JP2022139054A - 搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】搬送ロボットの位置推定の精度を高める。【解決手段】搬送システム（１）の制御装置（１０）は、搬送ロボット（３０）から取得した自己位置情報と、当該搬送ロボット以外の搬送ロボットから取得した距離画像情報に含まれる当該搬送ロボットの位置及び当該搬送ロボットからの外周位置特定部（４０）を反映した信号強度に関する情報とを用いて、当該搬送ロボットの向きを含めた位置に関する推定位置情報を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、搬送ロボットを備えた搬送システムに関する。

工場や倉庫等において利用される、無人搬送車（ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）や、無人フォークリフト（ＡＧＦ：Automated Guided Forklift）等の、自走式の搬送ロボットが提案されている。複数台のこのような搬送ロボットが、無線通信を通じて制御装置により制御されて、工場等における搬送の自動化を実現する搬送システムが構成されている。

特開２０１９－４８６８９号公報

ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）やステレオカメラ等の距離センサから得られる、距離情報に基づいて自身の位置を把握する搬送ロボットも検討されている。このような搬送ロボットは、工場や倉庫等の床面にあらかじめ決められた走行ルートを示すガイドを設置することを要せずに、自律的に走行ルートを判断する。

よってこのような搬送ロボットを適用すれば、工場や倉庫での多種多様な搬送作業への対応や、ラインの変更に対しての柔軟な対応が可能な、フレキシブルな搬送システムを構築できるメリットがある。しかし、自律的に走行ルートを判断する搬送ロボットが適用された搬送システムでは、ガイドに沿って決められたルートのみを走行する搬送ロボットが適用された搬送システムと比較すると、搬送ロボットの位置の把握の精度を高めることが難しい課題がある。

本発明は、一側面では、このような実情を鑑みてなされたものであり、自律的に走行ルートを判断する搬送ロボットが適用された搬送システムにおいて、搬送ロボットの位置の把握の精度を高めることを目的とする。

前記の課題を解決するために、以下の構成を採用する。本発明の一側面に係る搬送システムは、自走式の複数の搬送ロボットと、複数の前記搬送ロボットとの間で通信を行う制御装置とを備え、前記搬送ロボットは、周囲の物体への距離と当該物体からの信号強度とを検知し、距離画像情報として取得する距離画像情報取得部と、前記距離画像情報を用いて自己の向きを含めた位置に関する自己位置情報を算出する自己位置算出部と、前記搬送ロボットの外周に付加された外周位置特定部と、を有し、前記制御装置は、複数の前記搬送ロボットから、それぞれの前記自己位置情報と、前記距離画像情報とを取得する固有状態取得部と、前記搬送ロボットから取得した前記自己位置情報と、当該搬送ロボット以外の前記搬送ロボットから取得した前記距離画像情報に含まれる当該搬送ロボットの位置及び当該搬送ロボットからの前記外周位置特定部を反映した信号強度に関する情報とを用いて、当該搬送ロボットの向きを含めた位置に関する推定位置情報を算出する推定位置算出部と、当該搬送ロボットの推定位置を、当該搬送ロボットに報知する推定位置送信部と、を有する。

前記構成によれば、搬送システムの搬送ロボットは、周囲の物体への距離と当該物体からの信号強度とを検知し、距離画像情報として取得する。また、自己位置算出部は、距離画像情報を用いて自己の向きを含めた位置に関する自己位置情報を算出する。これにより、搬送ロボットは、周囲の物体に対する当該搬送ロボットの位置を、当該搬送ロボットの向きを含めて特定することができる。

また、搬送システムの制御装置の推定位置算出部では、下記の（１）のみならず（２）に基づいて、搬送ロボット（以下、自機）の推定位置情報が算出される。（１）自己位置算出部により算出された自己位置情報、（２）自機以外の搬送ロボット（以下、他機）の自己位置情報及び他機から自機の外周位置特定部を反映した信号強度に関する情報を含む距離画像情報。

そのため、推定位置算出部は、（２）により、他機から自機の外周上の位置に対する距離を特定することができるため、他機に対する自機の向きを正確に推定できる。これにより、他機に対する自機の向きを考慮して自機の推定位置情報を算出することができる。

また、自機の推定位置情報が、制御装置から自機に報知される。これにより、搬送システムでは、搬送ロボットについての自機の位置および角度に関する推定が、自己位置情報よりも精度が高められた推定位置情報に基づいて行うことができるようになる。その結果、自律的に走行ルートを判断する搬送ロボットが適用された搬送システムにおいて、搬送ロボットの位置の把握の精度を高めることができる。

前記一側面に係る搬送システムにおいて、前記推定位置算出部は、前記推定位置情報を、前記距離画像情報の加重平均により算出し、前記当該搬送ロボットに対する、当該搬送ロボット以外の前記搬送ロボットの位置及び向きにより前記加重平均の重み付け係数を決定してもよい。

前記構成によれば、推定位置算出部は、より精度の高い距離画像情報を採用して推定位置情報を算出することができるので、推定位置情報の精度が向上する。

前記一側面に係る搬送システムにおいて、前記距離画像情報取得部は、前記物体に光を照射して前記物体から反射した前記光に基づき前記物体への距離を検知し、前記外周位置特定部は、前記外周の位置により前記光の輝度反射率が異なっていてもよい。

前記構成によれば、外周位置特定部から反射した光の輝度の強度を判定することにより、搬送ロボットの外周の位置と、距離画像情報取得部から前記位置までの距離とを検知することができる。

