JP2023098266A - 移動体の制御方法、移動体及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
(移動制御システム)
図1は、第1実施形態に係る移動制御システムの模式図である。図1に示すように、第1実施形態に係る移動制御システム1は、移動体10と情報処理装置12とを含む。移動制御システム1は、設備Wに所属する移動体10の移動を制御するシステムである。設備Wは、例えば倉庫など、物流管理される設備である。移動制御システム1においては、移動体10は、第1経路R1に沿って、設備Wの領域AR内の設置領域AR1まで移動し、設置領域AR1に配置された目標物Pを荷積み(ピックアップ)する。そして、移動体10は、目標物Pを荷積みした状態で、第2経路R2に沿って搬送領域AR2まで移動し、搬送領域AR2で目標物Pを荷下ろし(ドロップ)する。領域ARは、例えば設備Wの床面であり、目標物Pが設置されたり移動体10が移動したりする領域である。目標物Pは、本実施形態では、パレット上に荷物が積載された搬送対象物である。目標物Pは、前面Paに、移動体10の後述するフォーク24が挿入される穴Pbが形成されている。ただし、目標物Pは、パレット上に荷物が積載されたものに限られず任意の形態であってよく、例えばパレットを有さず荷物のみであってもよい。第1経路R1及び第2経路R2については後述する。
設備W内の領域ARには、複数の設置領域AR1が設けられている。設置領域AR1は、目標物Pが設置されている領域、すなわち搬送元の領域である。設置領域AR1は、目標物Pが設置される領域として、予め設定される。設置領域AR1は、例えば白線などで区分されており、設置領域AR1の位置(座標)、形状、及び大きさは、予め設定されている。同様に、設備W内の領域ARには、複数の搬送領域AR2が設けられている。搬送領域AR2は、これから目標物Pを設置すべき領域、すなわち搬送先の領域である。搬送領域AR2は、目標物Pを設置すべき領域として、予め設定される。搬送領域AR2は、例えば白線などで区分されており、搬送領域AR2の位置(座標)、形状、及び大きさは、予め設定されている。なお、本実施形態では、設置領域AR1及び搬送領域AR2は、設備Wの床である領域ARに設けられているが、それに限られず、例えば目標物Pを設備Wに搬入した車両の荷台内に設けられてもよいし、設備Wの棚などに設けられてもよい。また、本実施形態では、設置領域AR1及び搬送領域AR2は、目標物P毎に区画されており、設置領域AR1及び搬送領域AR2にはそれぞれ目標物Pが1つ配置されるが、それに限られない。例えば、設置領域AR1及び搬送領域AR2の少なくとも一方は、フリースペースとして、複数の目標物Pが設置されるように設定されていてもよい。また、図1の例では設置領域AR1及び搬送領域AR2は矩形であるが、形状及び大きさは任意であってよい。また、領域ARに設けられる設置領域AR1や搬送領域AR2の数も任意であってよい。
図2は、移動体の構成の模式図である。移動体10は、自動で移動可能であり目標物Pを搬送可能な装置である。さらに言えば、本実施形態では、移動体10は、フォークリフトであり、より詳しくはいわゆるAGV(Automated Guided Vehicle)やAGF(Automated Guided Forklift)である。図2に示すように、移動体10は、車体20と、車輪20Aと、ストラドルレッグ21と、マスト22と、フォーク24と、センサ26Aと、制御装置28とを備えている。ストラドルレッグ21は、車体20の前後方向における一方の端部に設けられて、車体20から突出する一対の軸状の部材である。車輪20Aは、それぞれのストラドルレッグ21の先端と、車体20とに設けられている。すなわち、車輪20Aは、合計3個設けられているが、車輪20Aの設けられる位置や個数は任意であってよい。マスト22は、ストラドルレッグ21に移動可能に取り付けられ、車体20の前後方向に移動する。マスト22は、前後方向に直交する上下方向(ここでは方向Z)に沿って延在する。フォーク24は、マスト22に方向Zに移動可能に取付けられている。フォーク24は、マスト22に対して、車体20の横方向(上下方向及び前後方向に交差する方向)にも移動可能であってよい。フォーク24は、一対のツメ24A、24Bを有している。ツメ24A、24Bは、マスト22から車体20の前方向に向けて延在している。ツメ24Aとツメ24Bとは、マスト22の横方向に、互いに離れて配置されている。以下、前後方向のうち、移動体10においてフォーク24が設けられている側の方向を、前方向とし、フォーク24が設けられていない側の方向を、後方向とする。
