移动机器人、移动机器人的控制系统、移动机器人的控制方法与流程

1.本发明涉及移动机器人、移动机器人的控制系统以及移动机器人的控制方法。


背景技术：

2.以往，为了诱导进行自主移动的移动机器人，而使用信标(beacon)等发送器。例如，作为移动机器人的清扫机器人基于从设置于充电器的信标发出的信号，进行朝向充电器移动而从充电器接受电力的供给的动作。
3.近年来，这样的移动机器人扩大了其活用范围。例如，在工厂内、物流仓库等中使用的无人搬运车、或者设施、大厅、机场等公共设施内的服务机器人是移动机器人活用的一例。例如，在下述专利文献1所记载的技术中，公开了无人搬运车对与在行驶环境中设置的多个定位装置的相对位置进行检测而自主行驶的系统。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2005
‑
018248号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.然而，该技术是求出与定位装置的相对位置来决定行驶路线的技术，在无人搬运车的位置由于某些影响而产生偏移等的情况下，有可能在与期望的行驶路线不同的路线上行驶。为了即使在这样的情况下也在期望的行驶路线上行驶，需要将期望的行驶路线上的相对于定位装置的相对位置全部事先进行存储，但是存储器容量的增加和期望的行驶路线的设定所需要的工时的增加会成为问题。
9.本发明是鉴于上述的以往技术中存在的各种课题而完成的，其目的在于，提供在使移动机器人自主行驶的情况下，不需要存储行驶路线的大容量的存储器和设定行驶路线的工时的移动机器人的控制系统及控制方法、以及用于该控制系统及控制方法的移动机器人。
10.用于解决课题的方案
11.本发明的移动机器人具备：驱动部，其对移动速度和行进方向进行变更；检测部，其对沿着到目标地点为止的移动路径而配置的多个被检测体进行检测；以及控制部，其取得到由所述检测部检测出的所述被检测体为止的距离和方向，并算出到所述被检测体为止的距离和方向满足预定的关系的行进方向，并基于算出的行进方向来对所述驱动部进行驱动控制，在所述移动路径中，相对于所述移动机器人的行进方向至少在左右的任一方设定有边界，另外，所述多个被检测体沿着形成所述移动路径的所述边界配置，而且，所述移动机器人以所述移动机器人与所述边界保持一定距离(xref)进行移动的方式在目标路径被设定于在与该边界相距一定距离(xref)的设定位置的环境下被使用，所述移动机器人的特征在于，所述控制部至少在所述移动机器人朝向目标地点而要开始进行沿着所述目标路径
的移动时，能够基于到由所述检测部检测出的所述被检测体为止的距离和方向，来算出沿着所述边界而配置的所述被检测体与所述移动机器人的当前位置的相对于所述移动路径正交的方向上的距离(x)，并且能够算出该距离(x)与所述一定距离(xref)的差量(δx)，而且，能够以使该差量(δx)成为0(零)的方式执行对所述驱动部的驱动控制。
12.在本发明的移动机器人的控制系统中，所述移动机器人具备：驱动部，其对移动机器人的移动速度和行进方向进行变更；检测部，其对沿着到目标地点为止的移动路径而配置的多个被检测体进行检测；以及控制部，其取得到由所述检测部检测出的所述被检测体为止的距离和方向，并算出到所述被检测体为止的距离和方向满足预定的关系的行进方向，并基于算出的行进方向来对所述驱动部进行驱动控制，在所述移动路径中，相对于所述移动机器人的行进方向至少在左右的任一方设定有边界，所述多个被检测体沿着形成所述移动路径的所述边界配置，所述移动机器人的控制系统以所述移动机器人与所述边界保持一定距离(xref)进行移动的方式，将目标路径设定于与该边界相距一定距离(xref)的位置，所述移动机器人的控制系统的特征在于，所述控制部至少在所述移动机器人朝向目标地点而要开始进行沿着所述目标路径的移动时，能够基于到由所述检测部检测出的所述被检测体为止的距离和方向，来算出沿着所述边界而配置的所述被检测体与所述移动机器人的当前位置的相对于所述移动路径正交的方向上的距离(x)，并且能够算出该距离(x)与所述一定距离(xref)的差量(δx)，而且，能够以使该差量(δx)成为0(零)的方式执行对所述驱动部的驱动控制。
13.在本发明的移动机器人的控制方法中，所述移动机器人具备：驱动部，其对移动机器人的移动速度和行进方向进行变更；检测部，其对沿着到目标地点为止的移动路径而配置的多个被检测体进行检测；以及控制部，其取得到由所述检测部检测出的所述被检测体为止的距离和方向，并算出到所述被检测体为止的距离和方向满足预定的关系的行进方向，并基于算出的行进方向来对所述驱动部进行驱动控制，在所述移动路径中，相对于所述移动机器人的行进方向至少在左右的任一方设定有边界，所述多个被检测体沿着形成所述移动路径的所述边界配置，以所述移动机器人与所述边界保持一定距离(xref)进行移动的方式、将目标路径设定于与该边界相距一定距离(xref)的位置，所述移动机器人的控制方法所执行的处理包括：取得到由所述检测部检测出的所述被检测体为止的距离和方向的处理；算出到所述被检测体为止的距离和方向满足预定的关系的行进方向的处理；以及基于算出的行进方向来对所述驱动部进行驱动控制的处理，所述移动机器人的控制方法的特征在于，所述控制部至少在所述移动机器人朝向目标地点而要开始进行沿着所述目标路径的移动时进行如下处理：基于到由所述检测部检测出的所述被检测体为止的距离和方向，来算出沿着所述边界而配置的所述被检测体与所述移动机器人的当前位置的相对于所述移动路径正交的方向上的距离(x)的处理；算出该距离(x)与所述一定距离(xref)的差量(δx)的处理；以及以使该差量(δx)成为0(零)的方式执行对所述驱动部的驱动控制的处理。
14.发明效果
15.根据本发明，能够提供在使移动机器人自主行驶的情况下，不需要存储行驶路线的大容量的存储器和设定行驶路线的工时、而且能够在通道内尽快地将移动机器人诱导至期望的路径的移动机器人的控制系统及控制方法、以及用于该控制系统及控制方法的移动机器人。
附图说明
16.图1是示出第一实施方式的移动机器人的作为基本的移动例的图。
17.图2是示出第一实施方式的移动机器人的结构例的框图。
18.图3是示出第一实施方式的控制部的结构例的框图。
19.图4是示出第一实施方式的存储于移动路径存储部的表格的一例的图。
20.图5是示出第一实施方式的驱动控制部中的基于信标信息而进行的控制的结构例的框图。
21.图6是用于进行第一实施方式的移动机器人的动作说明的图。
22.图7是用于进行第一实施方式的移动机器人的动作说明的图，且是示出由控制部进行的控制处理内容的流程图。
23.图8是示出第二实施方式的移动机器人的作为基本的移动例的图。
24.图9是示出第二实施方式的移动机器人的结构例的框图。
25.图10是示出第二实施方式的控制部的结构例的框图。
26.图11是示出第二实施方式的存储于移动路径存储部的表格的一例的图。
27.图12是示出第二实施方式的驱动控制部中的基于信标信息而进行的控制的结构例的框图。
28.图13是用于进行第二实施方式的移动机器人在执行初始动作时的动作说明的图。
29.图14是用于进行第二实施方式的移动机器人在执行初始动作时的动作说明的图，且是示出由控制部进行的控制处理内容的流程图。
30.图15是用于进行第二实施方式的移动机器人在执行通常动作时的动作说明的图。
