WO2019069626A1 - 移動車両 - Google Patents

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WO2019069626A1
WO2019069626A1 PCT/JP2018/033354 JP2018033354W WO2019069626A1 WO 2019069626 A1 WO2019069626 A1 WO 2019069626A1 JP 2018033354 W JP2018033354 W JP 2018033354W WO 2019069626 A1 WO2019069626 A1 WO 2019069626A1
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WO
WIPO (PCT)
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target
distance
point
tracking target
axis
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/033354
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
将哉 南田
卓人 三歩一
Original Assignee
株式会社豊田自動織機
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社豊田自動織機 filed Critical 株式会社豊田自動織機
Priority to JP2019546591A priority Critical patent/JP6825715B2/ja
Priority to US16/652,828 priority patent/US11442461B2/en
Priority to EP18865008.9A priority patent/EP3693826B1/en
Publication of WO2019069626A1 publication Critical patent/WO2019069626A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0238—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors
    • G05D1/024—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors in combination with a laser
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/0088—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots characterized by the autonomous decision making process, e.g. artificial intelligence, predefined behaviours
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/12—Target-seeking control

Definitions

  • the present invention relates to a mobile vehicle that tracks a tracking target detected by a sensor.
  • the transfer robot disclosed in Patent Document 1 recognizes a carrier and tracks the carrier while maintaining a predetermined distance from the carrier. During the tracking, the transport robot detects the carrier and obstacles in the vicinity by the detection unit. If the detection unit can not recognize the carrier, the transport robot recognizes the existence of the corner near the location that can not be recognized, and turns the corner.
  • This type of mobile vehicle is configured to stop when there is an obstacle in the travel path.
  • a moving path when the tracking target 110 turns a bend is indicated by a solid line
  • a moving path of the machine base 100 that recognizes and tracks the tracking target 110 by a sensor such as a laser sensor is indicated by a broken line.
  • the machine base 100 moves stepwise so as to move toward each point on the movement path of the tracking target 110 shown in FIGS. 16 (b), 16 (c) and 16 (d) respectively. Change the direction. Therefore, the machine base 100 tracks the tracking target 110 at the shortest distance without moving along the corner.
  • the machine stand 100 may collide with an obstacle.
  • the sensor can not detect the obstacle, and therefore, the machine base 100 may collide with or ride on the obstacle.
  • the entry prohibited area is provided in a factory or the like, there is a possibility that the machine base 100 may enter the entry prohibited area when the tracking target 110 which is a person turns a corner of the entry prohibited area.
  • FIG. 18A and FIG. 18B there is a possibility that the machine base 100 may lose sight of the tracking target 110 at a corner where the line of sight is poor.
  • An object of the present invention is to provide a mobile vehicle capable of tracking a tracking target while following a path of the tracking target.
  • the mobile vehicle includes one or more wheels, a sensor configured to detect a position of a tracking target, and the one based on a detection result of the sensor such that the mobile vehicle tracks the tracking target. And a control unit configured to control the wheel.
  • the control unit is configured to determine a change point at which the moving direction of the tracking target has changed based on a detection result of the sensor, and set a target point based on the change point.
  • the control unit when the control unit recognizes a change in the moving direction of the tracking target based on the detection result of the sensor, the control unit sets a target point based on the change point. Since there is no obstacle in the path through which the tracking target has passed, it is possible to track the tracking target while following the path of the tracking target.
  • the control unit is configured to store, in a memory, a plurality of position data of the tracking target detected by the sensor at predetermined time intervals, and to determine the change point based on the stored plurality of position data.
  • the control unit is an absolute value of coordinates on the second axis in a coordinate system in which a direction axis from the moving vehicle toward the tracking target is a first axis, and a direction axis orthogonal to the first axis is a second axis.
  • the position where is less than or equal to the threshold may be excluded from the candidates for the change point.
  • the control unit may be configured to determine, as the change point, a position that satisfies one or more of the plurality of stored position data.
  • the one or more conditions are set as coordinates on the second axis in a coordinate system in which the direction axis from the moving vehicle to the tracking target is a first axis, and the direction axis orthogonal to the first axis is a second axis It may include that the absolute value is the largest position.
  • the one or more conditions are set as coordinates on the second axis in a coordinate system in which the direction axis from the moving vehicle to the tracking target is a first axis, and the direction axis orthogonal to the first axis is a second axis It may include that the absolute value is larger than the threshold.
  • the one or more conditions may include that the distance from the mobile vehicle is greater than or equal to a predetermined distance.
  • the control unit may be configured to set, as the target point, a position advanced by a prescribed distance from the change point.
  • the control unit may be configured to stop the movement of the mobile vehicle toward the target point when the distance from the mobile vehicle to the target point is equal to or less than the specified distance.
  • the control unit moves the moving vehicle at a higher moving speed as the distance to the target point increases. It may be configured to move toward the target point.
  • the control unit When the distance from the moving vehicle to the target point is longer than the speed determination distance and equal to or less than the stop determination distance, the control unit is the same as when the distance to the target point is the speed determination distance
  • the moving vehicle may be configured to move toward the target point at a constant speed.
  • the control unit may be configured to stop the movement of the mobile vehicle toward the target point when the distance from the mobile vehicle to the target point is longer than the stop determination distance.
  • the one or more wheels may include a plurality of omnidirectional wheels, and the control unit is configured to control the plurality of omnidirectional wheels such that the tracking target is positioned in front of the mobile vehicle. May be
  • the target point may be a target point of movement set at a position different from the current position of the tracking target in order to change the moving direction of the moving vehicle at the change point.
  • the control unit moves the moving vehicle toward the tracking target when the change point is not determined, and when the change point is determined, the control unit sets the moving vehicle based on the change point. It may be configured to move towards the target point.
  • FIG. 2 is a schematic plan view when the vehicle of FIG. 1 follows a movement path of a tracking target at a corner.
  • FIG. 2 is a schematic plan view for explaining setting of a target point of the vehicle of FIG. 1;
  • FIG.7 (c) is a schematic plan view for demonstrating the setting of the target point in each step.
  • FIG. 8 is a schematic plan view for explaining the coordinates of the position where the tracking target has passed.
  • FIG. 9 (a) is a schematic plan view for explaining the position of the change point when the movement path of the tracking object is at a right angle
  • FIG. 9 (b) is the position of the change point when the movement path of the tracking object is a curve
  • FIG. 9C is a schematic plan view for explaining the case where there is no change point on the movement path of the tracking target.
  • FIG. 10 is a schematic plan view for explaining detection results of the sensor when the tracking target walks straight.
  • the schematic top view for demonstrating the setting of a change point.
  • FIG. 16 (a), FIG. 16 (b), FIG. 16 (c) and FIG. 16 (d) are schematic plan views for explaining the change in the position of the machine base that tracks the tracking target at a corner.
  • FIG. 8 is a schematic plan view for explaining an example in which a machine base on which a movement path of a tracking target is shorted collides with an obstacle.
  • FIG. 18 (a) is a schematic plan view showing a machine base for tracking a tracking object whose corner is bent
  • FIG. 18 (b) is a schematic plan view showing the machine base which missed the tracking object at the corner.
  • the vehicle 10 is an omnidirectional mobile vehicle.
  • the vehicle 10 includes a machine base 20 and four wheels 30, 31, 32, and 33.
  • the four wheels 30, 31, 32, 33 are attached to the machine base 20.
  • the wheels 30, 31, 32, 33 are arranged every 90 ° with respect to the center of the machine base 20 in plan view.
  • Each wheel 30, 31, 32, 33 is an omnidirectional wheel, for example an omni wheel.
  • Each of the wheels 30, 31, 32, and 33 is a wheel configured to be drivable in all directions.
  • each wheel has a plurality of freely rotating rollers (small wheels having a barrel shape) in the circumferential direction of the wheel, and can freely move forward, backward, left and right.
  • the vehicle 10 is configured to move the machine base 20 in all directions without using the axles by using the four wheels configured as described above.
  • a sensor 65 is mounted on the machine base 20.
  • the sensor 65 has a field of view (detection range) of a predetermined angle which extends in the horizontal direction.