図3は、情報処理装置の模式的なブロック図である。情報処理装置12は、設備Wに設けられ、少なくとも、移動体10の移動に関する情報などを演算する装置、いわゆる地上システムである。ただし、情報処理装置12の設置位置などは任意であり、いわゆる地上システムに限られない。情報処理装置12は、コンピュータであり、図3に示すように、通信部30と記憶部32と制御部34とを含む。通信部30は、制御部34に用いられて、移動体10などの外部の装置と通信するモジュールであり、例えばアンテナなどを含んでよい。通信部30による通信方式は、本実施形態では無線通信であるが、通信方式は任意であってよい。記憶部32は、制御部34の演算内容やプログラムなどの各種情報を記憶するメモリであり、例えば、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)のような主記憶装置と、HDD(Hard Disk Drive)などの外部記憶装置とのうち、少なくとも1つ含む。
作業内容取得部40は、作業内容の情報、すなわち搬送対象となる目標物Pの情報を取得する。作業内容取得部40は、任意の方法で作業内容を取得してよいが、例えば、図示しない管理システムが設定した作業内容を取得してよい。ここでの管理システムは、例えば、WMS(Warehouse Management System)や、その他の生産管理系システムのようなバックエンドシステムであってよい。作業内容取得部40は、作業内容における目標物Pの情報から、目標物Pが設置されている設置領域AR1と、搬送先となる搬送領域AR2とを特定する。例えば、記憶部32には、目標物Pと、その目標物Pが設置されている設置領域AR1及び搬送先の搬送領域AR2とが、関連付けて記憶されており、作業内容取得部40は、記憶部32からその情報を読み出すことで、設置領域AR1及び搬送領域AR2を特定する。移動体選定部42は、対象となる移動体10を選定する。移動体選定部42は、例えば、設備Wに所属する複数の移動体から、対象となる移動体10を選定する。移動体選定部42は、任意の方法で対象となる移動体10を選定してよいが、例えば、作業内容取得部40が特定した設置領域AR1に基づき、その設置領域AR1にある目標物Pの搬送に適した移動体10を、対象となる移動体10として選定してよい。
経路取得部44は、移動体10の経路の情報を、すなわちここでは、設置領域AR1に向かう第1経路R1の情報と、搬送領域AR2に向かう第2経路R2の情報とを、取得する。経路取得部44は、取得した第1経路R1と第2経路R2との情報を、通信部30を介して、対象となる移動体10に送信する。
次に、移動体10の制御装置28について説明する。図4は、移動体の制御装置の模式的なブロック図である。制御装置28は、移動体10を制御する装置である。制御装置28は、コンピュータであり、図4に示すように、通信部50と記憶部52と制御部54とを含む。通信部50は、制御部54に用いられて、情報処理装置12などの外部の装置と通信するモジュールであり、例えばアンテナなどを含んでよい。通信部50による通信方式は、本実施形態では無線通信であるが、通信方式は任意であってよい。記憶部52は、制御部54の演算内容やプログラムなどの各種情報を記憶するメモリであり、例えば、RAMと、ROMのような主記憶装置と、HDDなどの外部記憶装置とのうち、少なくとも1つ含む。
経路取得部60は、移動体10が移動する経路の情報を、すなわちここでは第1経路R1及び第2経路R2の情報を、取得する。経路取得部60は、その移動体10が作業対象として選定された際に、情報処理装置12から第1経路R1及び第2経路R2の情報を取得してもよいし、予め記憶部52に記憶された第1経路R1及び第2経路R2の情報を読み出してもよい。また、経路取得部60は、情報処理装置12から第1経路R1及び第2経路R2を取得することに限られず、自身で第1経路R1及び第2経路R2を設定してもよい。
