TW201923500A

TW201923500A - 移動機器人之控制系統及移動機器人之控制方法

Info

Publication number: TW201923500A
Application number: TW107130657A
Authority: TW
Inventors: 北野齊; 內藤隆
Original assignee: 日商Ｔｈｋ股份有限公司
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2019-06-16
Also published as: JP7045829B2; JP2019079276A; WO2019082502A1

Abstract

本發明之課題在於簡化系統構成而謀取成本削減，並可提高定位精度。

本發明之解決手段之移動機器人1之控制系統係具備：驅動部11，其變更移動機器人1之移動速度及行進方向；第一檢測部121、122，其檢測沿達目標地點前之移動路徑而配置複數個之第一被檢測體2；第二檢測部124，其檢測顯示移動機器人1之在目標地點之停止位置的至少一個第二被檢測體4；及控制部13，其控制其等構件。控制部13係當移動機器人1開始朝目標地點移動時執行使用檢測第一被檢測體2之第一檢測部121、122之驅動部11之驅動控制，當移動機器人1到達相對於目標地點而預先設定之既定距離時切換為使用檢測第二被檢測體4之第二檢測部124之驅動部11之停止控制。

Description

移動機器人之控制系統及移動機器人之控制方法

本發明係關於一種移動機器人之控制系統、及移動機器人之控制方法。

自習知以來，為了對自主移動之移動機器人進行導航，會使用信標(beacon)等之發射器。例如，作為移動機器人之清潔機器人，係根據自設於充電器之信標發射之信號，進行朝充電器移動而自充電器接收電力供給之動作。此外，下述專利文獻1記載之移動作業機器人，係根據自信標發射之信號，檢測作為基準之位置來控制移動。

此種之移動機器人，近年來其應用範圍不斷擴大。例如，工廠內、物流倉庫等中使用之無人搬運車、或設施、大廳、機場等之公共設施內之服務機器人，係應用移動機器人之一例。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開2002-073170號公報

然而，使用信標等發射器之移動機器人之控制系統，由於隨著移動機器人之應用範圍擴大，信標之設置數也相應增加，進而需要複雜之運用控制，因此會變成非常高價之系統。作為對策雖然可考慮減少信標數以圖削減成本，但若信標之間的距離變長，信標檢測感測器之分辨能力會降低，因而存在有移動機器人之停止位置精度降低之課題。

本發明係鑑於上述習知技術中存在之課題而完成者，其目的在於提供一種移動機器人之控制系統、及移動機器人之控制方法，其藉由提出使信標導航與引導線導航組合之控制系統及控制方法，可簡化系統構成而謀取成本削減，並可提高定位精度。

本發明之移動機器人之控制系統，其特徵在於具備：驅動部，其變更移動機器人之移動速度及行進方向；第一檢測部，其檢測沿達目標地點前之移動路徑而配置複數個之第一被檢測體；第二檢測部，其檢測顯示移動機器人之在目標地點之停止位置的至少一個第二被檢測體；及控制部，其取得藉由上述第一檢測部檢測出之距上述第一被檢測體之距離及方向，計算出至上述第一被檢測體之距離及方向滿足預先設定之關係之行進方向，根據計算出之行進方向對上述驅動部進行驅動控制，並取得藉由上述第二檢測部檢測出之第二被檢測體之形狀資訊，當檢測出上述第二被檢測體所示之停止位置時對上述驅動部進行停止控制；上述控制部係當上述移動機器人開始朝目標地點移動時執行使用檢測上述第一被檢測體之上述第一檢測部之上述驅動部之驅動控制，當上述移動機器人到達相對於目標地點而預先設定之既定距離時切換為使用檢測上述第二被檢測體之上述第二檢測部之上述驅動部之停止控制。

此外，本發明之移動機器人之控制方法，該移動機器人係具備：驅動部，其變更移動機器人之移動速度及行進方向；第一檢測部，其檢測沿達目標地點前之移動路徑而配置複數個之第一被檢測體；及第二檢測部，其檢測顯示移動機器人之在目標地點之停止位置的至少一個第二被檢測體；該移動機器人之控制方法之特徵在於，執行包含以下步驟之處理：第1步驟，取得藉由上述第一檢測部檢測出之距上述第一被檢測體之距離及方向；第2步驟，計算出至上述第一被檢測體之距離及方向滿足預先設定之關係之行進方向；第3步驟，根據計算出之行進方向對上述驅動部進行驅動控制；第4步驟，取得藉由上述第二檢測部檢測出之第二被檢測體之形狀資訊；及第5步驟，當檢測出上述第二被檢測體所示之停止位置時對上述驅動部進行停止控制；進而，當上述移動機器人開始朝目標地點移動時執行使用檢測上述第一被檢測體之上述第一檢測部之上述驅動部之驅動控制，當上述移動機器人到達相對於目標地點而預先設定之既定距離時切換為使用檢測上述第二被檢測體之上述第二檢測部之上述驅動部之停止控制。