前記一側面に係る搬送システムにおいて、前記距離画像情報取得部は、前記物体を含む画像により前記物体への距離を検知し、前記外周位置特定部は、前記外周の位置により異なる模様を有していてもよい。

前記構成によれば、模様を判定することにより、搬送ロボットの外周の位置と、距離画像情報取得部から前記位置までの距離とを検知することができる。

前記一側面に係る搬送システムにおいて、前記搬送ロボットは、前記距離画像情報取得部が前記距離画像情報を検知するタイミングで発光してもよい。

前記構成によれば、搬送ロボットの周囲が暗い場合であっても、距離画像情報取得が当該搬送ロボットに関する距離画像情報を確実に検知することができる。

本発明の各態様に係る制御装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記制御装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記制御装置をコンピュータにて実現させる制御装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明の一側面によれば、自律的に走行ルートを判断する搬送ロボットが適用された搬送システムにおいて、搬送ロボットの位置の把握の精度が高められる。

本発明の実施形態に係る搬送システムの要部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る搬送システムの搬送ロボットの外形例を示す図である。 本発明の実施形態に係る搬送システムが適用される工場の例を模式的に示す、フロアマップである。 搬送ロボットが距離センサを用いて周囲の物体を検知する方法を説明するための図である。 図５に表された事例において、搬送ロボットの距離センサが取得し出力する距離画像情報をグラフとして表した図である。 搬送ロボットが距離センサを用いて周囲の物体を検知する方法を説明するための図である。障害物が監視エリア内に存在する状況を示す。 図４に表された事例について、更に他の搬送ロボットが搬送ロボットの監視レンジ内に存在する場合の状況を示す図である。 図７に表された事例において、搬送ロボットの距離センサが取得し出力する距離画像情報をグラフとして表した図であり、グラフ１００１は角度と距離のグラフであり、グラフ１００２は角度と信号強度のグラフである。 外周位置特定部の距離画像情報のイメージ図である。 複数の他の搬送ロボットの監視レンジ内に、特定の搬送ロボットが存在している状況を示す図である。 本発明の実施形態に係る搬送システムが実行する特徴的な動作を表すフローチャートである。 本発明の変形例に係る搬送システムの搬送ロボットの外形例を示す図である。

〔実施形態〕
以下、本発明の一側面に係る実施の形態が、図面に基づいて説明される。

§１ 適用例
図１を参照しつつ、本発明が適用される場面の一例が説明される。図１は、実施形態１に係る搬送システム１の構成を示すブロック図である。搬送システム１は、制御装置１０と複数の自走式の搬送ロボット３０とを備える。制御装置１０は、複数の搬送ロボット３０との間で通信を行い、それぞれの搬送ロボット３０に指示を行う。

図１において、搬送ロボット３０は１台分について、内部構成が詳細に示されているが、他の搬送ロボット３０についても同様の内部構成を備える。搬送ロボット３０は、周囲の物体への距離と当該物体からの信号強度とを検知し、距離画像情報として取得する距離センサ３６（距離画像情報取得部）と、前記距離画像情報を用いて自己の向きを含めた位置に関する自己位置情報を算出する自己位置算出部３３とを有している。また、搬送ロボット３０は、搬送ロボット３０の外周に付加された外周位置特定部４０を有している。

制御装置１０は、それぞれの搬送ロボット３０から、前記自己位置情報と、前記距離画像情報とを取得する、固有状態取得部１３を有している。また、制御装置１０は、下記の（１）から（３）の情報を用いて当該搬送ロボット３０の位置に関する推定位置情報を算出する推定位置算出部１５を有している。（１）それぞれの搬送ロボット３０の自己位置情報、（２）それぞれの搬送ロボット３０から取得したそれぞれの前記距離画像情報に含まれる他の搬送ロボット３０の位置に関する情報、（３）前記距離画像情報に含まれる、それぞれの搬送ロボット３０の外周位置特定部を反映した信号強度の情報。

更に制御装置１０は、当該搬送ロボット３０の推定位置を、当該搬送ロボット３０に報知する推定位置送信部１６を有する。

実施形態１に係る搬送システム１では、自走式の搬送ロボット３０の位置に関する情報である推定位置情報が、制御装置１０において、当該搬送ロボット３０（以下、自機）により算出された自己位置情報のみならず、当該搬送ロボット３０以外の搬送ロボット（以下、他機）からの前記距離画像情報にも基づいて算出される。

そうして、前記推定位置情報が、制御装置１０から自機である当該搬送ロボット３０に報知される。従って、搬送システム１では、搬送ロボット３０についての自機の位置に関する推定が、自己位置情報よりも精度が高められた推定位置情報に基づいて行うことができるようになる。そのため、自走式の搬送ロボットの位置推定の精度が高められた搬送システムを実現することができる。

§２ 構成例
＜搬送システムの適用場面＞
図２は本適用例に係る搬送システム１の搬送ロボット３０の外観例を示した図である。図３は、本適用例に係る搬送システム１が適用され得る工場や倉庫等のエリアの一例である、工場１００のフロアマップを模式的に示した図である。なお、以下においては、図２に示すように、搬送ロボット３０において距離センサ３６が配置されている側を搬送ロボット３０の前方、反対側を後方とし、前後方向に直行する向きを左右方向として説明する。また、図３、図４及び図６においては、外周位置特定部４０を省略して搬送ロボット３０を示している。