31.图16是示出不能在边界上配置信标的情况下的、第二实施方式的移动机器人在执行通常动作时的动作例的图。
32.图17是用于进行第二实施方式的移动机器人在执行通常动作时的动作说明的图，且是示出由控制部进行的控制处理内容的流程图。
33.图18是示出在移动机器人进行移动的通道存在交叉点的情况下的信标的配置例和目标路径的状况的图。
34.图19是示出能够应用于本发明的移动机器人的图像处理装置的系统结构例的框图。
35.图20是示出对能够应用于本发明的移动机器人的图像处理装置所拍摄到的记号的拍摄数据进行二值化处理而得到的二值化图像，并且用于说明用于对该二值化图像进行扫描来得到设定于记号的id信息的扫描方法的图。
具体实施方式
36.以下，使用附图对用于实施本发明的优选的实施方式进行说明。需要说明的是，以下的实施方式并不限定各技术方案所涉及的发明，另外，实施方式中说明的特征的全部组合并不一定是发明的解决手段所必须的。
37.[第一实施方式]
[0038]
首先，使用图1～图7对本发明的移动机器人的控制系统的基本方式即第一实施方式进行说明。第一实施方式是移动机器人30根据移动机器人30到检测出的信标11
‑
1为止的
距离z、以及基于该距离z而算出的信标通过距离x，来进行动作的实施方式。
[0039]
图1是示出第一实施方式的移动机器人30的作为基本的移动例的图。移动机器人30对沿着界定通道的边界40(40
‑
1、40
‑
2)而配置的作为被检测体的信标11(11
‑
1、11
‑
2)进行检测，并基于检测出的信标11的位置，一边与边界40保持一定距离xref一边朝向目的地点移动。对作为发送器的信标11分配将其分别识别为唯一的信标id。信标11例如是将包含表示信标id的信号在内的红外线信号进行发送的信标，且由该红外线信号中的周期性变化来表现。界定通道的边界40例如是壁、间隔板、白色路线等。
[0040]
在图1所示的移动例中，相对于移动机器人30的行进方向，移动机器人30与左侧的边界40
‑
1保持一定距离xref而进行移动。移动机器人30为了与边界40
‑
1保持一定距离xref，取得到检测出的信标11
‑
1为止的距离z，而且基于该距离z来算出信标通过距离x。基于该算出结果，移动机器人30算出一定距离xref与信标通过距离x的差量即δx，并以使该差量δx成为0(零)的方式移动。用于使差量δx成为0(零)的行进动作基于反馈控制例如pid控制来决定。移动机器人30在到信标11
‑
1为止的距离z变得比预定的切换阈值接近时，将目标切换为信标11
‑
2并移动。将与移动机器人30的距离比切换阈值接近的范围称为切换范围。
[0041]
接下来，参照图2对第一实施方式的移动机器人30的具体结构例进行说明。在此，图2是示出第一实施方式的移动机器人30的结构例的框图。第一实施方式的移动机器人30具备驱动部31、信标检测部22以及控制部27。
[0042]
驱动部31具备驱动轮32、33、马达34、35、以及马达控制部36。驱动轮32相对于移动机器人30的行进方向配备于左侧。驱动轮33相对于移动机器人30的行进方向配备于右侧。马达34根据马达控制部36的控制而使驱动轮32旋转。马达35根据马达控制部36的控制而使驱动轮33旋转。马达控制部36基于从控制部27输入的分别相对于马达34、35的角速度指令值，来对马达34、35供给电力。
[0043]
马达34、35以与从马达控制部36供给的电力相应的角速度旋转，由此移动机器人30前进或后退。另外，通过使马达34、35的角速度产生差，来变更移动机器人30的行进方向。例如，通过在前进时使左侧的驱动轮32的角速度比右侧的驱动轮33的角速度大，从而移动机器人30一边进行右回转一边移动。另外，通过使驱动轮32、33分别反向旋转，从而移动机器人30不改变位置地回转。需要说明的是，移动机器人30为了使移动机器人30的姿势稳定，也可以具有驱动轮32、33以外的车轮。
[0044]
信标检测部22具备作为检测部的红外线传感器24、25、以及算出部26。红外线传感器24安装于移动机器人30的前表面的左侧，并对从位于移动机器人30的前表面侧的信标11发送的红外线信号进行检测。红外线传感器25安装于移动机器人30的前表面的右侧，并对从位于移动机器人30的前表面侧的信标11发送的红外线信号进行检测。左右两个红外线传感器24、25相对于穿过移动机器人30的中心的正面方向的直线、对称地安装于移动机器人30的框体。红外线传感器24、25例如可以使用组合红外线过滤器而成的拍摄元件。通过检测由红外线传感器24、25拍摄的图像中亮度的变化，来检测信标11。
[0045]
算出部26基于由一个红外线传感器24拍摄到的图像中目标的信标11的位置与由另一个红外线传感器25拍摄到的图像中目标的信标11的位置的差异，来算出移动机器人30到信标11为止的距离z。算出部26当在由红外线传感器24、25拍摄的图像中包含从多个信标11发送的信号的情况下，对作为目标的信标11的信标id进行检测，并算出到作为目标的信
标11为止的距离z。信标id的检测例如通过对在时间序列上连续的图像中与信标id对应的信号的周期性变化进行检测来进行。算出部26将包含所算出的距离z和信标id在内的信标信息向控制部27输出。算出的距离z是距连结红外线传感器24与红外线传感器25的线段上的中心的距离。若红外线传感器24、25以连结红外线传感器24与红外线传感器25的线段相对于移动机器人30的行进方向正交的方式进行安装，则能够减轻算出部26的运算负荷。
[0046]
控制部27基于从信标检测部22取得的信标信息来控制驱动部31。图3是示出第一实施方式的控制部27的结构例的框图。第一实施方式的控制部27具备移动路径存储部27a、信标选择部27b以及驱动控制部27c。在移动路径存储部27a中预先存储有包含与沿着移动机器人30的移动路径而配置的多个信标11相关的属性信息在内的表格。信标选择部27b基于存储于移动路径存储部27a的表格，而将作为目标的信标11的信标id向信标检测部22输出。信标选择部27b基于从信标检测部22输入的信标信息，来判定是否对作为目标的信标11进行切换。信标选择部27b在对作为目标的信标11进行切换的情况下，从表格中选择作为当前目标的信标11的下一个信标11。
[0047]
驱动控制部27c基于从信标检测部22输出的信标信息，从存储于移动路径存储部27a的表格中读出属性信息以及控制信息。属性信息是与作为目标的信标11相关的信息。控制信息是表示与作为目标的信标11建立了关联的控制的信息。与信标11建立了关联的控制例如是在表示行进方向的变更的信标11附近回转的控制、在表示停止位置的信标11附近停止的控制等。也就是，驱动控制部27c基于信标信息、属性信息以及控制信息而对驱动部31进行驱动控制。
[0048]
图4是示出第一实施方式的存储于移动路径存储部27a的表格的一例的图。表格包括“信标id”、“通道距离”、“设置侧”、“方向转换”以及“最终信标”这些项目的列。各行是存在于每个信标11的属性信息。表格中的各行以移动机器人30沿着移动路径移动时所通过的信标11的顺序进行排列。在“信标id”的列中包含与行对应的信标11的信标id。在“通道距离”的列中包含表示移动机器人30的移动路径和与行对应的信标11相距多少距离的距离信息。通道距离是设定为正值的值，且是表示从作为对象的信标11到移动机器人30的移动路径为止的距离的值。另外，在该实施方式中，通道距离表示从信标11到移动机器人30的移动路径中位于与移动方向大致正交的方向上的目标地点为止的距离。