根據本發明，可提供一種移動機器人之控制系統、及移動機器人之控制方法，其藉由提出使信標導航與引導線導航組合之控制系統及控制方法，可簡化系統構成而謀取成本削減，並可提高定位精度。

1‧‧‧移動機器人

2、2-1、2-2、2-m、2-(m+1)‧‧‧信標(第一被檢測體)

3、3-1、3-2‧‧‧邊界

4‧‧‧引導線膠帶(第二被檢測體)

11‧‧‧驅動部

12‧‧‧信標‧引導線檢測部

13‧‧‧控制部

41‧‧‧直線導引形狀部

42‧‧‧正交停止形狀部

43‧‧‧斜線部

111、112‧‧‧驅動輪

113、114‧‧‧馬達

115‧‧‧馬達控制部

121、122‧‧‧紅外線感測器(第一檢測部)

123‧‧‧運算部

124、124a、124b‧‧‧引導線檢測感測器(第二檢測部)

131‧‧‧移動路徑記憶部

132‧‧‧信標‧引導線選擇部

133‧‧‧驅動控制部

136‧‧‧通過位置運算部

137‧‧‧修正角運算部

138‧‧‧指令值運算部

Ppass‧‧‧位置

Vref‧‧‧並進速度指令值

x‧‧‧計算出之信標通過距離

y‧‧‧計算出之至信標旁之距離

Z‧‧‧自信標檢測部輸出之距離

Xref‧‧‧信標通過距離設定值

θ‧‧‧自信標檢測部輸出之方向

ωref‧‧‧移動機器人角速度指令值

ωr'‧‧‧右車輪之角速度測定值

ωl'‧‧‧左車輪之角速度測定值

ωr‧‧‧右車輪之角速度指令

ωl‧‧‧左車輪之角速度指令

△θ‧‧‧修正角

圖1為顯示本實施形態之移動機器人之移動例之圖。

圖2為顯示本實施形態之移動機器人之構成例之方塊圖。

圖3為顯示本實施形態之控制部之構成例之方塊圖。

圖4為顯示記憶於本實施形態之移動路徑記憶部之表格之一例之圖。

圖5為顯示根據本實施形態之驅動控制部之信標資訊之控制之構成例之方塊圖。

圖6為顯示於本實施形態之驅動控制部中計算出之修正角△θ之圖。

圖7為說明本實施形態之移動機器人之停止控制之圖。

圖8為顯示本實施形態之控制部之控制處理內容之流程圖。

圖9為顯示於移動機器人移動之通道上存在交叉點之情況之信標與引導線膠帶之配置例之圖。

圖10為顯示於移動機器人移動之通道上存在交叉點之情況之信標與引導線膠帶之配置例之圖。

圖11為顯示引導線膠帶之多種多樣之形態例之圖。

圖12為顯示引導線膠帶之多種多樣之形態例之圖。

以下，使用圖式對用以實施本發明之較佳實施形態進行說明。再者，以下之實施形態，並非限制各請求項之發明者，此外，實施形態中說明之全部特徵組合，並不一定為發明之解決手段所必須。

圖1為顯示本實施形態之移動機器人1之移動例之圖。移動機器人1，係檢測沿規定通道之邊界3(3-1、3-2)而配置之作為第一被檢測體之信標2(2-1、2-2)，且根據檢測出之信標2之位置，一面與邊界3保持一定之距離一面朝目的地點移動。對作為發射器之信標2分配有獨立辨識每個信標之信標ID。信標2例如為發射紅外線之信號之信號發射源，該紅外線之信號包含顯示信標ID之信號，且藉由該紅外線之信號之周期變化而被顯示。規定通道之邊界3，例如為牆壁、隔壁或白線等。

此外，若移動機器人1到達預先設定之停止位置附近，則進行自信標導航控制朝引導線導航控制之切換，其中該信標導航控制，係根據自信標2發射之信號而移動之導航控制，該引導線導航控制，係檢測配置於通道上之作為第二被檢測體之引導線膠帶4，且根據檢測出之引導線膠帶4之形狀資訊而在目標地點進行停止之導航控制。引導線膠帶4，例如為磁帶等，其形狀被構成為大致T字形。

於圖1所示之移動例中，移動機器人1係與相對於移動機器人1之行進方向而靠左側之邊界3-1保持一定之距離進行移動。為了與邊界3-1保持一定之距離Xref，移動機器人1取得檢測出之相距信標2-1之距離Z及方向θ，然後計算出距離Z及方向θ滿足預先設定之條件之行進方向。移動機器人1係朝計算出之行進方向移動。方向θ係移動機器人1之行進方向與檢測出之信標2-1之方向所夾之夾角。滿足預先設定之條件之行進方向，係方向θ成為arcsin(Xref/Z)之行進方向。若至信標2-1之距離Z接近預先設定之切換臨限值，則移動機器人1將目標切換成信標2-2進行移動。在此，將距離移動機器人1之距離較切換臨限值更近之範圍稱為切換範圍。