移動制御部62は、移動体10の駆動部やステアリングなどの移動機構を制御して、移動体10の移動を制御する。移動制御部62は、経路取得部60が取得した第1経路R1及び第2経路R2に従って、移動体10を移動させる。移動制御部62は、移動体10の位置情報を逐次把握することで、第1経路R1及び第2経路R2を通るように、移動体10を移動させる。移動体10の位置情報の取得方法は任意であるが、例えば本実施形態では、設備Wに図示しない検出体が設けられており、移動制御部62は、検出体の検出に基づき移動体10の位置及び姿勢の情報を取得する。具体的には、移動体10は、検出体に向けてレーザ光を照射し、検出体によるレーザ光の反射光を受光して、設備Wにおける自身の位置及び姿勢を検出する。ただし、移動体10の位置及び姿勢の情報の取得方法は、検出体を用いることに限られず、例えば、SLAM(Slmultaneous Localization and Mapping)を用いてもよい。
検出制御部64は、移動体10に対する目標物Pの位置を、すなわち移動体10に対する目標物Pの相対位置を、検出させる。検出制御部64の処理については後述する。
フォーク制御部66は、移動体10のフォーク24の動作を制御する。フォーク制御部66の処理については後述する。
位置情報取得部68は、検出制御部64による目標物Pの位置の検出結果に基づいた目標物Pの位置情報を、取得する。目標物Pの位置情報とは、移動体10に設けられたフォーク24が目標物Pに形成された穴Pbに挿入された状態における、移動体10に対する目標物Pの位置を示す情報である。位置情報取得部68の処理については後述する。
次に、移動体10が設置領域AR1内の目標物Pを荷積みして搬送領域AR2で荷下ろしする際の制御装置28の処理について説明する。
図1に示すように、移動制御部62は、経路取得部60が取得した第1経路R1に従って、移動体10を目標位置A1まで移動させる。移動体10が目標位置A1に到達したら、フォーク制御部66は、フォーク24を動かして、穴Pbにフォーク24(ツメ24A、24B)を挿入させて、目標物Pをピックアップする。目標物Pをピックアップする際の制御の詳細については後述する。
第1経路R1は、移動体10が第1経路R1に沿った移動を開始する前に、地図情報などから予め設定された経路であるが、経路取得部60は、予め設定された第1経路R1を更新してもよい。この場合例えば、検出制御部64が、移動体10が第1経路R1に沿って移動中に、センサ26Aに、目標物Pの位置及び姿勢を検出させて、経路取得部60は、目標物Pの位置及び姿勢に基づいて第1経路R1を更新する。以下、具体的に説明する。
移動体10が目標物Pをピックアップしたら、移動制御部62は、経路取得部60が取得した第2経路R2に従って、移動体10を目標位置A2まで移動させる。移動体10が目標位置A2に到達したら、フォーク制御部66は、フォーク24を動かして、フォーク24に保持された目標物Pを、搬送領域AR2内にドロップする。
図5は、目標物をピックアップする際の移動体の動作の例を説明する模式図である。以降では、移動体10が、目標物P(設置領域AR1)のX方向と反対側に位置して、自身の前方向側(第1方向側)に、すなわちここではX方向側に位置する目標物Pをピックアップすることを例にして説明する。すなわち、以降では、移動体10が到着する目標位置A1が、目標物PのX方向と反対側に位置していることを例にして説明する。図5に示すように、移動体10が目標位置A1に到達したら(ステップS2)、フォーク制御部66は、フォーク24をX方向側(第1方向側)に移動させて、目標物Pの穴Pbにフォーク24を挿入させる(ステップS4)。本実施形態では、マスト22及びフォーク24が前後方向に一体で移動するため、マスト22及びフォーク24をX方向側に移動させて、目標物Pの穴Pbにフォーク24を挿入させるといえる。なお、フォーク制御部66は、フォーク24と穴Pbとの位置を合わせるように、フォーク24を上下方向(本例ではZ方向又はZ方向と反対側)及び横方向(本例ではY方向又はY方向と反対側)の、少なくとも一方に移動させてよい。この場合例えば、フォーク制御部66は、カメラなどのセンサにより穴Pbの位置を逐次検出して、フィードバック制御により、穴Pbの位置とフォーク24の位置とを合わせるように、フォーク24を動かしてもよい。