[0049]“设置侧”的列包含在移动机器人30沿着移动路径移动的情况下，表示与行对应的信标11配置于移动机器人30的右侧或左侧的哪一侧的信息。“方向转换”的列包含当移动机器人30相对于与行对应的信标11而接近至预定的距离或切换阈值时，表示移动机器人30的行进方向的变更的旋转信息。在旋转信息为0度的情况下，表示没有移动机器人30的行进方向的变更。在旋转信息为0度以外的情况下，将移动机器人30的行进方向朝顺时针或逆时针变更旋转信息所表示的角度的量。“最终信标”的列包含表示与行对应的信标11是否为位于移动路径中的目标地点附近的信标11的信息。在图4所示的表格中，示出例如具有信标id“m”的信标11为目标地点附近的信标。
[0050]
图5是示出第一实施方式的驱动控制部27c中的基于信标信息而进行的控制的结构例的框图。驱动控制部27c具备通过位置算出部27c1和指令值算出部27c3。对通过位置算出部27c1输入包含在信标信息中的到信标11为止的距离z。通过位置算出部27c1基于距离z，算出在当前的移动机器人30的行进方向上进行移动而最接近信标11时到信标11为止的距
离x。移动机器人30最接近信标11时的位置是相对于从移动机器人30的位置朝行进方向延伸的移动直线正交且穿过信标11的位置的直线与移动直线这两条直线的交点。距离x作为(z
·
sinθ)而取得。距离x也称为信标通过距离。
[0051]
对指令值算出部27c3输入平移速度指令值vref、角速度指令值ωref、角速度的测定值ωl’、ωr’、以及差量δx。平移速度指令值vref是对于移动机器人30的平移速度的指令值(目标值)。角速度指令值ωref是以行进方向为基准而将行进方向朝顺时针方向或逆时针方向进行变更时的角速度。角速度指令值ωref既可以将顺时针方向的变化量定为正值，也可以将逆时针方向的变化量定为正值。角速度的测定值ωl’、ωr’是由分别设置于马达34、35的编码器测定出的角速度。指令值算出部27c3通过由控制部27执行基于差量δx的pid控制，能够算出用于向驱动部31输出的角速度指令值ωl、ωr，而对驱动部31进行动作控制。
[0052]
接下来，使用图6对第一实施方式的移动机器人30的驱动控制方法进行说明。在此，图6是用于进行第一实施方式的移动机器人30的动作说明的图。
[0053]
在第一实施方式中，由移动机器人30的信标检测部22来对配置于边界40
‑
1上的信标11
‑
1进行检测，而得到移动机器人30到信标11为止的距离z。如上所述，该距离z是由算出部26算出的值。在被发送了距离z的算出值的控制部27中，通过位置算出部27c1根据距离z而算出信标通过距离x。需要说明的是，信标通过距离x是沿着边界40
‑
1而配置的信标11
‑
1与移动机器人30的当前位置的相对于移动路径正交的方向上的距离。移动机器人30通过掌握与沿着移动路径配置的信标11
‑
1相距一定距离xref的通过点ppass，能够掌握由虚线表示的目标路径l。通过点ppass基于信标11的属性信息中的表示“设置侧”的信息来决定。需要说明的是，图6示出信标11(11
‑
1、11
‑
2)设定于移动路径的左侧的情况。
[0054]
另外，在图6所示的例子中，在移动机器人30朝向目标地点而要开始进行沿着目标路径l的移动时，控制部27基于由通过位置算出部27c1根据距离z而算出的信标通过距离x、以及与为了规定目标路径l而预先设定的信标11之间的距离即一定距离xref，来算出作为该信标通过距离x与一定距离xref之差的差量δx。所算出的差量δx的信息向指令值算出部27c3传递。指令值算出部27c3以使所接收的差量δx成为0(零)的方式执行对驱动部31的驱动控制。另外，此时，指令值算出部27c3基于pid控制以使差量δx成为0(零)的方式算出角速度指令值ωl、ωr，从而执行对驱动部31的驱动控制。
[0055]
需要说明的是，指令值算出部27c3进行算出的动作指令信息例如基于作为包含在反馈控制中的控制方法之一的pid控制而得到。在此，pid控制是指将比例动作(p(proportional)动作)、积分动作(i(integral)动作)、微分动作(d(differential)动作)进行组合而得到的控制方法，且是根据输出值与目标值的偏差、其积分、以及微分这三个要素来进行输入值的控制的控制方法。通过这样的pid控制，控制部27(指令值算出部27c3)以使差量δx成为0(零)的方式执行对驱动部31的驱动控制，因此移动机器人30在进行移动动作时会始终以朝向目标路径l更加快速地接近的方式动作。另外，通过pid控制的微分动作(d(differential)动作)的作用，能够适当地防止产生移动机器人30相对于作为移动目标的目标路径l行驶过头(overshoot)、或者振动(hunting)的现象，因此可以使移动机器人30尽早地沿着描绘圆滑的曲率而得到的路径来移动至目标路径l。
[0056]
当移动机器人30通过以上说明的驱动控制方法沿着移动路径移动时，最终，移动
机器人30会靠近目标位置的具有信标id“m”的信标11附近，从而执行停止控制。
[0057]
接下来，将图7加入参照附图中，来说明第一实施方式的移动机器人30的控制系统中的具体处理内容。在此，图7是用于进行第一实施方式的移动机器人30的动作说明的图，且是示出由控制部进行的控制处理内容的流程图。
[0058]
当开始移动机器人30的移动时，首先，算出部26取得设定于信标11的id信息并向控制部27发送。第一实施方式中的id信息是用于将各信标11识别为唯一的信标id。在接收到信标id的控制部27中，判定是否能够检测出以初始状态设定的信标id(步骤s101)。在初始状态下，信标选择部27b将在表格的最初行存储的信标id选择为作为目标的信标11的信标id。
[0059]
在不能检测信标11的情况下(步骤s101的“否”)，控制部27输出表示不能检测出信标11的错误信号。驱动控制部27c根据错误信号，而使驱动部31将驱动轮32、33停止(步骤s121)。信标选择部27b根据错误信号，将表示不能检测出信标11的错误信息向外部输出(步骤s122)，并使移动控制处理结束。需要说明的是，错误信息的输出是使用配备于移动机器人30的输出装置、例如扬声器、显示器来进行的。
[0060]
在步骤s101中，在能够检测出信标11的情况下(步骤s101的“是”)，信标选择部27b以及驱动控制部27c从信标检测部22的算出部26取得信标信息(步骤s102)。信标选择部27b基于表格来判定由信标信息表示的信标11是否为最终信标(步骤s103)。
[0061]
在步骤s103中，在信标11为最终信标的情况下(步骤s103的“是”)，驱动控制部27c判定到由信标信息表示的信标11为止的距离z是否在切换范围内(步骤s131)。当到信标11为止的距离z在切换范围内的情况下(步骤s131的“是”)，驱动控制部27c使驱动部31将驱动轮32、33停止(步骤s132)，并使移动控制处理结束。
[0062]
在步骤s131中，当到信标11为止的距离z不在切换范围内的情况下(步骤s131的“否”)，驱动控制部27c使处理向步骤s108进展。
[0063]