此外，於圖1所示之移動例中，移動機器人1係以於信標2-2之附近位置停止之方式設定，且利用配置於信標2-2附近之引導線膠帶4，執行移動機器人1之停止。由於移動機器人1可以辨識至信標2-1之距離Z，因此可根據該距離Z執行自信標導航控制朝引導線導航控制之切換。引導線膠帶4係由沿移動機器人之移動方向延伸之直線導引形狀部41、及與該直線導引形狀部41正交之方向之正交停止形狀部42構成，藉此被形成為大致T字形，移動機器人1係藉由檢測直線導引形狀部41而進行根據引導線導航控制之移動，且藉由檢測正交停止形狀部42而進行移動機器人1之停止。

其次，參照圖2對本實施形態之移動機器人1之具體構成例進行說明。其中，圖2為顯示本實施形態之移動機器人1之構成例之方塊圖。本實施形態之移動機器人1，具備驅動部11、信標‧引導線檢測部12及控制部13。

驅動部11具備驅動輪111、112、馬達113、114及馬達控制部115。驅動輪111係相對於移動機器人1之行進方向而配置於左側。驅動輪112係相對於移動機器人1之行進方向而配置於右側。馬達113係根據馬達控制部115之控制而使驅動輪111旋轉。馬達114係根據馬達控制部115之控制而使驅動輪112旋轉。馬達控制部115係根據自控制部13輸入之分別用於馬達113、114之角速度指令值，對馬達113、114供給電力。

馬達113、114係以根據馬達控制部115供給之電力之角速度而進行旋轉，藉此使移動機器人1前進或後退。此外，藉由使馬達113、114之角速度產生速度差，以改變移動機器人1之行進方向。例如，藉由在前進時使左側之驅動輪111之角速度大於右側之驅動輪112之角速度，移動機器人1一面右旋轉一面移動。此外，藉由使驅動輪111、112分別朝相反方向旋轉，移動機器人1位置不改變地進行旋轉。再者，為了使移動機器人1之姿勢穩定，移動機器人1也可具有驅動輪111、112以外之車輪。

信標‧引導線檢測部12，具備第一檢測部即作為信標檢測部之紅外線感測器121、122、運算部123、及第二檢測部即作為引導線檢測部之引導線檢測感測器124。紅外線感測器121，係安裝於移動機器人1之前面左側，檢測自位於移動機器人1之前面側之信標2發射之紅外線之信號。紅外線感測器122，係安裝於移動機器人1之前面右側，檢測自位於移動機器人1之前面側之信標2發射之紅外線之信號。紅外線感測器121、122，係相對於通過移動機器人1之中心之正面方向之直線而被對稱地安裝於移動機器人1之框體。紅外線感測器121、122，例如使用組合紅外線濾波器而成之攝影元件。藉由檢測由紅外線感測器121、122攝影之圖像之亮度變化來檢測信標2。

引導線檢測感測器124，例如被安裝於移動機器人1之前面之中央位置，檢測位於移動機器人1之移動方向前方側並且隨著移動機器人1之移動而位於移動機器人1之下方之引導線膠帶4。引導線檢測感測器124，例如採用磁性感測器，此外，可藉由將引導線膠帶4設為磁性膠帶，而由引導線檢測感測器124進行引導線膠帶4之檢測。此外，例如，可由2個磁性感測器構成引導線檢測感測器124，且藉由於移動機器人1之前面之中央位置上左右橫向排列地隔著既定間隔配置其等2個磁性感測器，可把握由大致T字形形成之引導線膠帶4之形狀資訊。亦即，引導線膠帶4之直線導引形狀部41，係藉由2個磁性感測器中的任一個來檢測，並且，引導線膠帶4之正交停止形狀部42，係藉由2個磁性感測器中的兩者來檢測，從而可檢測作為移動機器人1之停止位置而設定之引導線膠帶4之正交停止形狀部42。

運算部123係根據藉由一個紅外線感測器121攝影之圖像中之目標之信標2之位置、與藉由另一個紅外線感測器122攝影之圖像中之目標之信標2之位置之差，計算出自移動機器人1至信標2之距離Z及角度θ。於藉由紅外線感測器121、122攝影之圖像中包含有自複數個信標2發射之信號之情況，運算部123檢測作為目標之信標2之信標ID，計算出至作為目標之信標2之距離Z及角度θ。信標ID之檢測，例如藉由於依時序連續之圖像中檢測與信標ID對應之信號之周期變化而進行。運算部123係將包含計算出之距離Z及方向θ與信標ID之信標資訊朝控制部13輸出。計算出之距離Z，係相距連結紅外線感測器121與紅外線感測器122之線段上之中心之距離。若以連結紅外線感測器121與紅外線感測器122之線段相對於移動機器人1之行進方向而正交之方式安裝紅外線感測器121、122，可減輕運算部123之運算負擔。

此外，運算部123係計算出可根據藉由引導線檢測感測器124檢測之引導線膠帶4之檢測結果而進行判斷之引導線膠帶4之形狀資訊，且將該引導線膠帶4之形狀資訊朝控制部13輸出。