  • the sensor 65 is fixed to the front of the platform 20 so that the field of view coincides with the front of the platform 20.
  • the sensor 65 is a distance sensor and uses a laser range finder (LRF).
  • LRF laser range finder
  • the vehicle 10 includes motors 40, 41, 42 and 43 and a drive circuit 50.
  • the motors 40, 41, 42, 43 and the drive circuit 50 are mounted on the machine base 20.
  • the output shafts of the motors 40, 41, 42, 43 are connected to the corresponding wheels 30, 31, 32, 33 so as to be able to transmit the driving force.
  • the wheels 30, 31, 32, 33 are driven by the motors 40, 41, 42, 43, respectively.
  • the drive circuit 50 includes a controller 60 which is a control unit, drive circuits 61, 62, 63 and 64, and a memory 66.
  • the controller 60 is configured as a computer including a CPU and a memory (such as the ROM 54 and the RAM), and executes various controls by the CPU executing a program stored in the memory.
  • Memory or computer readable media includes any available media that can be accessed by a general purpose or special purpose computer.
  • controller 60 is not limited to the one that performs software processing for all processing executed by itself.
  • controller 60 may include a dedicated hardware circuit (e.g., an application specific integrated circuit: ASIC) that performs hardware processing on at least a part of the processing that it performs. That is, the controller 60 includes 1) one or more processors operating according to a computer program (software), 2) one or more dedicated hardware circuits executing at least a part of various processes, or 3) those And a combination thereof.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • the controller 60 receives a detection signal sent from the sensor 65.
  • the detection signal of the sensor 65 includes information of an object detected around the vehicle 10, including a tracking target.
  • the motor 40 is driven by the drive circuit 61, and the wheels 30 are rotated by the drive of the motor 40.
  • the motor 41 is driven by the drive circuit 62, and the wheels 31 are rotated by the drive of the motor 41.
  • the motor 42 is driven by the drive circuit 63, and the wheels 32 are rotated by the drive of the motor 42.
  • the motor 43 is driven by the drive circuit 64, and the wheels 33 are rotated by the drive of the motor 43.
  • the controller 60 controls the corresponding motors 40, 41, 42 and 43 through the drive circuits 61, 62, 63 and 64, respectively. Thereby, the corresponding wheels 30, 31, 32, and 33 can be rotated, and the machine base 20 can be moved or rotated in the forward, backward, left, and right directions.
  • the vehicle 10 which is an omnidirectional vehicle, controls the tracking target detected by the sensor 65 by the controller 60 controlling the omnidirectional wheels 30 to 33 based on the measurement result (detection result) of the sensor 65.
  • the tracking target may be a person (tracking target) or an object (tracking target) such as a vehicle.
  • the sensor 65 detects the position of the tracking target and also detects the position of an obstacle present in the detection range.
  • the four-wheeled omni-wheel vehicle 10 which is an omnidirectional mobile vehicle, is capable of free movement, including translation, turning, and skewing.
  • the vehicle 10 can move, for example, as shown in FIG. 3 (a), FIG. 3 (b), FIG. 3 (c), FIG. 3 (d) and FIG. 3 (e).
  • FIG. 3A when the wheels 30, 33 rotate forward and the wheels 31, 32 reverse, the machine base 20 advances.
  • FIG. 3B when the wheels 31 and 32 are stopped and the wheels 31 reversely rotate and the wheels 33 rotate normally, the machine base 20 is skewed.
  • FIG. 3 (c) when the wheels 30, 31 reversely rotate and the wheels 32, 33 rotate forward, the machine base 20 traverses.
  • FIG. 3 (d) when the wheels 30, 31, 32, and 33 rotate forward, the base 20 turns.
  • the machine base 20 turns while advancing. In this manner, the vehicle 10 can move while combining the translation and the turn, that is, rotating the machine base 20.
  • the vehicle 10 rotates the machine base 20 so as to always capture the tracking target 70 in the front direction, which is the detection direction of the sensor 65, when following the tracking target 70 traveling on a path with a bend. You can move while making
  • the controller 60 can, for example, as shown in FIG. 5, hold the posture (orientation) in which the sensor 65 falls within the field of view of the tracking target 70. , 32, and 33. Specifically, the controller 60 controls the wheels 30, 31, 32, 33, which are omnidirectional wheels, so that the tracking target 70 is positioned in front of the machine base 20 while the vehicle 10 tracks the tracking target 70. The orientation (posture) of the machine 20 is changed so that the tracking target 70 is positioned in front of the machine 20.
  • the controller 60 is configured to determine a change point Pc in which the moving direction of the tracking target 70 has changed based on the detection result of the sensor 65.
  • the controller 60 is also configured to set a target point Pt (see FIG. 6) based on the change point Pc (see FIG. 9A).
  • the target point Pt is a movement target point set at a position different from the current position of the tracking target 70 in order to change the moving direction of the vehicle 10 at the change point Pc.
  • FIG. 7 (a), 7 (b), and 7 (c) show movement paths of the tracking target 70 and the moving vehicle 10.
  • FIG. FIG. 7A shows a stage where the tracking target 70 has reached a corner. At this stage, the target point Pt is set as the tracking target 70.
  • FIG. 7B shows a stage after the tracking target 70 changes the moving direction at a corner. At this stage, the vehicle 10 is moving toward the target point Pt set based on the change point Pc.
  • FIG. 7C shows the stage when the vehicle 10 reaches the change point Pc. At this stage, the controller 60 returns the target point Pt to the tracking target 70 and starts tracking the tracking target 70 again.
  • position 1 indicates the current position of the tracking target 70
  • positions 2 to 14 indicate the past position of the tracking target 70 recorded every 50 msec from the position 1 in order.
  • the controller 60 is configured to store the position data of the tracking target 70 detected at predetermined time intervals (every 50 msec) in the memory 66 and to determine the change point Pc based on the plurality of stored position data.
  • Ru A plurality of past position data (coordinates) of the tracking target 70 are held in a relative coordinate system set around the machine base 20.
  • the direction axis from the vehicle 10 to the tracking target 70 is the first axis, the X axis, and the direction axis orthogonal to the X axis is the It is an XY coordinate system in which Y axes are two axes.
  • the X axis and the Y axis are orthogonal to each other at the center of the machine base 20, and the intersection is the origin of the XY coordinate system.
  • the X coordinate in the direction from the origin toward the tracking target 70 is a positive value.
  • the memory 66 holds, for example, position coordinates of the tracking target 70 for the last 100 times of the tracking target 70 in the XY coordinate system.
  • the controller 60 sets, as the change point Pc, a position that satisfies one or more of the plurality of stored position data.
  • the setting condition 1 of the change point is that the position to be the change point Pc is ahead of the machine base 20.
  • the X coordinate of the position to be the change point Pc is larger than zero. This applies not only to the case where the movement path of the tracking object 70 is at a right angle as shown in FIG. 9A, but also to the case where the movement path of the tracking object 70 is a curve as shown in FIG. .
  • the setting condition 2 of the change point is that the absolute value of the coordinate (Y coordinate) on the second axis is larger than the threshold Dm.
  • the threshold Dm can be, for example, 0.6 m.
  • > 0.6 when a position where the absolute value of the Y coordinate is larger than the threshold Dm is detected, the position becomes a candidate for the change point Pc. That is, the position where the absolute value of the Y coordinate is larger than the threshold Dm is validated as a candidate for the change point Pc, and the position where the absolute value of the Y coordinate is less than the threshold Dm is excluded from the candidates for the change point Pc.
  • the change of the threshold Dm or less is nullified.
  • Condition 2 is not satisfied because the Y coordinate of the past position data is 0.6 m or less. Therefore, the target point Pt when the vehicle 10 moves is the tracking target 70.
  • the reason for setting the threshold to 0.6 m is as follows.
  • the sensor 65 sequentially detects the leg coming to the rear of the tracking target person walking, as shown in FIG. 10, it is the right leg or left that is detected even if the tracking target 70 goes straight
  • the setting condition 3 of the change point is that the absolute value of the coordinate (Y coordinate) on the second axis is the largest.