工場１００内には、製品、半製品、部品、原材料、工具、治具、梱包材やそれらを収納するカセット等の、搬送対象物を搬送する自走式の搬送ロボット３０が配備されている。更には、台車としての搬送ロボット上に、搬送対象物を把持する、ロボットアーム（マニピュレータ）が設けられた自走式の搬送ロボット３０Ｍが、搬送システム１の一部として配備されていてもよい。

搬送ロボット３０Ｍは搬送ロボット３０の一例であり、以降の記述では、搬送ロボット３０に包含されるものとする。搬送ロボット３０の形態としては、無人搬送台車や、ＡＧＦ、その他の形態の自走式搬送装置であってもよい。

工場１００内には搬送対象物を載置し得る棚１１０が設置されている。また、工場１００内には、搬送対象物に対して、あるいは搬送対象物を利用して、加工、組み立て、処理、検査等を実行するための生産設備も設置されている。搬送システム１の搬送ロボット３０は、これらの設備間で、搬送対象物を搬送し得る。

図３中に示されるように、それぞれの搬送ロボット３０の位置は、工場１００のフロア上に定義されたＸ－Ｙ座標で表される。またそれぞれの搬送ロボット３０の向きは、Ｘ－Ｙ座標に対して定義された、角度θで表される。このようにそれぞれの搬送ロボット３０の位置と向きが（Ｘ、Ｙ、θ）のようにして表され得る。以下、本明細書において、搬送ロボットの位置に関する情報とは、このような搬送ロボットの位置と向き（Ｘ、Ｙ、θ）に関する情報をいう。

＜搬送システムの構成概要＞
以下に、搬送システム１のより具体的な構成例と動作が説明される。図１に示されるように、搬送システム１は、制御装置１０と複数の自走式の搬送ロボット３０とを備える。制御装置１０は、搬送システムサーバ（ＡＭＨＳサーバ：Automated Material Handling System Server）等の名称で呼ばれることもある、搬送についての管理を担う情報処理システムである。

制御装置１０は、上位情報処理システム等からの指令に基づいて、搬送システム１中の搬送ロボット３０に、より具体的に搬送の指示を送信する。制御装置１０は、このような処理を実行し得る情報処理システムであればよく、物理的に一筐体に納められた装置である必要は無い。

搬送システム１が適用される場面が生産工場である場合、生産工場における製品の生産を管理する上位情報処理システムは、製造実行システムサーバ（ＭＥＳサーバ：Manufacturing Execution System Server）と呼称されることがある。搬送システム１が適用される場面が物流倉庫である場合には、物流倉庫における保管品の入庫・出庫を管理する上位情報処理システムは、倉庫管理システムサーバ（ＷＭＳサーバ：Warehouse Management System Server）と呼称されることがある。

＜搬送ロボットの構成＞
図１及び図２に示されるように、搬送ロボット３０は、指示受付部３１、走行制御部３２、自己位置算出部３３、固有状態報知部３４、推定位置取得部３５の各機能ブロックを有する。また搬送ロボット３０は、距離センサ３６、スレーブ記憶部３７、走行機構部３８、スレーブ通信部３９、外周位置特定部４０を有する。

距離センサ３６は、搬送ロボット３０の前方側に配置されており、搬送ロボット３０の走行方向前方を監視する。図２に示されるように、実施形態１の具体例において距離センサ３６は、２台のＬｉＤＡＲからなり、その監視エリア内に存在する物体への距離と当該物体からの信号強度とを示す距離画像情報を取得できる。具体的には、距離センサ３６は、その監視エリア内に存在する物体に光を照射して、物体から反射した光に基づき物体への距離を検知する。なお、距離画像情報とは、二次元の画像に限らず、一次元（直線）の画像であってもよい。

監視する領域は、例示として、搬送ロボット３０の走行方向前方の正面から左右それぞれに１２０°程度までの範囲を含むものとすることができる。このような距離画像情報の事例は後述される。なお、距離画像情報は一般に距離画像と呼称されることもある。

搬送ロボット３０に配置されるＬｉＤＡＲの個数は、単数でも複数であってもよく、複数である場合に後方をも監視できるように配置されていてもよい。また、距離センサ３６の種類は、ＬｉＤＡＲに限られず、ステレオカメラあるいはＴｏＦ（Time-of-Flight）カメラ等の距離画像を取得するセンサや、その他の手法によるものであってもよい。

スレーブ記憶部３７は、搬送ロボット３０に設けられた記録装置である。スレーブ記憶部３７は、搬送ロボット３０の識別情報、工場１００のフロア内のマップ情報を保持する他、搬送ロボット３０が走行を実行するために必要な各種情報や走行履歴、搬送ロボット３０の制御プログラム等を適宜保持する。

走行機構部３８は、走行制御部３２の制御により動作する、搬送ロボット３０が床面上を走行するための機構部である。図２の搬送ロボット３０の外観図において、走行機構部３８の一部である車輪３８Ａが示されている。

スレーブ通信部３９は、搬送ロボット３０が制御装置１０との間で通信を行うための通信インターフェースである。スレーブ通信部３９を通じて行う搬送ロボット３０との通信には、リアルタイムの距離画像情報が含まれるため、高速低遅延かつ多接続であることが好ましい。そのため、スレーブ通信部３９は、制御装置１０のマスタ通信部１９との間で、５Ｇ（5th Generation）通信、あるいはＷｉ－Ｆｉ６通信を行うものであることが好ましい（Ｗｉ Ｆｉ：登録商標）。図２の搬送ロボット３０の外観図において、スレーブ通信部３９の一部であるアンテナ３９Ａが示されている。