控制部13係根據自信標‧引導線檢測部12取得之信標資訊及引導線膠帶4之形狀資訊，控制驅動部11。圖3為顯示本實施形態之控制部13之構成例之方塊圖。本實施形態之控制部13，具備移動路徑記憶部131、信標‧引導線選擇部132及驅動控制部133。於移動路徑記憶部131預先記憶有包含與沿移動機器人1之移動路徑配置之複數個信標2相關之屬性資訊之表格。信標‧引導線選擇部132，係根據記憶於移動路徑記憶部131之表格，將作為目標之信標2之信標ID朝信標‧引導線檢測部12輸出。信標‧引導線選擇部132，根據自信標‧引導線檢測部12輸入之信標資訊，判定是否切換作為目標之信標2。於切換作為目標之信標2之情況下，信標‧引導線選擇部132自表格中選擇作為現在之目標之信標2之下一個信標2。

此外，信標‧引導線選擇部132，係根據自信標‧引導線檢測部12取得之信標資訊，判定是否執行自信標導航控制朝引導線導航控制之切換，於判定為執行自信標導航控制朝引導線導航控制之切換之情況下，對信標‧引導線檢測部12傳送切換指令。

驅動控制部133，係根據自信標‧引導線檢測部12輸出之信標資訊及引導線膠帶4之形狀資訊，自記憶於移動路徑記憶部131之表格中讀取屬性資訊及控制資訊。屬性資訊係關於作為目標之信標2之資訊。控制資訊係顯示與作為目標之信標2鏈結之控制之資訊。與信標2鏈結之控制，例如為於顯示行進方向之變更之信標2附近進行迴旋之控制等。

驅動控制部133係根據信標資訊、屬性資訊及控制資訊，對驅動部11進行驅動控制。此外，驅動控制部133，在根據自信標‧引導線檢測部12取得之引導線膠帶4之形狀資訊，檢測出移動機器人1之停止位置即引導線膠帶4之正交停止形狀部42時，對驅動部11進行停止控制。

圖4為顯示記憶於本實施形態之移動路徑記憶部131 之表格之一例之圖。表格具備「信標ID」、「通道距離」、「設置側」、「方向轉換」、及「最終信標」之項目之列。各行係每個信標2存在之屬性資訊。表格中之各行，係以移動機器人1沿移動路徑移動時通過之信標2之順序排列。於「信標ID」之列中，包含有與行對應之信標2之信標ID。於「通道距離」之列中，包含有顯示移動機器人1之移動路徑與對應行之信標2相隔多少距離之距離資訊。通道距離係作為正值而被設定之值，且是顯示自作為對象之信標2至移動機器人1之移動路徑之距離之值。此外，於本實施形態中，通道距離顯示自信標2至位於相對於移動機器人1之移動路徑上之移動方向而大致正交之方向之目標地點為止之距離。

「設置側」之列中，包含有顯示在移動機器人1沿移動路徑移動之情況下與行對應之信標2是被配置於移動機器人1之右側或左側之哪一側之資訊。「方向轉換」之列中，包含有當移動機器人1相對於與行對應之信標2而接近至預先設定之距離或切換臨限值時顯示移動機器人1之行進方向之變更之旋轉資訊。於旋轉資訊為0度之情況，顯示無移動機器人1之行進方向之變更。於旋轉資訊為0度以外之情況，將移動機器人1之行進方向順時針或逆時針變更旋轉資訊顯示之角度量。「最終信標」之列中，包含有顯示與行對應之信標2是否為位於移動路徑上之目標地點附近之信標2之資訊。於圖4所示之表格中，顯示例如具有信標ID「M」之信標2為目標地點附近之信標之情況。於該例之情況下，顯示目標地點附近之信標2係一個，且於具有該信標ID「M」之信標2之附近、或自具有信標ID「M」之信標2分離了預先設定之既定距離之場所，配置有顯示停止位置之引導線膠帶4。

圖5為顯示根據本實施形態之驅動控制部133之信標資訊之控制之構成例之方塊圖。驅動控制部133具備通過位置運算部136、修正角運算部137、及指令值運算部138。通過位置運算部136，係輸入信標資訊包含之至信標2之距離Z及方向θ。通過位置運算部136，係根據距離Z及方向θ，計算以現在之移動機器人1之行進方向移動且最接近信標2時之至信標2之距離x、及最接近信標2前之移動距離y。移動機器人1最接近信標2時之位置，係相對於自移動機器人1之位置朝行進方向延伸之移動直線而正交之直線且為通過信標2之位置之直線與移動直線之交點。距離x可以(Z‧sinθ)而獲得。移動距離y可以(Z‧cosθ)而獲得。距離x也稱為信標通過距離。此外，移動距離y也稱為到達信標旁之距離。

修正角運算部137，係輸入自通道之邊界至移動路徑間之距離Xref減去距離x而獲得之差值△X及移動距離y。修正角運算部137，根據差值△X及移動距離y，計算出相對於移動機器人1之行進方向之修正角△θ。具體而言，修正角運算部137，係將以arctan(△X/y)獲得之值作為修正角△θ。

