコンピュータ）、５０・・・運行管理装置、５１・・・ＣＰＵ、５２・・・メモリ、５３・・・位置データベース（位置ＤＢ）、５４・・・通信回路、５５・・・地図データベース（地図ＤＢ）、５６・・・画像処理回路、１００・・・移動体管理システム

Claims (16)

  1. 自律走行可能な、第１移動体および第２移動体を含む複数の移動体の運行を管理する運行管理装置であって、
    前記第１移動体および前記第２移動体の各々は、
    同一の地図データを記憶するメモリと、
    周囲の空間をセンシングしてセンサデータを出力するセンサと、
    前記センサデータを前記地図データと照合し、位置および姿勢を示すポーズデータを出力する測位装置と、
    外部と通信する通信回路と
    を有しており、
    前記運行管理装置は、
    前記第１移動体および前記第２移動体と通信する通信インタフェース装置と、
    演算回路と、
    記憶装置と
    を備え、
    前記演算回路は、
    前記通信インタフェース装置を介して、前記第１移動体および前記第２移動体の各々が、空間内の同一の位置において同一の姿勢でセンシングして出力したポーズデータを受信し、
    前記第１移動体から受信したポーズデータと前記第２移動体から受信したポーズデータとの差分である個体差データを算出し、
    前記個体差データを前記記憶装置に格納する、
    運行管理装置。
  2. 前記演算回路は、
    前記第１移動体に、空間内の所定の位置の座標および前記所定の位置における姿勢を指定する指令を送信し、
    前記第２移動体に、空間内の所定の位置の座標および前記所定の位置における姿勢として、前記個体差データによって補正した座標および姿勢を指定する、請求項１に記載の運行管理装置。
  3. 前記演算回路は、前記通信インタフェース装置を介して、前記第２移動体に前記個体差データを送信し、
    前記運行管理装置が、前記第１移動体および前記第２移動体の各々に、空間内の所定の位置および前記所定の位置における姿勢を指定する指令を送信するときにおいて、
    前記演算回路は、前記第１移動体および前記第２移動体の各々に、前記所定の位置の座標および前記姿勢を指定する指令を送信する、請求項１に記載の運行管理装置。
  4. 前記ポーズデータは、座標値および移動体の姿勢を示す角度値の組であり、
    前記演算回路は、前記座標値および角度値の各々について、前記差分を算出する、請求項１から３のいずれかに記載の運行管理装置。
  5. 前記演算回路は、前記差分を算出する処理を複数回実行し、複数の差分の平均値を前記個体差データとして算出する、請求項１から３のいずれかに記載の運行管理装置。
  6. 前記演算回路は、予め定められた期間を経過すると、前記個体差データを更新する、請求項１から５のいずれかに記載の運行管理装置。
  7. 前記第１移動体および前記第２移動体の各々は、空間内の予め定められた位置であるステーションにおいて、同一の姿勢でセンシングして前記ポーズデータを出力する、請求項１から６のいずれかに記載の運行管理装置。
  8. 前記ステーションには、固定された位置に治具が設けられており、
    前記治具を用いて前記第１移動体および前記第２移動体の各々を固定することにより、前記第１移動体および前記第２移動体の各々は同一の位置で同一の姿勢を維持することが可能であり、
    前記演算回路は、前記治具によって前記同一の位置で前記同一の姿勢を維持する前記第１移動体および前記第２移動体の各々がセンシングして出力したポーズデータを受信する、請求項７に記載の運行管理装置。
  9. 自律走行可能な、第１移動体および第２移動体を含む複数の移動体の運行を管理する運行管理装置であって、
    前記第１移動体および前記第２移動体の各々は、
    同一の地図データを記憶するメモリと、
    周囲の空間をセンシングしてセンサデータを出力するセンサと、
    前記センサデータを前記地図データと照合し、位置および姿勢を示すポーズデータを出力する測位装置と、
    外部と通信する通信回路と
    を有しており、
    前記運行管理装置は、
    前記第１移動体および前記第２移動体と通信する通信インタフェース装置と、
    前記第１移動体および前記第２移動体の各々の個体差データを記憶した記憶装置と、
    演算回路と
    を備え、
    前記個体差データは、前記第１移動体および前記第２移動体の各々が、空間内の同一の位置において同一の姿勢でセンシングして出力したポーズデータに基づいて予め作成されたデータであって、
    前記第１移動体の個体差データは、前記第１移動体のポーズデータであり、
    前記第２移動体の個体差データは、前記第１移動体から受信したポーズデータと前記第２移動体から受信したポーズデータとの差分であり、
    前記第１移動体が前記空間内の第１位置においてセンシングして第１ポーズデータを出力し、前記第２移動体が前記空間内の第２位置においてセンシングして第２ポーズデータを出力したときにおいて、
    前記演算回路は、前記第２ポーズデータに含まれる位置のデータおよび前記第２移動体の個体差データに基づいて得られたデータを、前記第２位置の座標値として前記記憶装置に記憶する、
    運行管理装置。
  10. 前記演算回路は、前記第２ポーズデータに含まれる位置の座標値から前記第２移動体の個体差データに含まれる位置の座標値を減算して得られたデータを、前記第２位置の座標値として前記記憶装置に記憶する、請求項９に記載の運行管理装置。
  11. 前記ポーズデータはセンシングを行った位置の座標値および移動体の姿勢を示す角度値の組であり、
    前記第２移動体の個体差データは、前記座標値および前記角度値の各々について算出された差分値であり、
    前記演算回路は、前記第２ポーズデータに含まれる角度値を前記第２移動体の角度値の差分値から減算して、前記第２位置に関連付けて前記記憶装置にさらに記憶する、請求項９または１０に記載の運行管理装置。
  12. 前記演算回路は、前記第１ポーズデータに含まれる位置のデータを、前記第１位置の座標値として前記記憶装置にさらに記憶する、請求項９から１１のいずれかに記載の運行管理装置。
  13. 前記ポーズデータは座標値および移動体の姿勢を示す角度値の組であり、
    前記第２移動体の個体差データは、前記座標値および前記角度値の各々について算出された差分値であり、
    前記演算回路は、
    前記第１ポーズデータに含まれる角度値を、前記第１位置に関連付けて前記記憶装置にさらに記憶し、
    前記第２ポーズデータに含まれる角度値を前記第２移動体の角度値の差分値から減算して、前記第２位置に関連付けて前記記憶装置にさらに記憶する、請求項１２に記載の運行管理装置。
  14. 前記演算回路は、前記第２移動体に、前記第２位置の座標および前記第２位置における姿勢として、前記個体差データによって補正した座標および姿勢を指定する、請求項１１または１３に記載の運行管理装置。
  15. 前記演算回路は、前記第１移動体に、前記記憶装置に記憶された前記第２位置の座標値、および、前記座標値に関連付けられた角度値を送信する、請求項１４に記載の運行管理装置。
  16. 前記演算回路は、前記通信インタフェース装置を介して、前記第２移動体に前記個体差データを送信し、
    前記運行管理装置が、前記第１移動体および前記第２移動体の各々に、前記第２位置および前記第２位置における姿勢を指定する指令を送信するときにおいて、
    前記演算回路は、前記第１移動体および前記第２移動体の各々に、前記第２位置の座標および前記姿勢を指定する指令を送信する、請求項１１または１３に記載の運行管理装置。
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