外周位置特定部４０は、図２に示すように、距離センサ３６の光の照射を妨げない位置において、搬送ロボット３０の側面に沿った外周に付加されている。また、外周位置特定部４０は、他の搬送ロボット３０の距離センサ３６から光が照射される位置（高さ）に、搬送ロボット３０の上面に略平行に付加されている。外周位置特定部４０は、搬送ロボット３０の外周の位置により光の輝度反射率が異なる。外周位置特定部４０は、例えば、反射板であってもよい。外周位置特定部４０は、例えば、搬送ロボット３０の前方（距離センサ３６が設置されている方）に行くほど輝度反射率が高くなるように付加されている。

本実施形態では、外周位置特定部４０は、搬送ロボット３０の左右方向の側面において前方に付加された側面前方特定部４１と、前記側面において後方に付加された側面後方特定部４２と、搬送ロボット３０の後面に付加された後面特定部４３と、を有する。外周位置特定部４０は、側面前方特定部４１の輝度反射率が一番高く、側面前方特定部４１、側面後方特定部４２、後面特定部４３の順に輝度反射率が低くなる。言い換えると、距離センサ３６が取得する外周位置特定部４０の距離画像情報では、側面前方特定部４１からの信号強度が一番高く、側面前方特定部４１、側面後方特定部４２、後面特定部４３の順に信号強度が低くなる。なお、後面特定部４３から取得される信号強度は、外周位置特定部４０が付加されていない箇所からの信号強度よりも高い信号強度となる。

指示受付部３１は、スレーブ通信部３９を介して制御装置１０からの指示を受け付ける機能ブロックである。走行制御部３２は、走行機構部３８を制御し、搬送ロボット３０を走行させる機能ブロックである。走行制御部３２はまた、走行機構部３８からの各機構の動作情報、具体的にはモータのロータリエンコーダ出力等に基づいて、オドメトリデータを算出する。オドメトリデータとは、ある時点の搬送ロボット３０の位置に対する、走行時あるいは走行後の位置を相対的に示す情報である。

自己位置算出部３３は、搬送ロボット３０の概略位置をオドメトリデータにより算出し、更に距離画像情報と、概略位置付近のマップ情報との比較から搬送ロボット３０の自己の向きを含めた位置に関する自己位置情報を算出する機能ブロックである。固有状態報知部３４は搬送ロボット３０の固有情報を、スレーブ通信部３９を介して制御装置１０に報知する機能ブロックである。推定位置取得部３５は、制御装置１０からスレーブ通信部３９を介して推定位置情報を取得する機能ブロックである。推定位置情報については後述される。

ここで、固有情報とは、個別の搬送ロボット３０自身に関わる固有状態についての情報をいい、距離画像情報と、自己位置情報とを含む。更には、例えば、搬送ロボット３０の動作の状態、搬送対象物の積載の状態、バッテリー残量等、搬送ロボット３０の動作や、その他の内部状態に関する情報を含んでいてもよい。

搬送ロボット３０は、基本的な動作として、制御装置１０からの指示に従い、以下のようにして所要の搬送を実行する。指示受付部３１が、スレーブ通信部３９を介して制御装置１０からの搬送の指示を受け付ける。走行制御部３２が、自己位置に関する情報と、搬送の指示に含まれる搬送先の位置情報に基づいて、走行機構部３８を制御し、搬送ロボット３０を搬送先へと走行させる。その際、走行制御部３２からのオドメトリデータ及び距離センサ３６からの距離画像情報に基づいて、自己位置算出部３３は、自己位置情報を更新し続ける。

＜制御装置の構成＞
図１に示されるように、制御装置１０は、上位指令受付部１１、指示発行部１２、固有状態取得部１３、位置関係算出部１４、推定位置算出部１５、推定位置送信部１６の各機能ブロックを有する。また制御装置１０は、マスタ記憶部１７、上位通信部１８、マスタ通信部１９を有する。

マスタ記憶部１７は、制御装置１０に設けられた記録装置である。マスタ記憶部１７は、工場１００のフロア内のマップ情報、制御装置１０の制御プログラムを保持する他、それぞれの搬送ロボット３０の固有情報、動作ログ等を適宜保持する。上位通信部１８は、制御装置１０が上位情報処理システムとの間で通信を行うための通信インターフェースである。マスタ通信部１９は、制御装置１０が搬送ロボット３０との間で通信を行うための通信インターフェースである。

上位指令受付部１１は、上位通信部１８を介して上位情報処理システムからの指令を受け付ける機能ブロックである。指示発行部１２は、上位情報処理システムからの指令に基づいて、個々の搬送ロボット３０への指示を発行し、マスタ通信部１９を通じて個々の搬送ロボット３０への指示を送信する。

その際、指示発行部１２は、固有状態取得部１３が取得したそれぞれの搬送ロボット３０の固有状態を参照して、上位情報処理システムからの指令を実行するために適切な個々の搬送ロボット３０への指示を発行する。位置関係算出部１４、推定位置算出部１５、推定位置送信部１６の各機能は後述される。