指令值運算部138，係輸入並進速度指令值Vref、角速度指令值ωref、角速度之測定值ωl'、ωr'、及修正角△θ。並進速度指令值Vref，係對移動機器人1之並進速度之指令值(目標值)。角速度指令值ωref，係以行進方向作為基準朝順時針方向或逆時針方向變更行進方向時之角速度。角速度指令值ωref，可將順時針方向之變化量設定為正值，也可將逆時針方向之變化量設定為正值。角速度之測定值ωl'、ωr'，係藉由分別設定於馬達113、114之編碼器所測定之角速度。指令值運算部138，根據並進速度指令值Vref、角速度指令值ωref、角速度之測定值ωl'、ωr'、及修正角△θ，一面使移動機器人1以並進速度指令值Vref及角速度指令值ωref移動，一面計算出使行進方向變更修正角△θ之角速度指令值ωl、ωr。指令值運算部138，係將計算出之角速度指令值ωl、ωr朝驅動部11輸出。

圖6為顯示於本實施形態之驅動控制部133中計算之修正角△θ之圖。藉由信標‧引導線檢測部12檢測被配置於邊界3-1上之信標2，可獲得自移動機器人1至信標2之距離Z、及信標2以移動機器人1之行進方向為基準而處在之位置上之方向θ。通過位置運算部136，係根據距離Z及方向θ計算出距離x及移動距離y。移動機器人1為了通過自沿移動路徑配置之信標2離開一定之距離Xref之位置Ppass，需要變更行進方向。位置Ppass係根據信標2之屬性資訊中的顯示「設置側」之資訊而定。圖6顯示信標2被設定於移動路徑之左側之情況。

於圖6所示之例子中，若移動機器人1維持現在之行進方向而移動，則移動機器人1會通過自位置Ppass偏離了差值△X之位置。因此，修正角運算部137，根據差值△X及移動距離y，計算出相對於行進方向之修正角△θ。指令值運算部138，一面使移動機器人1以並進速度指令值Vref及角速度指令值ωref移動，一面計算出用以使行進方向朝逆時針方向變更修正角△θ之角速度指令值ωl、ωr，而控制驅動部11。如此，藉由驅動控制部133控制驅動部11，可使移動機器人1在被界定於自通道之邊界3-1間隔一定之距離Xref之位置之移動路徑上移動。

再者，於圖6所示之例子中，說明了信標2被配置於邊界3-1上之情況。然而，於不能將信標2配置於邊界3上之情況，可將配置有信標2之位置與邊界3之差值作為通道距離(D₁、D₂、...、D_M)而記憶於表格中。該情況下，修正角運算部137，在計算修正角△θ時，使用通道距離對距離Xref或差值△X之任一者進行修正。

若移動機器人1藉由以上說明之驅動控制方法沿移動路徑移動，則最終當移動機器人1接近目標位置近旁之具有信標ID「M」之信標2之附近時，執行停止控制。圖7為說明本實施形態之移動機器人1之停止控制之圖。於圖7所示之例子中，當移動機器人1接近目標位置近旁之具有信標ID「M」之信標2之附近，且移動機器人1位於已被分離預先設定之既定距離之位置上時，自控制部13對信標‧引導線檢測部12傳送切換指令。於接收了該切換指令之信標‧引導線檢測部12中，引導線檢測感測器124進行作業，開始藉由引導線檢測感測器124進行之引導線膠帶4之檢測。

於圖7所示之例子中，引導線檢測感測器124係左右設置2個，藉由該2個引導線檢測感測器124a、124b，首先執行沿移動機器人之移動方向延伸之直線導引形狀部41之檢測。若2個引導線檢測感測器124a、124b中的任一個於既定時間內或既定移動距離內檢測到直線導引形狀部41，則判定為朝引導線導航控制之切換被有效執行，本實施形態之系統繼續引導線導航控制下之作業。另一方面，於2個引導線檢測感測器124a、124b中的任一個在既定時間內或既定移動距離內皆不能檢測出直線導引形狀部41之情況下，則估計已成為異常狀態，因而執行本實施形態之系統之作業停止。此時，為了將系統之作業停止通知管理者，也可發出警告等警報。

此外，於圖7所示之例子中，若2個引導線檢測感測器124a、124b中的任一個檢測到直線導引形狀部41，藉由控制部13對驅動部11之馬達控制部115發出指令，移動機器人1以直線導引形狀部41位於2個引導線檢測感測器124a、124b之間的方式繼續移動。然後，若2個引導線檢測感測器124a、124b之兩者檢測出引導線膠帶4之正交停止形狀部42，則控制部13判斷移動機器人1已到達停止位置，對驅動部11之馬達控制部115發出停止指令，移動機器人1在作為停止目標之位置上停止。

如上述，於本實施形態中，由於執行自信標導航控制朝引導線導航控制之切換，因此，例如即使為了削減成本而減少信標數，仍不會對被要求停止位置精度之引導線導航控制產生影響，因此可實現一種能簡化系統構成而謀取成本削減，並能提高定位精度之移動機器人之控制系統。此外，例如，關於移動機器人1之移動速度，於信標導航控制中實施高速移動，於引導線導航控制中實施低速移動，藉此，可實現更有效率之控制系統。