在步骤s103中，在信标11不是最终信标的情况下(步骤s103的“否”)，驱动控制部27c判定到由信标信息表示的信标11为止的距离z是否在切换范围内(步骤s104)。当到信标11为止的距离z不在切换范围内的情况下(步骤s104的“否”)，驱动控制部27c使处理向步骤s108进展。
[0064]
在步骤s104中，当到信标11为止的距离z在切换范围内的情况下(步骤s104的“是”)，驱动控制部27c基于表格来判定在信标11的属性信息中是否有方向转换的指示(步骤s105)。在没有方向转换的指示的情况下(步骤s105的“否”)，驱动控制部27c使处理向步骤s107进展。
[0065]
在有方向转换的指示的情况下(步骤s105的“是”)，驱动控制部27c从表格中取得信标11的旋转信息，并对驱动部31进行如下控制：对移动机器人30的行进方向进行旋转信息所表示的角度变更(步骤s106)。信标选择部27b从表格中取得作为当前目标的信标11的、下一个作为目标的信标11的信标id。信标选择部27b将所取得的信标id的信标11向信标检测部22输出，由此将所取得的信标id的信标11选择为新的目标(步骤s107)，并使处理向步骤s101返回。
[0066]
在步骤s108中，在取得由距离z构成的信标信息的控制部27中，通过位置算出部27c1根据距离z算出信标通过距离x(步骤s108)。需要说明的是，距离x是沿着边界40
‑
1而配
置的信标11
‑
1与移动机器人30的当前位置的相对于移动路径正交的方向上的距离。另外，在控制部27中，基于算出的信标通过距离x、以及作为与为了规定目标路径l而预先设定的信标11
‑
1之间的距离的一定距离xref，来算出作为该距离x与一定距离xref之差的差量δx(步骤s109)。
[0067]
接着，将在步骤s109中算出的差量δx的信息从控制部27的通过位置算出部27c1向指令值算出部27c3传递。指令值算出部27c3以使接收到的差量δx成为0(零)的方式执行对驱动部31的驱动控制(步骤s110)。另外，此时，指令值算出部27c3基于pid控制以使差量δx成为0(零)的方式来算出角速度指令值ωl、ωr，从而执行对驱动部31的驱动控制。
[0068]
在控制部27的指令值算出部27c3以使差量δx成为0(零)的方式执行了对驱动部31的驱动控制之后，控制部27持续确认差量δx是否成为0(零)(步骤s111)。然后，在差量δx未成为0(零)的情况下(步骤s111的“否”)，控制部27继续基于pid控制而执行对驱动部31的驱动控制(步骤s112)。
[0069]
在由控制部27继续基于pid控制而执行对驱动部31的驱动控制之后，在差量δx成为0(零)的情况下(步骤s111的“是”)，控制部27使处理向步骤s101返回。然后，至移动机器人30到达最终的目标地点而执行使驱动部31将驱动轮32、33停止的步骤s132的处理为止，执行基于图7中所示的流程图的移动控制处理。
[0070]
以上，根据使用图7而说明的移动控制处理，第一实施方式的移动机器人30通过pid控制的作用而在通道内被尽快地诱导至期望的目标路径l(参照图6)。该动作控制方法具有如下效果：例如当在工厂内等人与移动机器人30共用通道的情况下，由于移动机器人30能够尽快地空出通道，因此移动机器人30不会阻碍人的通行，而能够适当地防止发生人在通道内必须等待移动机器人30的通过这样的状况。
[0071]
另外，根据上述第一实施方式的移动机器人30的控制系统，即使在采用了不需要较宽广的设置场所的较紧凑的信标11的情况下，也能够精度良好地进行对其的识别以及距离计测。而且，根据上述第一实施方式的移动机器人30的控制系统，由于可以设为价廉的系统结构，因此能够提供通用性高的移动机器人的控制系统。
[0072]
以上，使用图1～图7对本发明的移动机器人的控制系统的作为基本方式的第一实施方式进行了说明。上述第一实施方式是移动机器人30基于移动机器人30到检测出的信标11
‑
1为止的距离z、以及基于距离z而算出的信标通过距离x，来进行动作的实施方式。接下来，使用图8～图17对第二实施方式进行说明，该第二实施方式是将上述第一实施方式的动作控制方法利用于移动机器人30的初始动作、并与其他动作控制方法进行组合而得到的动作控制方法。需要说明的是，在第二实施方式的说明中，有时对与上述第一实施方式相同或类似的构件等标注相同附图标记并省略说明。
[0073]
[第二实施方式]
[0074]
图8是示出第二实施方式的移动机器人30的作为基本的移动例的图。移动机器人30对沿着界定通道的边界40(40
‑
1、40
‑
2)而配置的作为被检测体的信标11(11
‑
1、11
‑
2)进行检测，并基于检测出的信标11的位置，一边与边界40保持一定距离xref一边朝向目的地点移动。对作为发送器的信标11分配将其分别识别为唯一的信标id。信标11例如是将包含表示信标id的信号在内的红外线信号进行发送的信标，且由该红外线信号中的周期性变化来表现。界定通道的边界40例如是壁、间隔板、白色路线等。
[0075]
在图8所示的移动例中，相对于移动机器人30的行进方向，移动机器人30与左侧的边界40
‑
1保持一定距离xref而进行移动。移动机器人30为了与边界40
‑
1保持一定距离xref，取得到检测出的信标11
‑
1为止的距离z和方向θ，并算出距离z和方向θ满足预定的条件的行进方向。移动机器人30在所算出的行进方向上移动。方向θ是移动机器人30的行进方向与检测出的信标11
‑
1的方向所成的角。满足预定的条件的行进方向是关于初始动作而基于反馈控制例如pid控制而决定的行进方向，且是在结束初始动作而转移至通常动作的状态下、方向θ成为arcsin(xref/z)的行进方向。移动机器人30在到信标11
‑
1为止的距离z变得比预定的切换阈值接近时，将目标切换为信标11
‑
2并移动。将与移动机器人30的距离比切换阈值接近的范围成为切换范围。
[0076]
接下来，参照图9对第二实施方式的移动机器人30的具体结构例进行说明。在此，图9是示出第二实施方式的移动机器人30的结构例的框图。第二实施方式的移动机器人30具备驱动部31、信标检测部22、以及控制部27。
[0077]
驱动部31具备驱动轮32、33、马达34、35、以及马达控制部36。驱动轮32相对于移动机器人30的行进方向配备于左侧。驱动轮33相对于移动机器人30的行进方向配备于右侧。马达34根据马达控制部36的控制而使驱动轮32旋转。马达35根据马达控制部36的控制而使驱动轮33旋转。马达控制部36基于从控制部27输入的分别相对于马达34、35的角速度指令值，来对马达34、35供给电力。
[0078]
马达34、35以与从马达控制部36供给的电力相应的角速度旋转，由此移动机器人30前进或后退。另外，通过使马达34、35的角速度产生差，来变更移动机器人30的行进方向。例如，通过在前进时使左侧的驱动轮32的角速度比右侧的驱动轮33的角速度大，从而移动机器人30一边进行右回转一边移动。另外，通过使驱动轮32、33分别反向旋转，从而移动机器人30不改变位置地回转。需要说明的是，移动机器人30为了使移动机器人30的姿势稳定，也可以具有驱动轮32、33以外的车轮。
[0079]