本実施形態においては、検出制御部64により、移動体10に対する目標物Pの位置を検出し、位置情報取得部68は、検出制御部64による目標物Pの位置の検出結果に基づき、フォーク24が穴Pbに挿入された状態における移動体10に対する目標物の位置を示す、目標物Pの位置情報を取得する。フォーク24が穴Pbに挿入された状態とは、フォーク24の先端から基端までの全体が穴Pb内に位置していることに限られず、フォーク24の少なくとも一部が穴Pb内に位置していることを指してよい。以下、この処理について具体的に説明する。
本実施形態においては、フォーク制御部66は、目標物Pの位置情報(目標物PのY方向における位置)に基づき、フォーク24が穴Pbに挿入された状態でフォーク24を横方向(Y方向又はY方向と反対側)に移動させることで、目標物Pを横方向に移動させる。これにより、フォーク制御部66は、横方向における、移動体10に対する目標物Pの位置を調整する。図6の例では、フォーク24をY方向と反対側に移動させることで、目標物PをY方向と反対側に移動させる旨が示されている(ステップS12)。本実施形態では、フォーク制御部66は、例えば、移動体10の横方向における中心位置C1と、目標物Pの横方向における中心位置C2との、横方向における距離が、所定値以下となるように、目標物Pを移動させることが好ましい。ここでの所定値は任意であってよい。この場合例えば、フォーク24を横方向(例えばY方向)側に移動させつつセンサ26Aからレーザ光LTを照射させている際の、目標物Pからの反射光を検出できた直後に反射光を検出できなくなったタイミングにおける、フォーク24の横方向における位置を、端部位置とする。フォーク制御部66は、端部位置に対して、所定距離(例えば数mm)だけ横方向と反対側(例えばY方向と反対側)にフォーク24を移動させて、フォーク24の移動を停止させることで、横方向における、移動体10に対する目標物Pの位置を調整する。これにより、停止したフォーク24に搭載された目標物Pの中心位置C2と、移動体10の中心位置C1との距離が所定値以下となり、さらに言えば、中心位置C1、C2をX方向においてほぼ同軸上(軸AX上)に位置させることが可能となる。従って、このように制御することで、目標物Pの中心位置C2を、移動体10の中心位置C1に適切に合わせることができる。ただし、移動体10に対する目標物Pの位置の調整方法はこれに限られず任意であってよい。例えば、位置情報取得部68が、目標物Pの位置情報から、移動体10の座標系における目標物Pの中心位置C2の座標を算出し、目標物Pの中心位置C2と移動体10の中心位置C1との間のY方向の距離が所定値以下となるように、目標物Pを移動させてよい。
次に、以上説明した移動体10の制御装置28の処理フローについて説明する。図7は、第1実施形態に係る制御装置の処理フローを説明するフローチャートである。図7に示すように、制御装置28は、経路取得部60によって、経路(第1経路R1と第2経路R2)の情報を取得し(ステップS20)、移動制御部62によって、移動体10を第1経路R1に沿って移動させる(ステップS22)。移動体10が目標位置A1に到達したら、フォーク制御部66は、フォーク24を制御して、設置領域AR1に設置された目標物Pの穴Pbにフォーク24を挿入させることで、目標物Pをピックアップさせる(ステップS24)。制御装置28は、検出制御部64によって、センサ26Aを制御することで、移動体10に対する目標物Pの位置を検出させて(ステップS26)、位置情報取得部68により、目標物Pの位置の検出結果を、フォーク24が穴Pbに挿入された状態における目標物Pの位置情報として取得する(ステップS28)。フォーク制御部66は、フォーク24が穴Pbに挿入された状態における目標物Pの位置情報に基づき、目標物Pの横方向における位置調整が必要かを判断し(ステップS30)、位置調整が必要な場合(ステップS30;Yes)、サイドシフトにより、すなわちフォーク24を横方向に移動させることにより、目標物Pの横方向の位置を調整する(ステップS32)。なお、位置調整が必要かの判断基準は任意であってよい。目標物Pの位置調整を行った後、制御装置28は、移動制御部62によって、目標物Pが搭載された移動体10を第2経路R2に沿って移動させて(ステップS34)、目標位置A2に到達したら、フォーク制御部66によりフォーク24を制御して、目標物Pを搬送領域AR2内にドロップする(ステップS36)。なお、位置調整が不要な場合(ステップS30;No)も、ステップS34に進む。