＜推定位置算出の原理＞
以下に、図４～図１０を参照して、構成例に係る搬送システム１において、搬送ロボット３０の推定位置が算出される原理が説明される。図４は工場１００のフロア上において、搬送ロボット３０が距離センサ３６を用いて、周囲の物体との距離を測定する状況を示す図である。図５は、その際に距離センサ３６が取得し出力する距離画像情報のうち、距離をグラフにして表した図である。

マップ情報には、工場１００のフロア上に載置されている棚や、生産設備の位置に関する情報が含まれている。図４に示される生産設備１２０ａについて、筐体の四隅の角部の位置に関する情報が、点ランドマークＭＣ１～ＭＣ４として、マップ情報に登録されている。

また、生産設備１２０ａの角部と角部とを結ぶ線（辺）の位置に関する情報が、線ランドマークＭＬ１～ＭＬ４としてマップ情報に登録されている。生産設備１２０ｂについても同様に、点ランドマークＭＣ５～ＭＣ８、線ランドマークＭＬ５～ＭＬ８がマップ情報に登録されている。

図４において、搬送ロボット３０の距離センサ３６の監視レンジＲが点線で示されている。図５は、横軸を搬送ロボット３０正面からの角度、すなわち搬送ロボット３０に対する方位を、縦軸を搬送ロボット３０の基準点からの距離として、距離画像情報のうち、距離をグラフ化して表した図である。図５においても監視レンジＲが示されている。図５に示されるように、距離センサ３６が取得し出力する距離画像情報には、監視レンジＲ内に位置する物体までの距離についての情報が含まれる。

自己位置算出部３３は、搬送ロボット３０の向きも含めた概略位置を、過去の自己位置に関する情報と、オドメトリデータにより算出し、そこから想定される監視レンジＲが配置される領域付近のマップ情報と、距離画像情報とをマッチングする。オドメトリデータにより算出した概略位置には誤差が含まれるため、当該マップ情報と距離画像情報とにはずれが生じる。自己位置算出部３３は、概略位置からそのずれを補正することで、搬送ロボット３０の自己の位置に関する情報である自己位置情報を算出する。

図６は、搬送ロボット３０の距離センサ３６の監視レンジＲ内に、作業者Ｗが立ち入っており、また、一時置きの物品Ｏｂが置かれている状況を示す。作業者Ｗ及び一時置きの物品Ｏｂによるオクルージョンの発生により、距離センサ３６がマップ情報に登録された物体までの距離を把握できない、遮蔽エリアＤａが生じている。

このような場合に、自己位置算出部３３が算出する自己位置情報の精度が低下することは、容易に理解される。従って、自己位置算出部３３は、マップ情報と、距離画像情報とのマッチングの状況、例えば、いくつの点ランドマーク、線ランドマークにマッチングできたか等に応じ、自己位置情報の確からしさについての確度情報を合わせて算出する。

図７は、図４の状況において、搬送ロボット３０ａの距離センサ３６の監視レンジＲ内に、更に他の搬送ロボット３０ｂが存在するようになった状況を示す。図８は図７に表された事例において、搬送ロボット３０ａの距離センサ３６が取得し出力する距離画像情報をグラフとして表した図である。より詳しくは、図８のグラフ１００１は、図７の状況において、横軸を搬送ロボット３０ａ正面からの角度、すなわち搬送ロボット３０ａに対する方位とし、縦軸を搬送ロボット３０ａの基準点からの距離として、距離画像情報のうち距離をグラフ化して表した図である。図８のグラフ１００２は、図７の状況において、横軸を搬送ロボット３０ａ正面からの角度とし、縦軸を信号強度として、距離画像情報のうち信号強度をグラフ化して表した図である。

図８に示すように、搬送ロボット３０ａが取得した距離画像情報には、他の搬送ロボット３０ｂの位置に関する情報及び搬送ロボット３０ｂの外周位置特定部４０を反映した信号強度に関する情報が含まれる。具体的には、グラフ１００２に示すように、搬送ロボット３０ｂの外周位置特定部４０の側面前方特定部４１による距離画像情報では、搬送ロボット３０ａは高い信号強度を取得する。また、側面後方特定部４２による距離画像情報では、搬送ロボット３０ａは側面前方特定部４１より低く後面特定部４３よりも高い信号強度を取得する。後面特定部４３による距離画像情報では、搬送ロボット３０ａは側面後方特定部４２より低く外周位置特定部４０以外よりも高い信号強度を取得する。つまり、搬送ロボット３０ｂの前方に行くにつれ、取得する信号強度が高くなることが分かる。

外周位置特定部４０の距離画像情報のイメージを図９に示す。図９において、ハッチングが薄いほど輝度が高いこと、すなわち信号強度が高いことを示す。また、図９の範囲ＱＶは、図７において搬送ロボット３０ａが搬送ロボット３０ｂをセンシングした場合、搬送ロボット３０ａが取得する搬送ロボット３０ｂの距離画像情報の範囲である。

外周位置特定部４０の各箇所の輝度反射率及び外周位置特定部４０以外の部分の輝度反射率が異なるため、搬送ロボット３０ａにより取得される搬送ロボット３０ｂの距離画像情報の点群は、図９に示すように、各箇所の点群毎に輝度が異なる。このように、図９においても、搬送ロボット３０ｂの前方の距離画像情報の方が取得する信号強度が高くなっていることが分かる。

従って、搬送ロボット３０ａが取得した搬送ロボット３０ｂに関わる距離画像情報により、高い信号強度を示す方が搬送ロボット３０ｂの前方であることと判断できるため、搬送ロボット３０ｂの向きを正確に判断することができる。