其次，使用圖8對本實施形態之移動機器人1之控制系統中之具體處理內容進行說明。圖8為顯示本實施形態之控制部13之控制處理內容之流程圖。

移動機器人1之移動開始後，信標‧引導線選擇部132，將作為目標之信標2之信標ID朝信標‧引導線檢測部12輸出。於初始狀態下，信標‧引導線選擇部132，會將記憶於表格中之最初之行之信標ID選擇為目標之信標2之信標ID。信標‧引導線檢測部12，判定能否檢測目標之信標2(步驟S101)。

於不能檢測信標2之情況下(步驟S101中NO)，信標‧引導線檢測部12，輸出顯示不能檢測信標2之情況之錯誤信號。驅動控制部133根據錯誤信號使驅動部11停止驅動輪(步驟S121)。信標‧引導線選擇部132，根據錯誤信號將顯示不能檢測信標2之情況之錯誤資訊朝外部輸出(步驟S122)，然後結束移動控制處理。再者，錯誤資訊之輸出，係使用移動機器人1具備之輸出裝置例如揚聲器或顯示器而進行。

於步驟S101中，於能檢測信標2之情況下(步驟S101中YES)，信標‧引導線選擇部132及驅動控制部133，自信標‧引導線檢測部12取得信標資訊(步驟S102)。信標‧引導線選擇部132根據表格判定藉由信標資訊顯示之信標2是否為最終信標(步驟S103)。

於步驟S103中，於信標2不是最終信標之情況下(步驟S103中NO)，驅動控制部133判定至藉由信標資訊顯示之信標2之距離Z是否在切換範圍內(步驟S104)。於至信標2之距離Z不在切換範圍內之情況(步驟S104中NO)，驅動控制部133將處理移至步驟S108。

於步驟S104中，於至信標2之距離Z在切換範圍內之情況下(步驟S104中YES)，驅動控制部133，根據表格判定於信標2之屬性資訊內是否具有方向轉換之指示(步驟S105)。於無方向轉換之指示之情況(步驟S105中NO)，驅動控制部133將處理移至步驟S107。

於具有方向轉換之指示之情況下(步驟S105中YES)，驅動控制部133，自表格中取得信標2之旋轉資訊，對驅動部11進行將移動機器人1之行進方向變更旋轉資訊所示之角度之控制(步驟S106)。信標‧引導線選擇部132，自表格中取得作為現在目標之信標2之下一目標之信標2之信標ID。信標‧引導線選擇部132，藉由將取得之信標ID之信標2朝信標‧引導線檢測部12輸出，將取得之信標ID之信標2選擇為新的目標(步驟S107)，然後使處理返回步驟S101。

於步驟S108中，修正角運算部137，判定根據自信標‧引導線檢測部12取得之信標資訊而計算出之差值△X是否在容許範圍內(步驟S108)。對差值△X之容許範圍，係根據對移動機器人1要求之移動之精度、信標‧引導線檢測部12中之信標2之檢測精度、馬達113、114之控制中之精度等而預先設定。於差值△X不在容許範圍內之情況下(步驟S108中NO)，修正角運算部137，根據差值△X計算修正角△θ(步驟S109)。於差值△X在容許範圍內之情況下(步驟S108中YES)，修正角運算部137將修正角△θ設定為0(步驟S110)。

指令值運算部138，取得驅動驅動輪111、112之馬達113、114之各個之角速度之測定值ωl'、ωr'(步驟S111)。指令值運算部138，根據並進速度指令值Vref、角速度指令值ωref、角速度之測定值ωl'、ωr'、及修正角△θ，計算出對馬達113、114之角速度指令值ωl、ωr(步驟S112)。指令值運算部138將角速度指令值ωl、ωr朝驅動部11輸出(步驟S113)，然後使處理返回步驟S101。

於步驟S103中，於信標2為最終信標之情況下(步驟S103中YES)，驅動控制部133判定至藉由信標資訊顯示之信標2之距離Z是否在切換範圍內(步驟S131)。於至信標2之距離Z不在切換範圍內之情況(步驟S131中NO)，驅動控制部133將處理移至步驟S108，再次執行自步驟S108至步驟S113、進而自步驟S101至步驟S102之處理。

於步驟S131中，於至信標2之距離Z在切換範圍內之情況下(步驟S131中YES)，控制部13對信標‧引導線檢測部12傳送切換指令，於收到該切換指令之信標‧引導線檢測部12中，引導線檢測感測器124進行作業，開始藉由引導線檢測感測器124進行之引導線膠帶4之檢測(步驟S132)。

藉由步驟S132，構成引導線檢測感測器124之2個引導線檢測感測器124a、124b進行作業，於2個引導線檢測感測器124a、124b中的任一個在既定時間內或既定移動距離內不能檢測出直線導引形狀部41之情況下(步驟S133中NO)，一直到能藉由2個引導線檢測感測器124a、124b檢測出引導線膠帶4為止，反復地進行自步驟S133之NO返回步驟S132之處理。再者，例如，於反復地持續執行自步驟S133之NO返回步驟S132之處理至超過既定時間之情況下，也可判定為不能有效地執行朝引導線導航控制之切換，而執行本實施形態中之系統之作業停止。