ここで、フォーク24を穴Pbに挿入することで、目標物Pをピックアップすることは可能であるが、ピックアップされた目標物Pが移動体10からずれている場合には、例えば目標物Pを適切に搬送領域AR2に設置できなくなるなど、目標物Pを適切に搬送できなくなるおそれがある。例えば、地面に設定された搬送領域AR2同士の距離が短かったり、幅が狭い棚の上に搬送領域AR2が設定されていたり、車両の荷台上に設定された搬送領域AR2同士の距離が短かったりする場合など、目標物Pを出来るだけ詰めて設置する必要がある場合には、ピックアップされた目標物Pが移動体10からずれることが、特に問題となる。それに対し、本実施形態においては、センサ26Aにより、移動体10に対する目標物Pの位置を検出させて、フォーク24が穴Pbに挿入された状態における、移動体10に対する目標物Pの位置情報を取得する。フォーク24が穴Pbに挿入された状態における目標物Pの位置情報を取得することで、その位置情報に基づき、移動体10に保持された状態における目標物Pの位置を適切に調整することが可能となり、例えば上述のように目標物Pを出来るだけ詰めて設置する必要がある場合にも、目標物Pを適切に搬送領域AR2に設置でき、目標物Pを適切に搬送できる。
本実施形態の例では、フォーク24が穴Pbに挿入された状態における目標物Pの位置情報に基づき、移動体10にピックアップされた目標物Pの位置を調整したが、目標物Pの位置情報の利用方法は、これに限られず任意であってよい。例えば、フォーク24が穴Pbに挿入された状態における目標物Pの位置情報に基づき、第1経路R1や第2経路R2を更新してもよい。以下、第2経路R2を更新する場合の例について説明する。
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態においては、カメラであるセンサ26Bにより、目標物Pの位置検出を行う点で、第1実施形態とは異なる。第2実施形態において、第1実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。
次に、第3実施形態について説明する。第3実施形態においては、穴Pbに挿入されたフォーク24の横方向の表面(側面)を、穴Pbの内周面に接触させることにより、移動体10に対する目標物Pの位置を検出する点で、第1実施形態とは異なる。第3実施形態において第1実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。なお、第3実施形態は、第2実施形態に対しても適用可能である。
以上説明したように、本開示に係る移動体10の制御方法は、自動で移動する移動体10の制御方法であって、搬送対象となる目標物Pの、移動体10に対する位置を検出するステップと、目標物Pの位置の検出結果に基づき、移動体10に設けられたフォーク24が目標物Pに形成された穴Pbに挿入された状態における移動体10に対する目標物Pの位置を示す、目標物Pの位置情報を取得するステップと、を含む。本制御方法においては、移動体10に対する目標物Pの位置を検出させて、フォーク24が穴Pbに挿入された状態における、移動体10に対する目標物Pの位置情報を取得する。フォーク24が穴Pbに挿入された状態における目標物Pの位置情報を取得することで、その位置情報に基づき、移動体10に搭載された状態での目標物Pの位置ずれを考慮して、目標物Pを適切に搬送できる。
12 情報処理装置
24 フォーク
26A、26B センサ
60 経路取得部
62 移動制御部
64 検出制御部
66 フォーク制御部
68 位置情報取得部
AR1 設置領域
AR2 搬送領域
P 目標物
Pb 穴
R1 第1経路
R2 第2経路
Claims (11)
- 自動で移動する移動体の制御方法であって、