  • the position 7 is a candidate for the change point Pc.
  • the setting condition 4 of the change point may include that when the change point Pc is set, the distance between the vehicle 10 and the change point Pc to be set is a predetermined distance Dn or more.
  • the predetermined distance Dn is, for example, 1 m.
  • the positions 7 to 17 are not candidates for the change point Pc because the distance from the vehicle 10 is not more than Dn.
  • the position 6 satisfies the condition 3 because the absolute value of the Y coordinate (Y6) of the position 6 is the largest.
  • the position 6 satisfies the condition 1 because the X coordinate (X6) is larger than 0.
  • the position 6 satisfies the condition 2 because the Y coordinate (Y6) is larger than the threshold Dm. Therefore, in the example shown in FIG. 11, the position 6 which satisfies all the conditions 1 to 4 is determined as the change point Pc.
  • the controller 60 sets the target point Pt based on the change point Pc. Specifically, the controller 60 sets a position advanced a prescribed distance Ds from the change point Pc as a target point Pt.
  • the prescribed distance Ds can be, for example, 0.7 m.
  • the reason why the point advanced from the change point Pc by the specified distance Ds is used as the target point Pt is as follows.
  • the machine base 20 performs tracking at a distance of at least 0.7 m from the tracking target 70. Therefore, assuming that the change point Pc is the target point Pt, the machine base 20 changes the moving direction 0.7 m before the target. Therefore, as shown in FIG. 13, the machine base 20 can change the moving direction at the change point Pc by setting the target point Pt 0.7 m before the change point Pc.
  • the target point Pt is set as an extension of a straight line from the current position of the machine base 20 toward the change point Pc.
  • the controller 60 may change the moving speed of the vehicle 10 when the vehicle 10 moves toward the target point Pt set based on the change point Pc. For example, as shown in FIG. 14, when the distance Dt to the target point Pt is longer than the prescribed distance Ds and less than or equal to the speed determination distance Da (prescribed distance Ds ⁇ Dt ⁇ speed determination distance Da), as shown in FIG.
  • the distance Dt to the target point Pt may move toward the target point Pt at a higher moving speed v as the distance Dt increases.
  • the speed determination distance Da can be, for example, 1.8 m.
  • the vehicle 10 may move toward the target point Pt at the same constant high speed Vf as when the distance Dt to the point Pt is the speed determination distance Da.
  • the stop determination distance Db can be, for example, 3 to 10 m.
  • the maximum velocity Vf can be, for example, 2.2 m / sec.
  • the vehicle 10 may stop the movement toward the target point Pt when the distance Dt from the vehicle 10 to the target point Pt is less than or equal to the predetermined distance Ds (Dt ⁇ prescribed distance Ds). Furthermore, even when the distance Dt from the vehicle 10 to the target point Pt becomes longer than the stop determination distance Db (stop determination distance Db ⁇ Dt), the vehicle 10 stops the movement toward the target point Pt. Good.
  • the controller 60 executes the processing shown in FIG. 4 at predetermined time intervals, for example, every 50 msec after the start of the vehicle 10.
  • the change point arrival flag is turned on when the vehicle is started.
  • step S101 of FIG. 4 the sensor 65 detects the position of the tracking target 70.
  • step S102 the controller 60 shifts the coordinate array of the tracking target 70 one position later. Specifically, the controller 60 stores the latest position data of the tracking target 70 detected in step S101, ie, position coordinates, in the memory 66, and discards the oldest position data.
  • the controller 60 determines in step S103 whether the change point arrival flag is on. The controller 60 proceeds to step S104 if the change point arrival flag is on, and proceeds to step S108 if the change point arrival flag is off.
  • step S104 the controller 60 determines whether there is a change point Pc based on the plurality of position data of the tracking target 70 stored in the memory 66. More specifically, the controller 60 searches for past position coordinates of the tracking target 70 (for example, 100 times), and when there is a position satisfying the conditions 1 to 4 therein, it is determined that the change point Pc is present.
  • step S104 the controller 60 proceeds to step S106, and sets the tracking target 70 as the target point Pt.
  • step S105 the controller 60 proceeds to step S105 and sets a point 0.7 m ahead of the change point Pc as the target point Pt. Thereafter, the controller 60 turns off the change point arrival flag in step S107, and ends the process.
  • step S108 determines in step S108 whether or not the change point Pc has been reached, and if it is determined that the change point Pc has not been reached, the process ends. On the other hand, when the controller 60 determines that the change point Pc has been reached in step S108, the process proceeds to step S109, the change point arrival flag is turned on, and the process is ended. In step S108, in consideration of the error, if the distance from the machine base 20 to the change point Pc is within 0.1 m, it may be determined that the change point Pc has been reached.
  • steps S101 ⁇ S102 ⁇ S103 ⁇ S104 ⁇ S106 ⁇ end in FIG. 4 are repeatedly performed.
  • steps S101 ⁇ S102 ⁇ S103 ⁇ S104 ⁇ S105 ⁇ S107 ⁇ end are performed.
  • the processing of step S101 ⁇ S102 ⁇ S103 ⁇ S108 ⁇ end is performed, and this is repeated.
  • steps S101 ⁇ S102 ⁇ S103 ⁇ S108 ⁇ S109 ⁇ end are performed.
  • the vehicle 10 moves along substantially the same route as the locus on which the tracking target 70 has moved, or along a route closer to the locus on which the tracking object 70 has moved. That is, when the vehicle 10 turns a corner, it follows the movement path of the tracking target 70, not the tracking target 70 itself. In this manner, the vehicle 10 follows the movement route of the tracking target 70, whereby the vehicle as shown in FIG. 15, FIG. 16 (a), FIG. 16 (b), FIG. 16 (c) and FIG. There are no 10 movement path shortcuts.
  • the short cut vehicle 10 does not collide with an obstacle.
  • the vehicle 10 is prevented from entering the entry prohibited area by mistake.
  • the vehicle 10 does not lose sight of the tracking target 110 at a corner with a poor line of sight.
  • the controller 60 recognizes a change in the moving direction of the tracking target 70 based on the detection result of the sensor 65, the controller 60 sets a target point Pt based on the change point Pc. Then, the controller 60 performs control so as to resume the tracking of the tracking target 70 after the vehicle 10 has moved to the change point Pc as necessary.
  • the tracking target 70 can be tracked without the vehicle 10 stopping against the obstacle. That is, the vehicle 10 can track the tracking target 70 while following the movement path of the tracking target 70.
  • the controller 60 changes the target point Pt. Specifically, the controller 60 searches for a point at which the traveling direction of the tracking target 70 changes significantly, and always sets the tracking target 70 as the target point Pt when there is no change in the traveling direction. On the other hand, when there is a change in the traveling direction of the tracking target 70, the controller 60 determines the change point Pc, and sets the target point Pt based on the change point Pc. Such determination of the target point Pt for following the route enables the vehicle 10 to move along the movement route of the tracking target 70 without having map information, which is advantageous in cost.
  • the controller 60 stores a plurality of position data of the tracking target 70 in the memory 66, and determines the change point Pc based on the stored plurality of position data. Therefore, the controller 60 can determine the change point Pc based on the position data, which is practical.
  • the vehicle 10 includes the wheels 30, 31, 32, and 33 which are omnidirectional wheels, and the machine base 20 whose posture (orientation) changes so that the tracking target 70 comes in front of the vehicle. Then, of the past position data of the tracking target 70, the controller 60 sets the position with the largest absolute value of the Y coordinate as a candidate for the change point Pc. Therefore, the change point Pc can be calculated reliably, which is practical.
  • the change point Pc is a position at which the distance to the vehicle 10 is greater than or equal to the predetermined distance Dn. Therefore, while moving within the predetermined distance Dn, the change point Pc is changed many times. There is no need to determine Pc.
  • the controller 60 determines the changing point Pc many times in a short time, the moving speed of the vehicle 10 becomes slower because it takes time for calculation for the determination. Then, the vehicle 10 may lose sight of the tracking target 70 or may pass the change point Pc. Therefore, by setting the position satisfying the condition 4 as the change point Pc, the vehicle 10 can travel along a route closer to the movement route of the tracking target 70.