つまり、搬送ロボット３０ａが取得した距離画像情報に含まれる距離情報を分析することで、他の搬送ロボット３０ｂの搬送ロボット３０ａからの距離と方位に関する情報を得ることができる。また、距離画像情報に含まれる信号強度を分析することで、搬送ロボット３０ｂの向きに関する情報を正確に得ることができる。よって、搬送ロボット３０ａの自己位置情報と搬送ロボット３０ａが取得した距離画像情報とから、搬送ロボット３０ｂの向きを含む位置について、正確に算出し得ることが理解される。

図１０は、搬送ロボット３０ａが、搬送ロボット３０ｂの監視レンジＲｂ内及び搬送ロボット３０ｃの監視レンジＲｃ内に存在している状況を示す。搬送ロボット３０ａの位置に関する情報は、以下の３通り存在する。（ｉ）搬送ロボット３０ａが算出する自身の自己位置情報。（ｉｉ）搬送ロボット３０ｂが算出する自身の自己位置情報と、搬送ロボット３０ｂの距離画像情報とから導かれる搬送ロボット３０ａの位置に関する情報。（ｉｉｉ）搬送ロボット３０ｃが算出する自身の自己位置情報と、搬送ロボット３０ｃの距離画像情報とから導かれる搬送ロボット３０ａの位置に関する情報。

これらの情報を統合して、搬送ロボット３０ａの位置に関する情報を算出することにより、（ｉ）搬送ロボット３０ａが算出する自身の自己位置情報のみに依拠するよりも更に精度を高めることができるようになる。より具体的には、以下のようにして、これらの情報を統合し位置の推定値を得ることができる。

例えば座標Ｘについて、前記（ｉ）～（ｉｉｉ）によって、それぞれ推定値Ｘ１～Ｘ３が得られたとする。推定値Ｘ１～Ｘ３の単純平均を、統合された位置の推定値とすることができる。あるいは、推定値Ｘ１～Ｘ３についてのそれぞれの確度情報に応じて定められる重み付け係数を用いた加重平均を、統合された位置の推定値とすることができる。

またあるいは、推定値Ｘ１～Ｘ３毎に、それぞれの確度情報に応じて定められる分散を有し各推定値をピークとする正規分布等の確率分布関数を算出し、これらの確率分布関数を足し合わせた分布関数のピークを統合された位置の推定値とすることができる。座標Ｙ、向きθについても同様である。

ここで、前述の重み付け係数を用いた加重平均により、統合された位置の推定値として任意の搬送ロボット３０の推定位置を算出する場合、下記のように重み付け係数を決定してもよい。すなわち、搬送ロボット３０ａに対する、搬送ロボット３０ａ以外の搬送ロボット３０ｂ及び搬送ロボット３０ｃの位置及び向きにより各距離画像情報の重み付け係数を決定してもよい。

例えば、図１０の状況において、推定位置算出部１５が加重平均を用いて搬送ロボット３０ａの推定位置を算出する場合について説明する。まず、推定位置算出部１５は、搬送ロボット３０ａの距離画像情報から、搬送ロボット３０ａに対する搬送ロボット３０ｂ及び搬送ロボット３０ｃの向きを判定する。それに基づき、推定位置算出部１５は、搬送ロボット３０ａの推定位置を算出する際に採用する、搬送ロボット３０ｂからの距離画像情報及び搬送ロボット３０ｃからの距離画像情報の重み付け係数を決定する。

具体的には、搬送ロボット３０ａは搬送ロボット３０ｂの直進方向（垂直方向）にいるため、搬送ロボット３０ｂが取得する搬送ロボット３０ａに関する距離画像情報の精度が高いと判断できる。それに対して、搬送ロボット３０ａは搬送ロボット３０ｃの垂直方向からずれた角度（垂直方向に対して角度を有する）に位置するため、搬送ロボット３０ｃが取得する搬送ロボット３０ａに関する距離画像情報の精度が低いと判断できる。そのため、搬送ロボット３０ａの推定位置を算出する際に、推定位置算出部１５は、搬送ロボット３０ｂの距離画像情報の重み付け係数を大きくし、搬送ロボット３０ｃの距離画像情報の重み付け係数を小さくする。これにより、より精度の高い搬送ロボット３０ａの位置に関する推定位置情報を算出することができる。つまり、本実施形態においては、各搬送ロボット３０の向きが正確に判断できるため、各搬送ロボット３０の相互の情報に基づいて、精度をより高めた搬送ロボット３０の位置に関する情報を得ることができるようになる。

また、図１０に表された事例においては、搬送ロボット３０ｂが、搬送ロボット３０ａの監視レンジＲａ内及び搬送ロボット３０ｃの監視レンジＲｃ内に存在している。そのため、搬送ロボット３０ｂの位置に関する情報についても、同様にして他の搬送ロボット３０ａ、搬送ロボット３０ｃからの情報に基づいて、精度を高めた情報を算出することができる。このようにして、搬送ロボット３０の相互の情報に基づいて、精度をより高めた搬送ロボット３０の位置に関する情報を得ることができるようになる。

＜制御装置の動作＞
以下に、前記推定位置算出の原理に基づいた、搬送システム１の特徴的な動作が図１１のフローチャットに沿って説明される。搬送システム１では、搬送ロボット３０に搬送の動作を実行させている際に、図１１に示されるフローがリアルタイムで繰り返し実行される。