於2個引導線檢測感測器124a、124b中的任一個在既定時間內或既定移動距離內能檢測出直線導引形狀部41之情況下(步驟S133中YES)，判定為能有效地執行朝引導線導航控制之切換，開始引導線導航控制(步驟S134)。控制部13在2個引導線檢測感測器124a、124b之兩者藉由步驟S134檢測出引導線膠帶4之正交停止形狀部42之前繼續使驅動部11移動，於2個引導線檢測感測器124a、124b之兩者在既定時間內或既定移動距離內未能檢測出引導線膠帶4之正交停止形狀部42之情況(步驟S135中NO)，一直到能藉由2個引導線檢測感測器124a、124b檢測出引導線膠帶4之正交停止形狀部42為止，反復地進行自步驟S135中之NO返回步驟S134之處理。

然後，若2個引導線檢測感測器124a、124b之兩者檢測到引導線膠帶4之正交停止形狀部42(步驟S135中YES)，控制部13判斷移動機器人1已到達停止位置，對驅動部11之馬達控制部115發出停止指令，移動機器人1在作為停止目標之位置上停止(步驟S136)，然後結束處理。

藉由控制部13進行以上說明之包含自步驟S101至步驟S136之各處理之控制處理，逐步取得至信標2之距離Z及方向θ，進而可修正行進方向。藉由利用此種之控制處理來修正行進方向，移動機器人1可與邊界3間隔一定之距離Xref而於移動路徑上移動，從而可減少根據複數個信標2而移動時之移動距離。此外，於該控制處理中，由於執行自信標導航控制朝引導線導航控制之切換，因此，例如即使為了削減成本而減少信標數，仍不會對被要求停止位置精度之引導線導航控制產生影響，因此可實現一種能簡化系統構成而謀取成本削減，並能提高定位精度之移動機器人之控制系統。進而，例如，關於移動機器人1之移動速度，於信標導航控制中實施高速移動，於引導線導航控制中實施低速移動，藉此可實現更有效率之控制系統。

以上，對本發明之較佳實施形態進行了說明，但本發明之技術範疇，不侷限於上述實施形態記載之範圍。於上述實施形態中可增加多種多樣之變更或改良。

例如，圖9及圖10為顯示於移動機器人1移動之通道上存在交叉點之情況之信標2與引導線膠帶4之配置例之圖。其中，圖9顯示自移動機器人1觀察而在交叉點之遠方側之2個角部設置信標2-m、2-(m+1)之例子。如圖9所示，於配置2個信標2-m、2-(m+1)之情況下，移動機器人1也可移動至到2個信標之距離Z、Z'分別落在切換範圍內之位置，且藉由在旋轉資訊顯示之角度之迴旋進行行進方向之變更。此外，圖10顯示自移動機器人1觀察而在交叉點之遠方側之2個角中的行進方向之變更處側之一個角部設置信標2-m之例子。如圖10所示，於設置信標2-m之情況下，移動機器人1也可移動至到2個信標之距離Z落在切換範圍內之位置，且藉由在旋轉資訊顯示之角度之迴旋進行行進方向之變更。

此外，例如，圖11及圖12為顯示引導線膠帶之多種多樣之形態例之圖。上述實施形態之引導線膠帶4，係由沿移動機器人1之移動方向延伸之直線導引形狀部41、及與該直線導引形狀部41正交之方向之正交停止形狀部42構成，且被形成為大致T字形。然而，本發明之應用範圍不限上述構成者，如圖11所示，也可為藉由於直線導引形狀部41之移動機器人1移動而來之側之端部附近增加斜線部43，而由除了大致T字形外而且還包含漏斗形狀之形狀構成者。藉由採用上述漏斗形狀，可防止2個引導線檢測感測器124a、124b之檢測遺漏，因此可確實地執行自信標導航控制朝引導線導航控制之切換。此外，如圖12所示，藉由採用於沿移動機器人1之移動方向延伸之直線導引形狀部41之中央位置配置正交停止形狀部42之大致十字形之引導線膠帶4，可作成不是相對於通道而朝一方向，而是對於朝兩方向之任一方向移動之移動機器人1也可應用之引導線膠帶4。

此外，例如，於上述實施形態中，信標2係採用紅外線之信號，但本發明之範圍不限此構成，即使採用使用不發出信號之標誌之形式者作為本發明之第一被檢測體，也可獲得與上述本實施形態相同之功效。

此外，例如，也可取代發射信號之複數個信標2等之發射器，而採用不發射信號之複數個標誌。於使用標誌之情況下，可取代信標‧引導線檢測部12而使用標誌檢測部。標誌檢測部，也可藉由檢測設置於各標誌之幾何圖形或顏色之組合，而與信標‧引導線檢測部12相同地進行動作。也可於幾何圖形或顏色之組合中包含辨識標誌之ID。作為幾何圖形，例如也可使用QR碼(註冊商標)。