  • the vehicle 10 stops the movement toward the target point Pt when the distance Dt to the set target point Pt is less than or equal to the specified distance Ds. Therefore, even when the prescribed distance Ds> 0, it is possible to suppress an overrun in which the vehicle 10 passes the change point Pc.
  • the vehicle 10 determines that the distance Dt to the target point Pt is the speed determination distance Da It is configured to move toward the target point Pt at the same constant high speed Vf. According to this configuration, when Da ⁇ Dt ⁇ Db, the vehicle 10 can move rapidly at the maximum speed Vf.
  • the vehicle 10 Since the vehicle 10 is an omnidirectional mobile vehicle, by turning while advancing toward the set target point Pt, the tracking target 70 traveling in a direction different from that of the vehicle 10 is always oriented in the front Can change. Therefore, the position of the tracking target 70 can be detected by one sensor 65.
  • the sensor 65 may be other than the laser type, and for example, an ultrasonic type sensor may be used.
  • the omnidirectional mobile vehicle may use a vehicle other than the omni wheel system. For example, a mechanum wheel system or an omniball mobile vehicle may be used.
  • the vehicle does not have to be an omnidirectional vehicle.

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Abstract

移動車両は、１以上の車輪と、追尾対象の位置を検出するように構成されたセンサと、前記移動車両が前記追尾対象を追尾するよう、前記センサの検出結果に基づいて前記１以上の車輪を制御するように構成される制御部と、を備える。前記制御部は、前記センサの検出結果に基づいて前記追尾対象の移動方向が変化した変化点を判定し、前記変化点に基づいて目標点を設定する、ように構成される。

Description

移動車両
　本発明は、センサにより検知した追尾対象を追尾する移動車両に関するものである。
　特許文献１に開示の搬送ロボットは、搬送者を認識して、搬送者との間に所定距離を保ちながら搬送者を追尾する。追尾中、搬送ロボットは、搬送者及び周囲の障害物等を検知部により検知する。検知部が搬送者を認識できなくなった場合、搬送ロボットは、認識できなくなった場所の近傍において曲がり角の存在を認識して、曲がり角を曲がる。
特開２００４－１２６８０２号公報
　この種の移動車両は、移動経路に障害物があると停止するように構成される。図１５には、追尾対象１１０が曲がり角を曲がるときの移動経路を実線で示し、この追尾対象１１０をセンサ、例えばレーザ式センサで認識して追尾する機台１００の移動経路を破線で示す。追尾対象１１０が曲がり角で移動方向を９０度変更した場合、機台１００は追尾対象１１０に向かう最短経路を進む。このため、機台１００は、直角の経路をショートカットするように、追尾対象１１０の軌跡とは異なる経路で進む。詳細には、図１６（ａ）に示すように、追尾対象１１０が角まで直進し、その角で移動方向を変更する。その後、機台１００は、図１６（ｂ）、図１６（ｃ）及び図１６（ｄ）にそれぞれ示す、追尾対象１１０の移動経路上の各地点に向けて移動するように、段階的に移動方向を変更する。そのため、機台１００は曲がり角に沿って移動することなく、最短距離で追尾対象１１０を追尾する。
　ここで、図１５に破線で示すように、機台１００が追尾対象１１０の軌跡とは異なる経路を進んだ場合、図１７に示すように、機台１００が障害物に衝突する可能性がある。例えば、レーザの照射高さよりも低い位置に障害物があると、センサはその障害物を検知することができないため、機台１００が障害物にぶつかるかまたは乗り上げる可能性がある。また、工場内などで進入禁止エリアを設けている場合、人である追尾対象１１０が進入禁止エリアの角を曲がったときに、機台１００が進入禁止エリアに入ってしまう可能性がある。他にも、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示すように、見通しの悪い曲がり角において、機台１００が追尾対象１１０を見失う可能性がある。
　本発明の目的は、追尾対象の経路に追従しつつ追尾対象を追尾することができる移動車両を提供することにある。
　本開示の移動車両は、１以上の車輪と、追尾対象の位置を検出するように構成されたセンサと、前記移動車両が前記追尾対象を追尾するよう、前記センサの検出結果に基づいて前記１以上の車輪を制御するように構成される制御部と、を備える。前記制御部は、前記センサの検出結果に基づいて前記追尾対象の移動方向が変化した変化点を判定し、前記変化点に基づいて目標点を設定するように構成される。
　上記移動車両によれば、制御部は、センサの検出結果に基づいて追尾対象の移動方向の変化を認識すると、変化点に基づいて目標点を設定する。追尾対象が通過した経路に障害物はないので、追尾対象の経路を追従しつつ追尾対象を追尾することができる。
　前記制御部は、前記センサが所定の時間間隔で検出した前記追尾対象の複数の位置データをメモリに保存し、保存された前記複数の位置データに基づいて前記変化点を判定するように構成されてもよい。
　前記制御部は、前記移動車両から前記追尾対象に向かう方向軸を第１軸、前記第１軸と直交する方向軸を第２軸とした座標系において、前記第２軸上の座標の絶対値が閾値以下の位置を前記変化点の候補から除外するようにしてもよい。
　前記制御部は、前記保存された複数の位置データのうち、１以上の条件を満たす位置を前記変化点として判定するように構成されてもよい。
　前記１以上の条件は、前記移動車両から前記追尾対象に向かう方向軸を第１軸、前記第１軸と直交する方向軸を第２軸とした座標系において、前記第２軸上の座標の絶対値が最も大きい位置であることを含んでもよい。
　前記１以上の条件は、前記移動車両から前記追尾対象に向かう方向軸を第１軸、前記第１軸と直交する方向軸を第２軸とした座標系において、前記第２軸上の座標の絶対値が閾値より大きいことを含んでもよい。
　前記１以上の条件は、前記移動車両からの距離が所定距離以上離れていることを含んでもよい。
　前記制御部は、前記変化点から規定距離進んだ位置を前記目標点として設定するように構成されてもよい。
　前記制御部は、前記移動車両から前記目標点までの距離が前記規定距離以下の場合、前記目標点に向かう前記移動車両の移動を停止するように構成されてもよい。