信标检测部22具备作为检测部的红外线传感器24、25、以及算出部26。红外线传感器24安装于移动机器人30的前表面的左侧，并对从位于移动机器人30的前表面侧的信标11发送的红外线信号进行检测。红外线传感器25安装于移动机器人30的前表面的右侧，并对从位于移动机器人30的前表面侧的信标11发送的红外线信号进行检测。左右两个红外线传感器24、25相对于穿过移动机器人30的中心的正面方向的直线、对称地安装于移动机器人30的框体。红外线传感器24、25例如可以使用组合红外线过滤器而成的拍摄元件。通过检测由红外线传感器24、25拍摄的图像中亮度的变化，来检测信标11。
[0080]
算出部26基于由一个红外线传感器24拍摄到的图像中目标的信标11的位置与由另一个红外线传感器25拍摄到的图像中目标的信标11的位置的差异，来算出移动机器人30到信标11为止的距离z和方向θ。算出部26当在由红外线传感器24、25拍摄的图像中包含从多个信标11发送的信号的情况下，对作为目标的信标11的信标id进行检测，并算出到作为目标的信标11为止的距离z和方向θ。信标id的检测例如通过对在时间序列上连续的图像中与信标id对应的信号的周期性变化进行检测来进行。算出部26将包含所算出的距离z、方向θ以及信标id在内的信标信息向控制部27输出。算出的距离z是距连结红外线传感器24与红外线传感器25的线段上的中心的距离。若红外线传感器24、25以连结红外线传感器24与红外线传感器25的线段相对于移动机器人30的行进方向正交的方式进行安装，则能够减轻算
出部26中的运算负荷。
[0081]
控制部27基于从信标检测部22取得的信标信息来控制驱动部31。图10是示出第二实施方式的控制部27的结构例的框图。第二实施方式的控制部27具备移动路径存储部27a、信标选择部27b以及驱动控制部27c。在移动路径存储部27a中预先存储有包含与沿着移动机器人30的移动路径而配置的多个信标11相关的属性信息在内的表格。信标选择部27b基于存储于移动路径存储部27a的表格，而将作为目标的信标11的信标id向信标检测部22输出。信标选择部27b基于从信标检测部22输入的信标信息，来判定作为是否对目标的信标11进行切换。信标选择部27b在对作为目标的信标11进行切换的情况下，从表格中选择作为当前目标的信标11的下一个信标11。
[0082]
驱动控制部27c基于从信标检测部22输出的信标信息，从存储于移动路径存储部27a的表格中读出属性信息以及控制信息。属性信息是与作为目标的信标11相关的信息。控制信息是表示与作为目标的信标11建立了关联的控制的信息。与信标11建立了关联的控制例如是在表示行进方向的变更的信标11附近回转的控制、在表示停止位置的信标11附近停止的控制等。也就是，驱动控制部27c基于信标信息、属性信息以及控制信息而对驱动部31进行驱动控制。
[0083]
图11是示出第二实施方式的存储于移动路径存储部27a的表格的一例的图。表格包括“信标id”、“通道距离”、“设置侧”、“方向转换”以及“最终信标”这些项目的列。各行是存在于每个信标11的属性信息。表格中的各行以移动机器人30沿着移动路径移动时所通过的信标11的顺序进行排列。在“信标id”的列中包含与行对应的信标11的信标id。在“通道距离”的列中包含表示移动机器人30的移动路径和与行对应的信标11相距多少距离的距离信息。通道距离是设定为正值的值，且是表示从作为对象的信标11到移动机器人30的移动路径为止的距离的值。另外，在该实施方式中，通道距离表示从信标11到移动机器人30的移动路径中位于与移动方向大致正交的方向上的目标地点为止的距离。
[0084]“设置侧”的列包含在移动机器人30沿着移动路径移动的情况下，表示与行对应的信标11配置于移动机器人30的右侧或左侧的哪一侧的信息。“方向转换”的列包含当移动机器人30相对于与行对应的信标11而接近至预定的距离或切换阈值时，表示移动机器人30的行进方向的变更的旋转信息。在旋转信息为0度的情况下，表示没有移动机器人30的行进方向的变更。在旋转信息为0度以外的情况下，将移动机器人30的行进方向朝顺时针或逆时针变更旋转信息所表示的角度的量。“最终信标”的列包含表示与行对应的信标11是否为位于移动路径中的目标地点附近的信标11的信息。在图11所示的表格中，示出例如具有信标id“m”的信标11为目标地点附近的信标。
[0085]
图12是示出第二实施方式的驱动控制部27c中的基于信标信息而进行的控制的结构例的框图。驱动控制部27c具备通过位置算出部27c1、校正角算出部27c2、以及指令值算出部27c3。对通过位置算出部27c1输入包含在信标信息中的到信标11为止的距离z以及方向θ。通过位置算出部27c1基于距离z以及方向θ，算出在当前的移动机器人30的行进方向上进行移动而最接近信标11时到信标11为止的距离x、以及到最接近信标11为止的移动距离y。移动机器人30最接近信标11时的位置是相对于从移动机器人30的位置朝行进方向延伸的移动直线正交且穿过信标11的位置的直线与移动直线这两条直线的交点。距离x作为(z
·
sinθ)而取得。移动距离y作为(z
·
cosθ)而取得。距离x也称为信标通过距离。另外，移动距离y
也称为到信标旁为止的距离。
[0086]
对校正角算出部27c2输入从通道的边界40到移动路径为止的一定距离xref中减去距离x而得到的差量δx、以及移动距离y。校正角算出部27c2基于差量δx和移动距离y，来算出对于移动机器人30的行进方向的校正角δθ。具体而言，校正角算出部27c2将由arctan(δx/y)得到的值设为校正角δθ。
[0087]
对指令值算出部27c3输入平移速度指令值vref、角速度指令值ωref、角速度的测定值ωl’、ωr’、校正角δθ、以及差量δx。平移速度指令值vref是对于移动机器人30的平移速度的指令值(目标值)。角速度指令值ωref是以行进方向为基准而将行进方向朝顺时针方向或逆时针方向进行变更时的角速度。角速度指令值ωref既可以将顺时针方向的变化量定为正值，也可以将逆时针方向的变化量定为正值。角速度的测定值ωl’、ωr’是由分别设置于马达34、35的编码器测定出的角速度。指令值算出部27c3基于平移速度指令值vref、角速度指令值ωref、角速度的测定值ωl’、ωr’以及校正角δθ，来算出使移动机器人30以平移速度指令值vref以及角速度指令值ωref移动并使行进方向变更校正角δθ的角速度指令值ωl、ωr。指令值算出部27c3将所算出的角速度指令值ωl、ωr向驱动部31输出。
[0088]
另外，指令值算出部27c3通过由控制部27执行基于差量δx的pid控制，能够算出用于向驱动部31输出的角速度指令值ωl、ωr，而对驱动部31进行动作控制。
[0089]
此外，在第二实施方式中，在移动机器人30朝向目标地点而要开始进行沿着目标路径l的移动的初始动作时、以及结束初始动作而继续沿着目标路径l的移动的通常动作时，执行不同的驱动控制方法。因此，使用图13和图15对第二实施方式的移动机器人30的驱动控制方法进行说明。
[0090]
首先，图13是用于进行第二实施方式的移动机器人30在执行初始动作时的动作说明的图。信标检测部22对配置于边界40
‑
1上的信标11
‑
1进行检测，能够得到移动机器人30到信标11为止的距离z、以及以移动机器人30的行进方向为基准的信标11
‑
1所处的方向θ。如上所述，该距离z和方向θ是由算出部26算出的值。在被发送由该距离z和方向θ构成的算出值的控制部27中，通过位置算出部27c1根据距离z以及方向θ而算出距离x以及移动距离y。需要说明的是，距离x是沿着边界40
‑
1而配置的信标11
‑