此外，例如，也可取代主動地發射信號之信標2，配置使用根據自移動機器人1發射之信號而發出回應信號之RFID元件之標誌、或使用將自移動機器人1發射之信號反射之元件之標誌。於使用進行被動動作之標誌之情況下，可於移動機器人1設置發射既定信號之發射器。如此，信標2或標誌等之被檢測體，只要是能檢測移動機器人1之相對位置者即可。

此外，例如，於本實施形態中，對信標‧引導線檢測部12檢測自信標之選擇部輸入之信標ID之信標2之動作進行了說明。然而，信標‧引導線檢測部12，也可分別計算檢測出之所有信標2之信標資訊，且將計算出之各信標資訊朝控制部13輸出。該情況下，信標之選擇部，係根據自信標‧引導線選擇部132輸出之指示，自複數個信標資訊中選擇作為目標之信標2之信標資訊。

此外，例如，上述移動機器人1，也可於內部具備電腦系統。該情況下，移動機器人1具備之控制部13所進行之處理之過程，係以程式之形式被記憶於電腦可讀取之記錄媒體，藉由電腦讀取且執行該程式，而進行各功能部之處理。其中，電腦可讀取之記錄媒體，係指磁碟、光磁碟、CD-ROM、DVD-ROM、半導體記憶體等。此外，也可藉由通信迴線將該電腦程式傳送至電腦，而由接收了該送信之電腦執行該程式。

再者，上述實施形態係作為例子而提示者，並非意圖限定發明之範圍。其等新穎之實施形態，可以其他各種各樣之形態實施，於不超出發明之實質內容之範圍，可進行各種之省略、置換或變更。其等實施形態及其變形，也被包含於發明之範圍及實質內容內，並且被包含於申請專利範圍記載之發明及其同等之範圍。

根據申請專利範圍之記載，顯然增加了此種之變更或改良之形態也可包含於本發明之技術範疇內。

Claims

一種移動機器人之控制系統，其特徵在於具備：驅動部，其變更移動機器人之移動速度及行進方向；第一檢測部，其檢測沿達目標地點前之移動路徑而配置複數個之第一被檢測體；第二檢測部，其檢測顯示移動機器人之在目標地點之停止位置的至少一個第二被檢測體；及控制部，其取得藉由上述第一檢測部檢測出之距上述第一被檢測體之距離及方向，計算出至上述第一被檢測體之距離及方向滿足預先設定之關係之行進方向，根據計算出之行進方向對上述驅動部進行驅動控制，並取得藉由上述第二檢測部檢測出之第二被檢測體之形狀資訊，當檢測出上述第二被檢測體所示之停止位置時，對上述驅動部進行停止控制；上述控制部係當上述移動機器人開始朝目標地點移動時執行使用檢測上述第一被檢測體之上述第一檢測部之上述驅動部之驅動控制，當上述移動機器人到達相對於目標地點而預先設定之既定距離時切換為使用檢測上述第二被檢測體之上述第二檢測部之上述驅動部之停止控制。
如請求項1之移動機器人之控制系統，其中，上述第二被檢測體及上述第二檢測部，係作為引導線膠帶及引導線檢測部而被構成。
如請求項1或2之移動機器人之控制系統，其中，於上述控制部使用上述第一被檢測體及上述第一檢測部進行之上述驅動部之驅動控制時、及上述控制部使用上述第二被檢測體及上述第二檢測部進行之上述驅動部之停止控制時，以不同之移動速度控制上述移動機器人。
如請求項2之移動機器人之控制系統，其中，作為引導線膠帶而被構成之上述第二被檢測體，係由沿上述移動機器人之移動方向延伸之直線導引形狀部、及與該直線導引形狀部正交之方向之正交停止形狀部所構成。
如請求項4之移動機器人之控制系統，其中，上述第二被檢測體進而由包含漏斗形狀之形狀構成。
一種移動機器人之控制方法，該移動機器人係具備：驅動部，其變更移動機器人之移動速度及行進方向；第一檢測部，其檢測沿達目標地點前之移動路徑而配置複數個之第一被檢測體；及第二檢測部，其檢測顯示移動機器人之在目標地點之停止位置的至少一個第二被檢測體；該移動機器人之控制方法之特徵在於，執行包含以下步驟之處理：第1步驟，取得藉由上述第一檢測部檢測出之距上述第一被檢測體之距離及方向；第2步驟，計算出至上述第一被檢測體之距離及方向滿足預先設定之關係之行進方向；第3步驟，根據計算出之行進方向，對上述驅動部進行驅動控制；第4步驟，取得藉由上述第二檢測部檢測出之第二被檢測體之形狀資訊；及第5步驟，當檢測出上述第二被檢測體所示之停止位置時，對上述驅動部進行停止控制；進而，當上述移動機器人開始朝目標地點移動時執行使用檢測上述第一被檢測體之上述第一檢測部之上述驅動部之驅動控制，當上述移動機器人到達相對於目標地點而預先設定之既定距離時切換為使用檢測上述第二被檢測體之上述第二檢測部之上述驅動部之停止控制。