　前記制御部は、前記移動車両から前記目標点までの距離が前記規定距離より長く、かつ、速度判定距離以下である場合は、前記目標点までの距離が遠いほど速い移動速度で前記移動車両を前記目標点に向けて移動させるように構成されてもよい。
　前記制御部は、前記移動車両から前記目標点までの距離が前記速度判定距離より長く、かつ、停止判定距離以下である場合は、前記目標点までの距離が前記速度判定距離であるときと同じ一定の速度で前記移動車両を前記目標点に向けて移動させるように構成されてもよい。
　前記制御部は、前記移動車両から前記目標点までの距離が前記停止判定距離より長い場合は、前記目標点に向かう前記移動車両の移動を停止するように構成されてもよい。
　前記１以上の車輪は、複数の全方向車輪を含んでもよく、前記制御部は、前記移動車両の前方に前記追尾対象が位置するように、前記複数の全方向車輪を制御するように構成されてもよい。
　前記目標点は、前記移動車両が前記変化点で移動方向を変化させるために、前記追尾対象の現在位置とは別の位置に設定された移動の目標点であってもよい。前記制御部は、前記変化点が判定されない場合には前記移動車両を前記追尾対象に向けて移動させ、前記変化点を判定した場合には、前記移動車両を前記変化点に基づいて設定した前記目標点に向けて移動させるように構成されてもよい。
実施形態における移動車両の概略平面図。 図１の車両のブロック図。 図３（ａ）～図３（ｅ）は、図１の車両の動作を説明するための概略平面図。 図１の車両の作用を説明するためのフローチャート。 図１の車両が曲がり角で追尾対象の移動経路に追従する場合の概略平面図。 図１の車両の目標点の設定を説明するための概略平面図。 図７（ａ），図７（ｂ），図７（ｃ）は各段階での目標点の設定を説明するための概略平面図。 追尾対象が通過した位置の座標を説明するための概略平面図。 図９（ａ）は追尾対象の移動経路が直角の場合の変化点の位置を説明するための概略平面図、図９（ｂ）は追尾対象の移動経路が曲線の場合の変化点の位置を説明するための概略平面図、図９（ｃ）は追尾対象の移動経路上に変化点がない場合を説明するための概略平面図。 追尾対象者が真っ直ぐ歩いた場合のセンサの検出結果を説明するための概略平面図。 変化点の設定を説明するための概略平面図。 機台と追尾対象の最低距離を説明するための概略平面図。 変化点に基づく目標点の設定を説明するための概略平面図。 図１の車両から目標点までの距離と同車両の移動速度との関係を示すグラフ。 追尾対象と機台のそれぞれの移動経路を説明するための概略平面図。 図１６（ａ），図１６（ｂ），図１６（ｃ），図１６（ｄ）は、曲がり角で追尾対象を追尾する機台の位置の変化を説明するための概略平面図。 追尾対象の移動経路をショートカットした機台が障害物に衝突する例を説明するための概略平面図。 図１８（ａ）は曲がり角を曲がった追尾対象を追尾する機台を示す概略平面図で，図１８（ｂ）は曲がり角で追尾対象を見失った機台を示す概略平面図。
　以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
　図１に示すように、車両１０は、全方向移動車両である。車両１０は、機台２０と４つの車輪３０，３１，３２，３３を備えている。４つの車輪３０，３１，３２，３３は、機台２０に取り付けられている。詳しくは、平面視において機台２０の中心に対して９０°毎に車輪３０，３１，３２，３３が配置されている。各車輪３０，３１，３２，３３は全方向車輪、例えばオムニホイールである。各車輪３０，３１，３２，３３は、全方向に駆動可能に構成された車輪である。即ち、各車輪は、車輪の円周方向において自由回転するローラ（樽型を有する小輪）を複数有し、前、後、左及び右に自由に動くことができる。車両１０は、このように構成された４つの車輪を用いて、車軸を変動させることなく、機台２０を全方向に移動させるようになっている。
　機台２０にはセンサ６５が装着されている。センサ６５は、水平方向に広がる所定角度の視界（検出範囲）を有する。センサ６５は、視界が機台２０の前方と一致するように、機台２０の正面に固定される。センサ６５は、距離センサであり、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ）を使用している。センサ６５は、所定の時間間隔で追尾対象７０（図５参照）の位置を検出する。
　図２に示すように、車両１０は、モータ４０，４１，４２，４３及び駆動回路５０を備える。モータ４０，４１，４２，４３及び駆動回路５０は機台２０に搭載されている。モータ４０，４１，４２，４３の出力軸は、それぞれ対応する車輪３０，３１，３２，３３に対して駆動力を伝達可能に連結されている。モータ４０，４１，４２，４３により、それぞれ車輪３０，３１，３２，３３が駆動される。
　駆動回路５０は、制御部であるコントローラ６０と、駆動回路６１，６２，６３，６４と、メモリ６６とを有する。コントローラ６０は、ＣＰＵ及びメモリ（ＲＯＭ５４及びＲＡＭ等）を備えるコンピュータとして構成されており、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより各種の制御を実行する。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。
　コントローラ６０は、自身が実行する全ての処理についてソフトウェア処理を行うものに限られない。たとえば、コントローラ６０は、自身が実行する処理の少なくとも一部についてハードウェア処理を行う専用のハードウェア回路（たとえば特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣ）を備えてもよい。すなわち、コントローラ６０は、１）コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ、２）各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する１つ以上の専用のハードウェア回路、或いは３）それらの組み合わせ、を含む回路（circuitry）として構成し得る。
　コントローラ６０には、センサ６５から送られる検出信号が入力される。センサ６５の検出信号には、追尾対象を含め、車両１０の周辺で検出した物体の情報が含まれる。
　駆動回路６１によりモータ４０が駆動され、このモータ４０の駆動により車輪３０が回転する。駆動回路６２によりモータ４１が駆動され、このモータ４１の駆動により車輪３１が回転する。駆動回路６３によりモータ４２が駆動され、このモータ４２の駆動により車輪３２が回転する。駆動回路６４によりモータ４３が駆動され、このモータ４３の駆動により車輪３３が回転する。
　コントローラ６０は、それぞれ駆動回路６１，６２，６３，６４を介して対応するモータ４０，４１，４２，４３を制御する。これにより、対応する車輪３０，３１，３２，３３が回転して、機台２０を前、後、左及び右の各方向に移動させたり、回転させたりすることができる。
　このようにして、全方向移動車両である車両１０は、センサ６５の計測結果（検出結果）に基づいてコントローラ６０が全方向車輪３０～３３を制御することにより、センサ６５が検出した追尾対象を追尾する。追尾対象は、人（追尾対象者）でもよいし、車両等の物（追尾対象物）でもよい。センサ６５は、追尾対象の位置を検出するとともに、検出範囲に存在する障害物の位置を検出する。
　次に、車両１０の動作について説明する。
　全方向移動車両である４輪オムニホイール車両１０は、並進、旋回または斜行を含め、自由な動作が可能である。車両１０は、例えば、図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ），図３（ｄ），図３（ｅ）に示すように移動することができる。図３（ａ）に示すように、車輪３０，３３が正転すると同時に車輪３１，３２が逆転すると、機台２０が前進する。図３（ｂ）に示すように、車輪３０，３２を停止した状態で、車輪３１が逆転すると同時に車輪３３が正転すると、機台２０が斜行する。図３（ｃ）に示すように、車輪３０，３１が逆転すると同時に車輪３２，３３が正転すると、機台２０が横行する。図３（ｄ）に示すように、車輪３０，３１，３２，３３が正転すると、機台２０が旋回する。