1与移动机器人30的当前位置(开始位置)之间的、相对于移动路径正交的方向上的距离。移动机器人30通过掌握与沿着移动路径而配置的信标11
‑
1相距一定距离xref的通过点ppass，能够掌握由虚线表示的目标路径l。通过点ppass基于信标11的属性信息中的表示“设置侧”的信息来决定。需要说明的是，图13示出信标11(11
‑
1、11
‑
2)设定于移动路径的左侧的情况。
[0091]
在图13所示的例子中，在移动机器人30朝向目标地点要开始进行沿着目标路径l的移动时，控制部27基于由通过位置算出部27c1根据距离z以及方向θ而算出的距离x、以及与为了规定目标路径l而预先设定的信标11之间的距离即一定距离xref，来算出作为该距离x与一定距离xref之差的差量δx。所算出的差量δx的信息经由校正角算出部27c2向指令值算出部27c3传递。此时，校正角算出部27c2不运行而仅对差量δx的信息进行交接。指令值算出部27c3以使接收到的差量δx成为0(零)的方式执行对驱动部31的驱动控制。另外，此时，指令值算出部27c3通过基于pid控制以使差量δx成为0(零)的方式来算出角速度指令值ωl、ωr，从而执行对驱动部31的驱动控制。
[0092]
需要说明的是，指令值算出部27c3进行算出的动作指令信息例如基于作为包含在
反馈控制中的控制方法之一的pid控制而得到。在此，pid控制是指将比例动作(p(proportional)动作)、积分动作(i(integral)动作)、微分动作(d(differential)动作)进行组合而得到的控制方法，且是根据输出值与目标值的偏差、其积分、以及微分这三个要素来进行输入值的控制的控制方法。通过这样的pid控制，控制部27(指令值算出部27c3)以使差量δx成为0(零)的方式执行对驱动部31的驱动控制，因此移动机器人30在初始动作中以朝向目标路径l更加快速地接近的方式进行动作。另外，通过pid控制的微分动作(d(differential)动作)的作用，能够适当地防止产生移动机器人30相对于作为移动目标的目标路径l行驶过头(overshoot)、或者振动(hunting)的现象，因此可以使移动机器人30尽早地沿着描绘圆滑的曲率而得到的路径来移动至目标路径l。
[0093]
另一方面，图15是用于进行第二实施方式的移动机器人30在执行通常动作时的动作说明的图。需要说明的是，在图15中示出在第二实施方式的驱动控制部27c中算出的校正角δθ。通过信标检测部22对配置于边界40
‑
1上的信标11进行检测，能够得到移动机器人30到信标11为止的距离z、以及以移动机器人30的行进方向为基准时信标11所处的方向θ。通过位置算出部27c1根据距离z以及方向θ来算出距离x以及移动距离y。移动机器人30为了通过与沿着移动路径而配置的信标11相距一定距离xref的通过点ppass，而需要变更行进方向。通过点ppass基于信标11的属性信息中的表示“设置侧”的信息来决定。需要说明的是，图15示出信标11设定于移动路径的左侧的情况。
[0094]
在图15所示的例子中，当移动机器人30在维持当前的行进方向的状态下移动时，移动机器人30通过与通过点ppass相距差量δx的位置。因此，校正角算出部27c2基于差量δx和移动距离y，来算出对于行进方向的校正角δθ。指令值算出部27c3算出用于使移动机器人30以平移速度指令值vref以及角速度指令值ωref移动并使行进方向朝逆时针变更校正角δθ的角速度指令值ωl、ωr，来控制驱动部31。这样，通过驱动控制部27c对驱动部31进行控制，移动机器人30能够在设定于与通道的边界40
‑
1隔开一定距离xref的位置的目标路径l上移动。
[0095]
需要说明的是，在图15所示的例子中，对信标11配置于边界40
‑
1上的情况进行了说明。然而，当不能在边界40上配置信标11的情况下，配置有信标11的位置与边界40的差量作为通道距离(d1、d2、
···
、d
m
、
···
、d
m
)存储于表格中。将这样的状态的一例在图16中示出。在此，图16是示出不能在边界40(40
‑
1)上配置信标11(11
‑
m)的情况下的、第二实施方式的移动机器人30在执行通常动作时的动作例的图。在该情况下，校正角算出部27c2在算出校正角δθ时，使用通道距离d
m
对一定距离xref或差量δx的任一个进行校正。
[0096]
根据以上说明的驱动控制方法，当移动机器人30沿着移动路径进行移动时，最终，移动机器人30会向具有靠近目标位置的信标id“m”的信标11附近接近，并执行停止控制。
[0097]
接下来，将图14以及图17加入参照附图中，对第二实施方式的移动机器人30的控制系统中的具体处理内容进行说明。在此，图14是用于进行第二实施方式的移动机器人30在执行初始动作时的动作说明的图，且是示出由控制部进行的控制处理内容的流程图。另外，图17是用于进行第二实施方式的移动机器人30在执行通常动作时的动作说明的图，且是示出由控制部进行的控制处理内容的流程图。
[0098]
首先，在图14所示的第二实施方式的移动机器人30的初始动作中所执行的初始动作工序(processα)中，算出部26取得设定于信标11
‑
1的id信息，并算出移动机器人30到信
标11
‑
1为止的距离z、以及以移动机器人30的行进方向为基准时信标11
‑
1所处的方向θ，并将表示该距离z和方向θ的信息向控制部27发送。第二实施方式中的id信息是用于将各信标11识别为唯一的信标id。在接收到信标id的控制部27中，判定是否能够检测出以初始状态设定的信标id(步骤s201)。在初始状态下，信标选择部27b将在表格的最初行存储的信标id选择为作为目标的信标11
‑
1的信标id。
[0099]
在不能检测信标11
‑
1的情况下(步骤s201的“否”)，控制部27输出表示不能检测出信标11
‑
1的错误信号。驱动控制部27c根据错误信号，而使驱动部31将驱动轮32、33停止(步骤s211)。信标选择部27b根据错误信号，将表示不能检测出信标11
‑
1的错误信息向外部输出(步骤s212)，并使移动控制处理结束。需要说明的是，错误信息的输出是使用配备于移动机器人30的输出装置、例如扬声器、显示器来进行的。
[0100]
在步骤s201中，在能够检测出信标11
‑
1的情况下(步骤s201的“是”)，信标选择部27b以及驱动控制部27c从信标检测部22的算出部26取得信标信息(步骤s202)。该信标信息是表示移动机器人30到信标11
‑
1为止的距离z、以及以移动机器人30的行进方向为基准时信标11
‑
1所处的方向θ的信息。
[0101]
在取得了由距离z和方向θ构成的信标信息的控制部27中，通过位置算出部27c1根据距离z以及方向θ来算出距离x(步骤s203)。需要说明的是，距离x是沿着边界40
‑
1而配置的信标11
‑
1与移动机器人30的当前位置(开始位置)之间的、相对于移动路径正交的方向上的距离。另外，在控制部27中，基于算出的距离x、以及作为与为了规定目标路径l而预先设定的信标11
‑
1之间的距离的一定距离xref，来算出作为该距离x与一定距离xref之差的差量δx(步骤s204)。
[0102]