ステップＳ１：搬送システム１のそれぞれの搬送ロボット３０において、距離センサ３６により距離画像情報が取得される。また、走行制御部３２において、オドメトリデータが算出される。

ステップＳ２：搬送システム１のそれぞれの搬送ロボット３０において、自己位置算出部３３が、距離画像情報とオドメトリデータとに基づいて、自己位置情報を算出する。

ステップＳ３：搬送システム１のそれぞれの搬送ロボット３０において、固有状態報知部が、距離画像情報と自己位置情報とを含む固有情報を、スレーブ記憶部３７に記憶された搬送ロボット３０自身の識別情報とともに、スレーブ通信部３９を介して、制御装置１０に送信する。

ステップＳ４：制御装置１０の固有状態取得部１３は、マスタ通信部１９を通じて、それぞれの搬送ロボット３０から、識別情報が付された固有情報を取得する。

ステップＳ５：制御装置１０の位置関係算出部１４は、固有情報に含まれたそれぞれの搬送ロボット３０の自己位置情報から、それぞれの搬送ロボット３０の監視レンジＲを算出する。その際、固有情報に付された搬送ロボット３０の識別情報に基づいて、それぞれの搬送ロボット３０を識別する。更に位置関係算出部１４は、各自己位置情報と算出した各監視レンジＲに基づいて、それぞれの搬送ロボット３０が、どの他の搬送ロボット３０の監視レンジＲ内にあるかを算出する。

ステップＳ６：制御装置１０の推定位置算出部１５は、それぞれの搬送ロボット３０について、当該搬送ロボットの位置に関する推定位置情報を算出する。その際、推定位置算出部１５は、搬送ロボット３０から取得した自己位置情報と、当該搬送ロボット３０以外の搬送ロボット３０から取得した距離画像情報に含まれる当該搬送ロボットの位置及び当該搬送ロボットからの外周位置特定部を反映した信号強度に関する情報に併せ、当該搬送ロボット３０以外の搬送ロボット３０から取得した自己位置情報と、を用いる。推定位置情報の算出は、前記の推定位置算出の原理で説明された「統合された位置の推定値」を算出する方法に基づいて実行される。

ステップＳ７：制御装置１０の推定位置送信部１６は、推定位置算出部１５が算出したそれぞれの搬送ロボット３０の推定位置情報を、マスタ通信部１９を介して、それぞれの搬送ロボット３０に対して送信する。その際、推定位置送信部１６は、取得した搬送ロボット３０の識別情報に基づいて、それぞれの搬送ロボット３０を識別する。

ステップＳ８：搬送システム１のそれぞれの搬送ロボット３０において、推定位置取得部３５が、スレーブ通信部３９を通じて、制御装置１０から、自機の推定位置情報を取得する。推定位置取得部３５は、自機の位置に関する情報を、取得した推定位置情報に基づいて更新する。

構成例に係る搬送システム１によれば、搬送ロボット３０の位置推定が、自機の距離センサ３６からの距離画像情報からのみならず、他機の距離センサ３６からの距離画像情報にも依拠して実行される。そのため、自機の距離センサ３６からの距離画像情報のみによって位置推定が実行される場合と比較して、搬送ロボット３０の位置推定の精度をより高めることができる。

§３ 変形例
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、前記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、前記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略した。以下の変形例は適宜組み合わせ可能である。

例えば、前記実施形態では、図２に示されるとおり、外周位置特定部４０は、他の搬送ロボット３０の距離センサ３６からの光が照射される位置に付加され、外周の位置により光の輝度反射率が異なる。しかしながら、距離センサ３６が、ステレオカメラ等の物体を含む画像により前記物体への距離を検知するものである場合、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。

例えば、図１２に示すように、搬送ロボット３０の変形例である搬送ロボット３０Ｚは、外周位置特定部４０にかえて外周位置特定部４０Ｚを有していてもよい。図１２は、本発明の変形例に係る搬送システムの搬送ロボット３０Ｚの外形例を示す図である。外周位置特定部４０Ｚは、搬送ロボット３０Ｚの上部において、外周に沿って、外周の位置により異なる模様を有する。

本変形例では、外周位置特定部４０Ｚは、各側面の外周位置特定部４０Ｚの外周に沿った長さ方向の中央部に、中心特定部４１Ｚを有する。中心特定部４１Ｚは各側面により異なる模様を有し、その模様を判別することで、搬送ロボット３０Ｚのどの側面であるかを判定できる。これにより、搬送ロボット３０Ｚの向きが正確に判断できるため、各搬送ロボット３０Ｚの相互の情報に基づいて、精度をより高めた搬送ロボット３０Ｚの位置に関する情報を得ることができるようになる。

さらに、例えば、搬送ロボット３０Ｚは、外周位置特定部４０Ｚとして、外周の所定の箇所に発光ダイオードを有していてもよい。具体的には、搬送ロボット３０Ｚの前面に発光ダイオードを有し、他の搬送ロボット３０Ｚが当該搬送ロボット３０Ｚの距離画像情報を検知するタイミング（センシングするタイミング）で発光してもよい。これにより、距離画像情報において搬送ロボット３０Ｚの前面からの信号強度が高くなるため、距離画像情報を分析することで、搬送ロボット３０Ｚの向きが正確に把握できる。