　図３（ｅ）に示すように、車輪３０，３３が正転すると同時に車輪３１，３２が所定の速度で回転すると、機台２０は前進しながら旋回する。このように、車両１０は、並進と旋回とを組み合わせた動作、すなわち、機台２０を回転させながら移動することが可能である。
　そのため、車両１０は、図５に示すように、曲がり角のある経路を進む追尾対象７０に追従する場合、追尾対象７０を常にセンサ６５の検出方向である正面に捉えるように、機台２０を回転させながら移動することができる。
　このように、車両１０は、センサ６５の視界も考慮して移動を行う。全方向移動車両における特性を活かして、コントローラ６０は、例えば、図５に示すように、センサ６５が追尾対象７０の視野内に入る姿勢（向き）を保持するように、全方向車輪３０，３１，３２，３３を制御する。詳しくは、コントローラ６０は、車両１０が追尾対象７０を追尾する間、機台２０の前方に追尾対象７０が位置するように、全方向車輪である車輪３０，３１，３２，３３を制御して、機台２０の前方に追尾対象７０が位置するように、機台２０の向き（姿勢）を変化させる。
　コントローラ６０は、センサ６５の検出結果に基づいて追尾対象７０の移動方向が変化した変化点Ｐｃを判定するように構成される。また、コントローラ６０は、変化点Ｐｃ（図９（ａ）参照）に基づいて目標点Ｐｔ（図６参照）を設定するように構成される。目標点Ｐｔは、車両１０が変化点Ｐｃで移動方向を変化させるために、追尾対象７０の現在位置とは別の位置に設定された移動の目標点である。
　図７（ａ），図７（ｂ），図７（ｃ）は、追尾対象７０及び移動車両１０の移動経路を示す。図７（ａ）は追尾対象７０が曲がり角に到達した段階を示す。この段階では、目標点Ｐｔは追尾対象７０に設定されている。図７（ｂ）では、追尾対象７０が曲がり角で移動方向を変えた後の段階を示す。この段階では、車両１０は変化点Ｐｃに基づいて設定した目標点Ｐｔに向けて移動している。図７（ｃ）は、車両１０が変化点Ｐｃに到達した段階を示す。この段階になると、コントローラ６０は目標点Ｐｔを追尾対象７０に戻し、再び追尾対象７０の追尾を始める。
　図８において、位置１が現在の追尾対象７０の位置を示し、位置２～１４は、位置１から順に遡って５０ｍｓｅｃ毎に記録された追尾対象７０の過去の位置を示す。
　コントローラ６０は、所定の時間間隔（５０ｍｓｅｃ毎）で検出された追尾対象７０の位置データをメモリ６６に保存して、保存された複数の位置データに基づいて変化点Ｐｃを判定するように構成される。追尾対象７０の複数の過去の位置データ（座標）は、機台２０を中心として設定される相対座標系で保持される。
　この相対座標系は、図８に示すように、現在位置（現在時刻）において、車両１０から追尾対象７０に向かう方向軸を第１軸であるＸ軸とし、Ｘ軸に直交する方向軸を第２軸であるＹ軸としたＸ－Ｙ座標系である。本実施形態では、Ｘ軸とＹ軸とが機台２０の中心で直交し、その交差点がＸ－Ｙ座標系の原点になる。原点から追尾対象７０に向かう方向のＸ座標は正の値になる。
　メモリ６６には、例えば、このＸ－Ｙ座標系における追尾対象７０の直近１００回分の追尾対象７０の位置座標が保持される。新たな位置データが取得されると、コントローラ６０は、１００回分のうち最も古いデータを破棄して、新たに追加された最新の位置データを含む１００回分の位置データを、現在時刻における相対座標系に変換する。このような相対座標系の変換は、機台２０が旋回する都度、行われる。これにより、制御周期が５０ｍｓであれば、コントローラ６０は、５０ｍｓ×１００回＝５０００ｍｓ（５．０ｓ）前までの位置データをメモリ６６から読み出すことが可能である。
　次に、変化点Ｐｃの設定について説明する。
　コントローラ６０は、保存された複数の位置データのうち、１以上の条件を満たす位置を変化点Ｐｃとして設定する。
　変化点の設定条件１は、変化点Ｐｃとすべき位置が機台２０よりも前方にあること、である。この場合、変化点Ｐｃとすべき位置のＸ座標はゼロより大きくなる。これは、図９（ａ）に示すように追尾対象７０の移動経路が直角である場合だけでなく、図９（ｂ）に示すように追尾対象７０の移動経路が曲線の場合も同様である。
　変化点の設定条件２は、第２軸上の座標（Ｙ座標）の絶対値が閾値Ｄｍより大きいこと、である。この閾値Ｄｍは、例えば、０．６ｍにすることができる。この場合、｜Ｙ座標｜＞０．６であり、Ｙ座標の絶対値が閾値Ｄｍより大きくなる位置が検出された時点で、その位置が変化点Ｐｃの候補になる。つまり、Ｙ座標の絶対値が閾値Ｄｍより大きくなる位置は変化点Ｐｃの候補として有効化され、Ｙ座標の絶対値が閾値Ｄｍ以下の位置は変化点Ｐｃの候補から除外される。言い換えると、追尾対象の移動方向の変化を認識する際に、閾値Ｄｍ以下の変化は無効化される。
　図９（ｃ）のように追尾対象７０が直進している間には、過去の位置データのＹ座標がいずれも０．６ｍ以下であるため、条件２は満たされない。したがって、車両１０が移動する際の目標点Ｐｔは追尾対象７０になる。
　閾値を０．６ｍとするのは、次の理由による。センサ６５が、歩いている追尾対象者の後方に来る方の脚を順次検出している場合、図１０に示すように、追尾対象７０が直進していても、検出したのが右脚か左脚かで、Ｙ座標には０．３～０．４ｍほどの差が生じる。そのため、機台２０からは、追尾対象７０がジグザグに動いているように捉えられる。閾値が無かった場合、追尾対象７０が直進していても、機台２０がジグザグに動く。こうした無駄な移動方向の変更を避けるために、閾値Ｄｍを０．４＋α（マージンα＝０．２ｍ）に設定している。したがって、追尾対象７０が直進可能な車両である場合などには、この閾値Ｄｍをより小さくしてもよいし、閾値Ｄｍ（条件２）を設定しなくてもよい。
　変化点の設定条件３は、第２軸上の座標（Ｙ座標）の絶対値が最も大きい位置であること、である。例えば、図１１に示すＸ－Ｙ座標系においては、位置７のＹ座標（Ｙ７）の絶対値が最も大きいので、位置７が変化点Ｐｃの候補となる。
　変化点の設定条件４として、変化点Ｐｃを設定する時に、車両１０と設定すべき変化点Ｐｃとの距離が所定距離Ｄｎ以上離れていること、を含んでもよい。この所定距離Ｄｎは、例えば、１ｍである。例えば、図１１に示すＸ－Ｙ座標系においては、位置７～１７は車両１０からの距離がＤｎ以上離れていないので、変化点Ｐｃの候補から外れる。位置１８及びそれ以前の位置は、条件１（Ｘ＞０）を満たさない。残る位置１～６のうちでは、位置６のＹ座標（Ｙ６）の絶対値が最も大きいので、位置６は条件３を満たす。
　位置６は、Ｘ座標（Ｘ６）が０より大きいので、条件１を満たす。位置６は、Ｙ座標（Ｙ６）が閾値Ｄｍより大きいので、条件２を満たす。したがって、図１１に示す例では、条件１～４を全て満たす位置６が変化点Ｐｃとして判定される。
　次に、変化点Ｐｃに基づく目標点Ｐｔの設定について説明する。
　追尾対象７０の移動軌跡上の変化点Ｐｃが判定された場合、コントローラ６０は、変化点Ｐｃに基づいて目標点Ｐｔを設定する。詳細には、コントローラ６０は、変化点Ｐｃから規定距離Ｄｓ進んだ位置を目標点Ｐｔとして設定する。
　規定距離Ｄｓは、例えば０．７ｍとすることができる。変化点Ｐｃから規定距離Ｄｓ進んだ点を目標点Ｐｔとするのは、以下の理由による。本実施例では図１２に示すように、機台２０は、追尾対象７０との間に、最低でも０．７ｍの距離を空けて、追尾を行う。そのため、変化点Ｐｃを目標点Ｐｔとすると、機台２０は目標よりも０．７ｍ手前で移動方向を変えることになる。そこで、図１３に示すように、変化点Ｐｃよりも更に０．７ｍ前方に目標点Ｐｔを設定することによって、機台２０は変化点Ｐｃで移動方向を変化させることができる。目標点Ｐｔは、機台２０の現在位置から変化点Ｐｃに向かう直線の延長線上に設定する。
　コントローラ６０は、変化点Ｐｃに基づいて設定された目標点Ｐｔに向かって車両１０が移動するときに、車両１０の移動速度を変更してもよい。