接着，在步骤s204中算出的差量δx的信息从控制部27的通过位置算出部27c1经由校正角算出部27c2而向指令值算出部27c3传递。此时，校正角算出部27c2不运行而仅对差量δx的信息进行交接。指令值算出部27c3以使接收到的差量δx成为0(零)的方式执行对驱动部31的驱动控制(步骤s205)。另外，此时，指令值算出部27c3通过基于pid控制以使差量δx成为0(零)的方式来算出角速度指令值ωl、ωr，从而执行对驱动部31的驱动控制。
[0103]
在控制部27的指令值算出部27c3以使差量δx成为0(零)的方式执行了对驱动部31的驱动控制之后，控制部27持续确认差量δx是否成为0(零)(步骤s206)。然后，在差量δx未成为0(零)的情况下(步骤s206的“否”)，控制部27继续基于pid控制而执行对驱动部31的驱动控制(步骤s207)。
[0104]
在由控制部27继续基于pid控制而执行对驱动部31的驱动控制之后，在差量δx成为0(零)的情况下(步骤s206的“是”)，控制部27结束基于pid控制而进行的初始动作工序(processα)，并接着执行图17中所示的通常动作。
[0105]
以上，根据使用图14而说明的初始动作工序(processα)，第二实施方式的移动机器人30通过pid控制的作用而在通道内被尽快地诱导至期望的目标路径l(参照图13)。该动作控制方法具有如下效果：例如当在工厂内等人与移动机器人30共用通道的情况下，由于移动机器人30能够尽快地空出通道，因此移动机器人30不会阻碍人的通行，而能够适当地防止发生人在通道内必须等待移动机器人30的通过这样的状况。
[0106]
如上所述，当开始移动机器人30的移动时，首先，执行使用图14而说明的初始动作工序(processα)。通过该初始动作工序(processα)的执行，移动机器人30在目标路径l上移
动，并转移至通常动作。即，如图17所示，当初始动作工序(processα)结束时，算出部26取得设定于信标11的id信息并向控制部27发送。第二实施方式中的id信息是用于将各信标11识别为唯一的信标id。在接收到信标id的控制部27中，判定是否能够检测出以初始状态设定的信标id(步骤s301)。在初始状态下，信标选择部27b将在表格的最初行存储的信标id选择为作为目标的信标11的信标id。
[0107]
在不能检测信标11的情况下(步骤s301的“否”)，控制部27输出表示不能检测出信标11的错误信号。驱动控制部27c根据错误信号，使驱动部31将驱动轮32、33停止(步骤s321)。信标选择部27b根据错误信号，将表示不能检测出信标11的错误信息向外部输出(步骤s322)，并使移动控制处理结束。需要说明的是，错误信息的输出是使用配备于移动机器人30的输出装置、例如扬声器、显示器来进行的。
[0108]
在步骤s301中，在不能检测出信标11的情况下(步骤s301的“是”)，信标选择部27b以及驱动控制部27c从信标检测部22的算出部26取得信标信息(步骤s302)。信标选择部27b基于表格来判定由信标信息表示的信标11是否为最终信标(步骤s303)。
[0109]
在步骤s303中，在信标11为最终信标的情况下(步骤s303的“是”)，驱动控制部27c判定到由信标信息表示的信标11为止的距离z是否在切换范围内(步骤s331)。当到信标11为止的距离z在切换范围内的情况下(步骤s331的“是”)，驱动控制部27c使驱动部31将驱动轮32、33停止(步骤s332)，并使移动控制处理结束。
[0110]
在步骤s331中，当到信标11为止的距离z不在切换范围内的情况下(步骤s331的“否”)，驱动控制部27c使处理向步骤s308进展。
[0111]
在步骤s303中，在信标11不是最终信标的情况下(步骤s303的“否”)，驱动控制部27c判定到由信标信息表示的信标11为止的距离z是否在切换范围内(步骤s304)。当到信标11为止的距离z不在切换范围内的情况下(步骤s304的“否”)，驱动控制部27c使处理向步骤s308进展。
[0112]
在步骤s304中，当到信标11为止的距离z在切换范围内的情况下(步骤s304的“是”)，驱动控制部27c基于表格来判定在信标11的属性信息中是否有方向转换的指示(步骤s305)。在没有方向转换的指示的情况下(步骤s305的“否”)，驱动控制部27c使处理向步骤s307进展。
[0113]
在有方向转换的指示的情况下(步骤s305的“是”)，驱动控制部27c从表格中取得信标11的旋转信息，并对驱动部31进行如下控制：对移动机器人30的行进方向进行旋转信息所表示的角度变更(步骤s306)。信标选择部27b从表格中取得作为当前目标的信标11的下一个作为目标的信标11的信标id。信标选择部27b将所取得的信标id的信标11向信标检测部22输出，由此将所取得的信标id的信标11选择为新的目标(步骤s307)，并使处理向步骤s301返回。
[0114]
在步骤s308中，校正角算出部27c2判定基于从信标检测部22取得的信标信息而算出的差量δx是否在允许范围内(步骤s308)。对于差量δx的允许范围是基于对移动机器人30要求的移动的精度、信标检测部22中的信标11的检测的精度、马达34、35的控制中的精度等来预先决定的。当差量δx不在允许范围内的情况下(步骤s308的“否”)，校正角算出部27c2基于差量δx来算出校正角δθ(步骤s309)。当差量δx在允许范围内的情况下(步骤s308的“是”)，校正角算出部27c2将校正角δθ设为0(步骤s310)。
[0115]
之后，指令值算出部27c3取得对驱动轮32、33进行驱动的马达34、35各自的角速度的测定值ωl’、ωr’(步骤s311)。指令值算出部27c3基于平移速度指令值vref、角速度指令值ωref、角速度的测定值ωl’、ωr’、以及校正角δθ，来算出对于马达34、35的角速度指令值ωl、ωr(步骤s312)。指令值算出部27c3将角速度指令值ωl、ωr向驱动部31输出(步骤s313)，并使处理向步骤s301返回。
[0116]
通过由控制部27来进行以上说明的包含初始动作工序(processα)至步骤s332的各处理在内的控制处理，能够依次取得到信标11为止的距离z以及方向θ，并校正行进方向。通过以这样的控制处理来校正行进方向，移动机器人30能够在与边界40隔开一定距离xref的移动路径进行移动，且能够削减基于多个信标11而进行移动时的移动距离。
[0117]
另外，根据上述第二实施方式的移动机器人30的控制系统，即使在采用了不需要较宽广的设置场所的较紧凑的信标11的情况下，也能够精度良好地进行对其的识别以及距离计测。而且，根据上述第二实施方式的移动机器人30的控制系统，由于可以设为价廉的系统结构，因此能够提供通用性高的移动机器人的控制系统。
[0118]
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明的技术的范围不限定于上述实施方式所记载的范围。可以在上述实施方式中施加各种变更或改良。
[0119]
例如，在上述第二实施方式中，示出了作为初始动作工序(processα)而进行由控制部27基于pid控制来执行对驱动部31的驱动控制的例子。然而，在以使差量δx成为0(零)的方式对移动机器人30进行pid控制的情形中，不仅在进行初始动作时，在进行其他动作时也能够应用。具体而言，图18是示出在移动机器人30进行移动的通道存在交叉点的情况下的信标11的配置例和目标路径l的状况的图，但如图18所示，当从移动机器人30进行观察且在交叉点的远方侧的两个角中的行进方向的变更目的地侧的1个角设置有信标11