搬送対象となる目標物の、前記移動体に対する位置を検出するステップと、
前記目標物の位置の検出結果に基づき、前記移動体に設けられたフォークが前記目標物に形成された穴に挿入された状態における前記移動体に対する前記目標物の位置を示す、前記目標物の位置情報を取得するステップと、
を含む、
移動体の制御方法。 - 前記目標物の位置を検出するステップにおいては、前記移動体から前記目標物に向かう第1方向に対して交差する第2方向における、前記移動体に対する前記目標物の位置を検出し、
前記目標物の位置情報を取得するステップにおいては、前記位置情報として、前記フォークが前記穴に挿入された状態での、前記第2方向における前記移動体に対する前記目標物の位置を示す情報を取得する、請求項1に記載の移動体の制御方法。 - 前記目標物の位置を検出するステップにおいては、前記移動体に対する前記目標物の姿勢も検出し、
前記目標物の位置情報を取得するステップにおいては、前記位置情報として、前記フォークが前記穴に挿入された状態での、前記移動体に対する前記目標物の姿勢を示す情報も取得する、請求項2に記載の移動体の制御方法。 - 前記目標物を検出するステップにおいては、
前記移動体に設けられた第1センサにより、前記目標物に対してレーザ光を照射し、
前記目標物からの反射光を検出することで、前記移動体に対する前記目標物の位置及び姿勢の少なくとも一方を検出する、請求項2又は請求項3に記載の移動体の制御方法。 - 前記目標物を検出するステップにおいては、
照射方向を固定した状態で前記第1センサに前記レーザ光を照射させて、前記目標物からの反射光により、前記第1センサの前記第1方向に前記目標物が位置しているか否かを判断することで、前記第2方向における、前記移動体に対する前記目標物の位置を検出する、請求項4に記載の移動体の制御方法。 - 前記目標物の位置を検出するステップにおいては、前記移動体に設けられた第2センサにより前記目標物を撮像することで、前記移動体に対する前記目標物の位置及び姿勢の少なくとも一方を検出する、請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の移動体の制御方法。
- 前記目標物の位置を検出するステップにおいては、
前記穴に挿入された前記フォークの前記第2方向の側面を、前記穴の内周面に接触させることにより、前記移動体に対する前記目標物の位置を検出する、請求項2から請求項6のいずれか1項に記載の移動体の制御方法。 - 前記位置情報に基づき、前記フォークが前記穴に挿入された状態で、前記フォークを前記第2方向側に移動させることで前記目標物を前記第2方向に移動させて、前記第2方向における前記移動体に対する前記目標物の位置を調整するステップと、
前記第2方向における前記目標物の位置が調整された状態で、前記目標物を荷下ろしするステップと、
を更に含む、請求項2から請求項7のいずれか1項に記載の移動体の制御方法。 - 前記位置情報に基づき設定された、前記目標物を荷下ろしする設置領域に向かう経路を取得するステップと、
前記経路に沿って前記移動体を移動させるステップと、
前記目標物を前記設置領域で荷下ろしするステップと、
を更に含む、請求項2から請求項8のいずれか1項に記載の移動体の制御方法。 - 自動で移動する移動体であって、
搬送対象となる目標物の、前記移動体に対する位置を検出させる検出制御部と、
前記目標物の位置の検出結果に基づき、前記移動体に設けられたフォークが前記目標物に形成された穴に挿入された状態における前記移動体に対する前記目標物の位置を示す、前記目標物の位置情報を取得する位置情報取得部と、
を含む、
移動体。 - 自動で移動する移動体の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
搬送対象となる目標物の、前記移動体に対する位置を検出するステップと、
前記目標物の位置の検出結果に基づき、前記移動体に設けられたフォークが前記目標物に形成された穴に挿入された状態における前記移動体に対する前記目標物の位置を示す、前記目標物の位置情報を取得するステップと、
を、コンピュータに実行させる、
プログラム。
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