　例えば、図１４に示すように、車両１０は、目標点Ｐｔまでの距離Ｄｔが規定距離Ｄｓより長く、かつ、速度判定距離Ｄａ以下である場合（規定距離Ｄｓ＜Ｄｔ≦速度判定距離Ｄａ）は、目標点Ｐｔまでの距離Ｄｔが遠いほど速い移動速度ｖで目標点Ｐｔに向けて移動してもよい。速度判定距離Ｄａは、例えば、１．８ｍにすることができる。
　これに加えて、車両１０は、目標点Ｐｔまでの距離Ｄｔが速度判定距離Ｄａより長く、かつ、停止判定距離Ｄｂ以下である場合（速度判定距離Ｄａ＜Ｄｔ≦停止判定距離Ｄｂ）は、目標点Ｐｔまでの距離Ｄｔが速度判定距離Ｄａであるときと同じ一定の速い速度Ｖｆで目標点Ｐｔに向けて移動してもよい。停止判定距離Ｄｂは、例えば、３～１０ｍにすることができる。最大速度となる速度Ｖｆは、例えば、２．２ｍ／ｓｅｃにすることができる。なお、規定距離Ｄｓ＜速度判定距離Ｄａ＜停止判定距離Ｄｂである。
　車両１０は、車両１０から目標点Ｐｔまでの距離Ｄｔが規定距離Ｄｓ以下の場合（Ｄｔ≦規定距離Ｄｓ）、目標点Ｐｔに向かう移動を停止してもよい。
　さらに、車両１０は、車両１０から目標点Ｐｔまでの距離Ｄｔが停止判定距離Ｄｂより長くなった場合（停止判定距離Ｄｂ＜Ｄｔ）にも、目標点Ｐｔに向かう移動を停止するようにしてもよい。
　目標点Ｐｔまでの距離Ｄｔが１０ｍより長い場合、最高速度Ｖｆ＝２．２ｍ／ｓｅｃで進んだとしても、車両１０が変化点Ｐｃに到達するまでに４秒以上かかる。その間に追尾対象７０が変化点Ｐｃから先に進むと、車両１０が変化点Ｐｃに到達したときに、追尾対象７０との距離が離れすぎてしまう。例えば、追尾対象７０の過去１００回目（５秒前）の位置データと車両１０の現在位置とが離れて、追尾対象７０の位置データに基づく正確な変化点Ｐｃの判定が困難になる。したがって、車両１０は、目標点Ｐｔまでの距離Ｄｔが停止判定距離Ｄｂより長くなった場合には停止して、目標点Ｐｔを設定しなおすことが好ましい。
　コントローラ６０は、車両１０の起動後、所定の時間間隔、例えば５０ｍｓｅｃ毎に、図４に示す処理を実行する。なお、変化点到達フラグは、車両を起動する際にオン状態にされる。
　図４のステップＳ１０１において、センサ６５が追尾対象７０の位置を検出する。コントローラ６０はステップＳ１０２で追尾対象７０の座標配列を一つ後にずらす。詳しく説明すると、コントローラ６０はステップＳ１０１で検出した追尾対象７０の最新の位置データ、すなわち位置座標をメモリ６６に保存して、最も古い位置データを破棄する。
　コントローラ６０は、ステップＳ１０３で変化点到達フラグがオンか否か判定する。コントローラ６０は、変化点到達フラグがオンならばステップＳ１０４に移行し、変化点到達フラグがオフならばステップＳ１０８に移行する。
　コントローラ６０は、ステップＳ１０４において、メモリ６６に保存された追尾対象７０の複数の位置データに基づいて、変化点Ｐｃが存在するか否か判定する。
　詳細には、コントローラ６０が追尾対象７０の過去の位置座標を検索し（例えば１００回分）、その中に上記条件１～４を満たす位置がある場合、変化点Ｐｃが存在すると判定する。
　コントローラ６０は、ステップＳ１０４において変化点Ｐｃが存在しない場合、ステップＳ１０６に移行して、追尾対象７０を目標点Ｐｔとする。一方、ステップＳ１０４において変化点Ｐｃが存在する場合、コントローラ６０はステップＳ１０５に移行して、変化点Ｐｃから０．７ｍ進んだ点を目標点Ｐｔとする。その後、コントローラ６０はステップＳ１０７で変化点到達フラグをオフにして、処理を終了する。
　規定距離Ｄｓは、０．７ｍに限らず、適宜調整されていてもよい。また、変化点Ｐｃを目標点Ｐｔとしてもよい（規定距離Ｄｓ＝０）。例えば変化点到達フラグがオフの状態では、機台２０の追尾対象７０までの最低距離の設定を０．７から０ｍに変更することによって、車両１０が目標点Ｐｔまで到達するようにしても良い。
　コントローラ６０は、ステップＳ１０８において変化点Ｐｃまで到達したか否か判定し、到達していないと判断した場合には処理を終了する。一方、コントローラ６０は、ステップＳ１０８において変化点Ｐｃまで到達したと判断した場合、ステップＳ１０９に移行して変化点到達フラグをオンにした後、処理を終了する。ステップＳ１０８では、誤差を考慮して、機台２０から変化点Ｐｃまでの距離が０．１ｍ以内であれば、変化点Ｐｃまで到達したと判断してもよい。
　例えば図７（ａ）に示す状況下においては、図４のステップＳ１０１→Ｓ１０２→Ｓ１０３→Ｓ１０４→Ｓ１０６→エンドの処理が繰り返し行われる。
　例えば図７（ｂ）に示す状況下においては、当初、ステップＳ１０１→Ｓ１０２→Ｓ１０３→Ｓ１０４→Ｓ１０５→Ｓ１０７→エンドの処理が行われる。さらに、次回の処理においてステップＳ１０１→Ｓ１０２→Ｓ１０３→Ｓ１０８→エンドの処理が行われ、これが繰り返される。そして、図７（ｃ）に示す状況になると、ステップＳ１０１→Ｓ１０２→Ｓ１０３→Ｓ１０８→Ｓ１０９→エンドの処理が行われる。
　すなわち、図７（ａ）においては追尾対象７０の移動方向に変化が無いため、追尾対象７０が目標点Ｐｔとなる（ステップＳ１０６）。そして、図７（ｂ）においては追尾対象７０の移動方向に変化があり、変化点Ｐｃに基づいて目標点Ｐｔが設定される（ステップＳ１０５）。さらに、図７（ｃ）においては追尾対象７０の移動方向に変化があった点（Ｐｃ）まで機台２０が移動すると（ステップＳ１０８＝ＹＥＳ）、追尾対象７０が目標点Ｐｔとなる。
　図４の制御により、車両１０は、追尾対象７０が移動した軌跡と実質的に同じ経路、あるいは追尾対象７０が移動した軌跡により近い経路に沿って移動することになる。すなわち、車両１０は、曲がり角を曲がるときには、追尾対象７０自身ではなく、追尾対象７０の移動経路に追従する。このように、車両１０が追尾対象７０の移動経路に追従することにより、図１５、図１６（ａ）、図１６（ｂ）、図１６（ｃ）及び図１６（ｄ）に示すような車両１０の移動経路のショートカットは発生しない。
　そのため、図１７に示すように、ショートカットした車両１０が障害物に衝突することもない。また、工場内の進入禁止エリアを避けて追尾対象７０が移動した場合に、車両１０が誤って進入禁止エリアに入ることが防止される。さらに、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示すように、見通しの悪い曲がり角で車両１０が追尾対象１１０を見失うこともない。
　上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
　（１）コントローラ６０は、センサ６５の検出結果に基づいて追尾対象７０の移動方向の変化を認識すると、変化点Ｐｃに基づいて目標点Ｐｔを設定する。そして、コントローラ６０は、必要に応じて車両１０が変化点Ｐｃまで移動した後に、追尾対象７０の追尾を再開するように、制御を行う。このように、車両１０は追尾対象７０が通過した経路、すなわち障害物がない経路を進むので、障害物にぶつかって停止することなく、追尾対象７０を追尾できる。即ち、車両１０は、追尾対象７０の移動経路に追従しつつ追尾対象７０を追尾することができる。
　つまり、追尾対象７０が同じ進行方向に進み続けている間は、車両１０が追尾対象７０の移動経路から大きく外れることは無いが、追尾対象７０が進行方向を変えた場合、車両１０の移動経路が追尾対象７０の移動経路から外れる可能性がある。そのため、追尾対象７０が進行方向を変えた場合には、コントローラ６０が目標点Ｐｔを変更する。詳細には、コントローラ６０は、追尾対象７０の進行方向が大きく変化する点を探索して、進行方向に変化がない場合には常に追尾対象７０を目標点Ｐｔとする。一方、追尾対象７０の進行方向に変化があった場合には、コントローラ６０が変化点Ｐｃを判定し、その変化点Ｐｃに基づいて目標点Ｐｔを設定する。このような経路追従するための目標点Ｐｔの決定により、車両１０はマップ情報を持つことなく、追尾対象７０の移動経路に沿って移動することができるため、コスト面で有利である。
　（２）コントローラ６０は、メモリ６６に追尾対象７０の位置データを複数保存して、保存した複数の位置データに基づいて変化点Ｐｃを判定する。よって、コントローラ６０は、位置データに基づいて変化点Ｐｃを判定することができ、実用的である。