その際、例えば、制御装置１０の位置関係算出部１４が、下記の処理を行ってもよい。すなわち、位置関係算出部１４は、搬送ロボット３０Ｚが位置する監視レンジＲを有する他の搬送ロボット３０Ｚが当該搬送ロボット３０Ｚをセンシングするタイミングを、固有情報を基に推定する。そして、位置関係算出部１４は、推定した他の搬送ロボット３０Ｚが当該搬送ロボット３０Ｚをセンシングするタイミングに合わせて、発光ダイオードが発光するように当該搬送ロボット３０Ｚに指示する。

また、距離センサ３６が物体を含む画像により前記物体への距離を検知するものである場合、画像の精度が、画像を取得する物体の周囲の明るさに依存する。つまり、前記物体の周囲が暗い場合、距離画像情報の精度が悪くなってしまう。そこで、搬送ロボット３０Ｚは、他の搬送ロボット３０Ｚが当該搬送ロボット３０Ｚの距離画像情報を検知するタイミングで発光してもよい。例えば、搬送ロボット３０Ｚには、搬送ロボット３０Ｚ全体を照らすように、搬送ロボット３０Ｚの各頂点に発光ダイオードが配置されていてもよく、外周位置特定部４０Ｚを照らすように外周位置特定部４０Ｚの裏側に発光ダイオードが配置されていてもよい。これにより、他の搬送ロボット３０Ｚが当該搬送ロボット３０Ｚの画像を取得する際、当該搬送ロボット３０Ｚの周囲または外周位置特定部４０Ｚが明るくなり、他の搬送ロボット３０Ｚが取得する距離画像情報の精度が向上する。

〔ソフトウェアによる実現例〕
制御装置１０の各機能ブロック（特に、上位指令受付部１１、指示発行部１２、固有状態取得部１３、位置関係算出部１４、推定位置算出部１５、推定位置送信部１６）あるいは、搬送ロボット３０の機能ブロック（特に、指示受付部３１、走行制御部３２、自己位置算出部３３、固有状態報知部３４、推定位置取得部３５）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現されてもよいし、ソフトウェアによって実現されてもよい。

後者の場合、制御装置１０あるいは搬送ロボット３０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、前記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、前記コンピュータにおいて、前記プロセッサが前記プログラムを前記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。

前記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。前記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、前記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを更に備えていてもよい。

また、前記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して前記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、前記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 搬送システム
１０ 制御装置
１１ 上位指令受付部
１２ 指示発行部
１３ 固有状態取得部
１４ 位置関係算出部
１５ 推定位置算出部
１６ 推定位置送信部
１７ マスタ記憶部
１８ 上位通信部
１９ マスタ通信部
３０、３０ａ～３０ｃ、３０Ｍ、３０Ｚ 搬送ロボット
３１ 指示受付部
３２ 走行制御部
３３ 自己位置算出部
３４ 固有状態報知部
３５ 推定位置取得部
３６ 距離センサ（距離画像情報取得部）
３７ スレーブ記憶部
３８ 走行機構部
３９ スレーブ通信部
４０、４０Ｚ 外周位置特定部
４１ 側面前方特定部（外周位置特定部）
４２ 側面後方特定部（外周位置特定部）
４３ 後面特定部（外周位置特定部）
４１Ｚ 中心特定部（外周位置特定部）
Ｒ、Ｒａ～Ｒｃ 監視レンジ

Claims (5)

1. 自走式の複数の搬送ロボットと、
   複数の前記搬送ロボットとの間で通信を行う制御装置とを備え、
   前記搬送ロボットは、周囲の物体への距離と当該物体からの信号強度とを検知し、距離画像情報として取得する距離画像情報取得部と、前記距離画像情報を用いて自己の向きを含めた位置に関する自己位置情報を算出する自己位置算出部と、前記搬送ロボットの外周に付加された外周位置特定部と、を有し、
   前記制御装置は、
   複数の前記搬送ロボットから、それぞれの前記自己位置情報と、前記距離画像情報とを取得する固有状態取得部と、
   前記搬送ロボットから取得した前記自己位置情報と、当該搬送ロボット以外の前記搬送ロボットから取得した前記距離画像情報に含まれる当該搬送ロボットの位置及び当該搬送ロボットからの前記外周位置特定部を反映した信号強度に関する情報とを用いて、当該搬送ロボットの向きを含めた位置に関する推定位置情報を算出する推定位置算出部と、
   当該搬送ロボットの推定位置を、当該搬送ロボットに報知する推定位置送信部と、を有する、搬送システム。
2. 前記推定位置算出部は、前記推定位置情報を、前記距離画像情報の加重平均により算出し、前記当該搬送ロボットに対する、当該搬送ロボット以外の前記搬送ロボットの位置及び向きにより前記加重平均の重み付け係数を決定する請求項１に記載の搬送システム。
3. 前記距離画像情報取得部は、前記物体に光を照射して前記物体から反射した前記光に基づき前記物体への距離を検知し、
   前記外周位置特定部は、前記外周の位置により前記光の輝度反射率が異なる、請求項１または２に記載の搬送システム。
4. 前記距離画像情報取得部は、前記物体を含む画像により前記物体への距離を検知し、
   前記外周位置特定部は、前記外周の位置により異なる模様を有する、請求項１または２に記載の搬送システム。
5. 前記搬送ロボットは、前記距離画像情報取得部が前記距離画像情報を検知するタイミングで発光する、請求項４に記載の搬送システム。

Images