　（３）車両１０は、全方向車輪である車輪３０，３１，３２，３３と、車両前方に追尾対象７０がくるように姿勢（向き）が変化する機台２０とを備える。そして、コントローラ６０は、追尾対象７０の過去の位置データのうち、Ｙ座標の絶対値が最も大きい位置を変化点Ｐｃの候補とする。よって、確実に変化点Ｐｃを算出でき、実用的である。
　（４）コントローラ６０が追尾対象７０の移動方向の変化を認識する際に、閾値以下の変化は無効になる。つまり、Ｙ軸方向での０．６ｍを閾値Ｄｍとして、閾値Ｄｍより大きい変化が有効になる。よって、誤った変化点Ｐｃの算出を防止できる。
　（５）変化点Ｐｃを判定する際に、車両１０との距離が所定距離Ｄｎ以上離れている位置を変化点Ｐｃとするので、所定距離Ｄｎ以内の距離を進む間に、何度も変化点Ｐｃを判定する必要がない。コントローラ６０が短時間の間に何度も変化点Ｐｃを判定する場合、判定のための計算に時間がかかるため、車両１０の移動速度が遅くなる。そうすると、車両１０が追尾対象７０を見失ったり、変化点Ｐｃを通り過ぎたりするおそれがある。したがって、条件４を満たす位置を変化点Ｐｃとすることにより、車両１０は追尾対象７０の移動経路により近い経路で進むことが可能になる。
　（６）車両１０は、設定された目標点Ｐｔまでの距離Ｄｔが規定距離Ｄｓ以下の場合、目標点Ｐｔに向かう移動を停止する。そのため、規定距離Ｄｓ＞０の場合にも、車両１０が変化点Ｐｃを通り過ぎるオーバーランを抑制できる。
　（７）車両１０は、目標点Ｐｔまでの距離Ｄｔが規定距離Ｄｓより長く、かつ、速度判定距離Ｄａ以下である場合は、目標点Ｐｔまでの距離が遠いほど速い移動速度ｖで目標点Ｐｔに向けて移動する。そのため、目標点Ｐｔまでの距離Ｄｔが遠いときには、車両１０の移動速度を上げて速やかに移動することができる。また、目標点Ｐｔまでの距離Ｄｔが近いときには、車両１０の移動速度を下げてオーバーランを抑制することが可能になる。
　（８）車両１０は、目標点Ｐｔまでの距離Ｄｔが速度判定距離Ｄａより長く、かつ、停止判定距離Ｄｂ以下である場合は、目標点Ｐｔまでの距離Ｄｔが速度判定距離Ｄａであるときと同じ一定の速い速度Ｖｆで目標点Ｐｔに向けて移動するように構成される。この構成によれば、Ｄａ＜Ｄｔ≦Ｄｂの場合に、車両１０は最高速度Ｖｆで速やかに移動することができる。
　（９）車両１０は、目標点Ｐｔまでの距離Ｄｔが停止判定距離Ｄｂより長い場合は、目標点Ｐｔに向かう移動を停止する。これにより、車両１０が不適切な方向に進むことを抑制できる。
　（１０）車両１０は全方向移動車両であるので、設定した目標点Ｐｔに向けて進みながら旋回することにより、車両１０とは異なる方向に進む追尾対象７０が常に正面に位置するように、向きを変化させることができる。したがって、１つのセンサ６５で追尾対象７０の位置を検出することができる。
　（１１）車両１０は、追尾対象７０が真っ直ぐ進んでいる間、すなわち変化点Ｐｃがない場合には追尾対象７０に向けて移動するので、追尾対象７０を追尾することができる。また、車両１０は、追尾対象７０が移動方向を変更した場合には、変化点Ｐｃを判定する。そして、車両１０が、変化点Ｐｃに基づいて設定される目標点Ｐｔに向けて移動することにより、追尾対象７０の移動経路に沿うように移動方向を変更することができる。
　上記実施形態は、以下に示す変更例のように変更してもよい。上記実施形態に含まれる各構成は、下記変更例に含まれる各構成と任意に組み合わせることができる。下記変更例に含まれる構成同士は、任意に組み合わせることができる。
　○　センサ６５はレーザ方式以外のものでもよく、例えば超音波方式のセンサを用いてもよい。
　○　全方向移動車両はオムニホイール方式以外のものを用いてもよく、例えば、メカナムホイール方式やオムニボール方式の全方向移動車両を用いてもよい。
　○　車両は全方向移動車両でなくてもよい。

Claims (13)

  1. 　移動車両であって、
    　１以上の車輪と、
    　追尾対象の位置を検出するように構成されたセンサと、
    　前記移動車両が前記追尾対象を追尾するよう、前記センサの検出結果に基づいて前記１以上の車輪を制御するように構成される制御部と、を備え、
    　前記制御部は、
    　　前記センサの検出結果に基づいて前記追尾対象の移動方向が変化した変化点を判定し、
    　　前記変化点に基づいて目標点を設定する、ように構成される、移動車両。
  2. 　前記制御部は、
    　　前記センサが所定の時間間隔で検出した前記追尾対象の複数の位置データをメモリに保存し、
    　　保存された前記複数の位置データに基づいて前記変化点を判定する、ように構成される、請求項１に記載の移動車両。
  3. 　前記制御部は、前記保存された複数の位置データのうち、１以上の条件を満たす位置を前記変化点として判定するように構成され、
    　前記１以上の条件は、前記移動車両から前記追尾対象に向かう方向軸を第１軸、前記第１軸と直交する方向軸を第２軸とした座標系において、前記第２軸上の座標の絶対値が最も大きい位置であることを含む、請求項２に記載の移動車両。
  4. 　前記制御部は、前記移動車両から前記追尾対象に向かう方向軸を第１軸、前記第１軸と直交する方向軸を第２軸とした座標系において、前記第２軸上の座標の絶対値が閾値以下の位置を前記変化点の候補から除外する請求項２または３に記載の移動車両。
  5. 　前記制御部は、前記保存された複数の位置データのうち、１以上の条件を満たす位置を前記変化点として判定するように構成され、
    　前記１以上の条件は、前記移動車両から前記追尾対象に向かう方向軸を第１軸、前記第１軸と直交する方向軸を第２軸とした座標系において、前記第２軸上の座標の絶対値が閾値より大きいことを含む、請求項２～４のいずれか１項に記載の移動車両。
  6. 　前記１以上の条件は、前記移動車両からの距離が所定距離以上離れていることを含む、請求項３または５に記載の移動車両。
  7. 　前記制御部は、前記変化点から規定距離進んだ位置を前記目標点として設定するように構成される、請求項１～６のいずれか１項に記載の移動車両。
  8. 　前記制御部は、前記移動車両から前記目標点までの距離が前記規定距離以下の場合、前記目標点に向かう前記移動車両の移動を停止するように構成される、請求項７に記載の移動車両。
  9. 　前記制御部は、前記移動車両から前記目標点までの距離が前記規定距離より長く、かつ、速度判定距離以下である場合は、前記目標点までの距離が遠いほど速い移動速度で前記移動車両を前記目標点に向けて移動させるように構成される、請求項８に記載の移動車両。
  10. 　前記制御部は、前記移動車両から前記目標点までの距離が前記速度判定距離より長く、かつ、停止判定距離以下である場合は、前記目標点までの距離が前記速度判定距離であるときと同じ一定の速度で前記移動車両を前記目標点に向けて移動させるように構成される、請求項９に記載の移動車両。
  11. 　前記制御部は、前記移動車両から前記目標点までの距離が前記停止判定距離より長い場合は、前記目標点に向かう前記移動車両の移動を停止するように構成される、請求項１０に記載の移動車両。
  12. 　前記１以上の車輪は、複数の全方向車輪を含み、
    　前記制御部は、前記移動車両の前方に前記追尾対象が位置するように、前記複数の全方向車輪を制御するように構成される、請求項１～１１のいずれか１項に記載の移動車両。
  13. 　前記目標点は、前記移動車両が前記変化点で移動方向を変化させるために、前記追尾対象の現在位置とは別の位置に設定された移動の目標点であり、
    　前記制御部は、前記変化点が判定されない場合には前記移動車両を前記追尾対象に向けて移動させ、前記変化点を判定した場合には、前記移動車両を前記変化点に基づいて設定した前記目標点に向けて移動させるように構成される、請求項１～１２のいずれか１項に記載の移動車両。
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