‑
m的情况下，移动机器人30在不进行pid控制的通常动作时，会进行移动直至到信标11
‑
m为止的距离z成为切换范围内的位置，并通过旋转信息所示的角度的回转来进行行进方向的变更，因此沿着图中由虚线表示的目标路径l进行移动。然而，若从刚进入交叉点之前的位置开始进行pid控制，则移动机器人30沿着图中由实心线所示那样的路径进行右折移动，因此能够以高效的移动路径来进行移动机器人30的动作控制。
[0120]
另外，例如，在上述第二实施方式中，示出了作为初始动作工序(processα)而进行由控制部27基于pid控制来执行对驱动部31的驱动控制的例子，在该初始动作工序(processα)中，例示了以差量δx成为0(零)等方式对移动机器人30进行pid控制的情况。然而，关于本发明的pid控制，除了以差量δx成为0(零)的方式进行的情况之外，也可以以设定为差量δx成为规定的阈值的方式来进行pid控制。这样的变形例也可以对上述第一实施方式进行应用。也就是，在本发明中，对于包含从初始动作向通常动作的转移控制在内的移动机器人的所有动作控制，可以在各种条件下执行。
[0121]
另外，例如，在上述第一以及第二实施方式中，信标11虽使用了红外线信号，但本发明的范围并不限定于此，即使将使用不会发出信号的记号的形式的被检测体作为本发明的被检测体加以采用，也能够得到与上述第一以及第二实施方式同样的效果。
[0122]
另外，例如，也可以代替发送信号的多个信标11等发送器，而使用不会发送信号的多个记号。在使用记号的情况下，代替信标检测部22而可以使用记号检测部。记号检测部也可以通过对设置于各记号的几何学上的图形或颜色的组合进行检测，而与信标检测部22同
样地进行动作。在几何学上的图形或颜色的组合中也可以包含识别记号的id。作为几何学上的图形，例如也可以使用qr码(注册商标)。
[0123]
另外，例如也可以代替主动地发送信号的信标11，而配置有：使用了根据从移动机器人30发送的信号而发送回应信号的rfid元件的记号、使用了对从移动机器人30发送的信号加以反射的元件的记号。在使用进行被动动作的记号的情况下，将发送规定信号的发送器设置于移动机器人30。这样，信标11、记号等被检测体只要能够检测移动机器人30的相对位置即可。
[0124]
在此，使用图19以及图20对本发明的被检测体使用了记号的情况下的具体例进行说明。图19是示出能够应用于本发明的移动机器人的图像处理装置的系统结构例的框图。另外，图20是示出对能够应用于本发明的移动机器人的图像处理装置所拍摄到的记号的拍摄数据进行二值化处理而得到的二值化图像，并且用于说明用于扫描该二值化图像来得到设定于记号的id信息的扫描方法的图。
[0125]
图19所示的图像处理装置110构成为，具有作为被检测体的记号111、以及通过读取该记号111来取得期望的信息并执行处理的图像处理装置主体121。
[0126]
记号111通过在二维平面上配置由正方形构成的多个方格112而构成。多个方格112例如由作为能够反射红外led光的第一方格的白色方格112a、以及作为不能反射红外led光的第二方格的黑色方格112b构成。在图19中所示的实施方式的情况下，14个白色方格112a和26个黑色方格112b以5列8行的行列配置在二维平面上进行配置。另外，在该记号111中，以将记号111的外周部包围的方式而配置的22个黑色方格112b不是包含信息的部分，而是作为用于对记号111与空间进行区分来防止读取的误识别的单纯的边界发挥功能的部分。即，在图19中所示的记号111中，作为被检测体发挥功能的部位是以由附图标记a所表示的3列、以及附图标记b所表示的6行构成的3列6行、18个方格112的行列配置而构成的部分。
[0127]
对于在记号111中作为被检测体而发挥功能的、构成为3列6行的行列配置的部位而言，例如，位于最上段第1行的附图标记b1所表示的部位构成为“检测开始位置”，位于最下段第6行的附图标记b3所表示的部位构成为“检测结束位置”，夹在该检测开始位置b1与检测结束位置b3之间的由第2行至第5行这4行构成的附图标记b2所表示的部位构成为“id信息赋予位置”。
[0128]
关于检测开始位置b1和检测结束位置b3，例如从图19的纸面左侧朝向右侧按照“白、黑、白”的顺序配置方格112，若用将白设为“1”、将黑设为“0(零)”的二进制码来表现，则能够表示为“1、0、1”。通过使图像处理装置主体121侧识别该“1、0、1”的信息，能够识别成功读取了记号111的最初行和最终行。即，通过识别“1、0、1”所表示的检测开始位置b1和检测结束位置b3，能够准确地识别存在于它们之间的4行的id信息赋予位置b2。
[0129]
另外，关于4行的id信息赋予位置b2，从上行朝向下行按照“白、黑、白”、“白、白、白”、“白、黑、白”、“白、白、白”的顺序配置方格112，若将它们用二进制码来表现，则能够表示为“1、0、1”、“1、1、1”、“1、0、1”、“1、1、1”。通过使记号111具有由这样的3位
×
4行构成的信息，能够对id信息赋予位置b2赋予合计12位的id信息。并且，通过使图像处理装置主体121侧识别该12位的信息，能够执行各种处理。
[0130]
如以上那样，由于检测开始位置b1和检测结束位置b3的读取成功，并且对存在于它们之间的id信息赋予位置b2进行读取，从而能够没有误识别地取得id信息。
[0131]
需要说明的是，多个方格112中的白色方格112a由对从后述的照射部123照射的红外led光加以反射而使后述的拍摄部124、125能够拍摄该反射光的材料构成。作为对红外led光加以反射的材料，可以使用铝箔、氧化钛的薄膜等。另一方面，黑色方格112b由不对从后述的照射部123照射的红外led光加以反射而能够在由后述的拍摄部124、125拍摄到的图像中使黑色方格112b的部位成为暗部的材料构成。作为不对红外led光加以反射的材料，可以使用红外截止膜、偏光膜、红外线吸收材料、黑色毛毡(felt)等。也就是，在图19以及图20所示的实施方式中，将从作为投光部的照射部123发出的红外led光由记号111的白色方格112a加以反射，并由作为受光部的拍摄部124、125接收来拍摄图像。此时，在作为被检测体的记号111的黑色方格112b中，由于使相对于作为受光部的拍摄部124、125的反射光减少，因此采用了能够捕捉并检测该反射量的减少的、所谓回归反射形的图像取得结构。
[0132]
图19所示的实施方式的图像处理装置主体121可以构成为具备记号检测部122和控制部127。而且，记号检测部122可以具备照射部123、两个拍摄部124、125、以及算出部126。
[0133]
照射部123能够对记号111照射红外led光，且可以使用于用以使两个拍摄部124、125读取从记号111侧反射出的反射光。即使从照射部123照射的红外led光处于工厂内等的暗处、可视光强的场所等，也能够进行记号111的拍摄。
[0134]
两个拍摄部124、125由在记号检测部122左右配置的两个相机构成。该两个拍摄部124、125在从照射部123照射出的红外led光照射到构成记号111的、白色方格112a和黑色方格112b之后，用两个相机拍摄从白色方格112a反射出的光。需要说明的是，在两个拍摄部124、125中，分别拍摄独立的图像，且使用两个拍摄部124、125而取得的拍摄数据向算出部126发送。
[0135]
算出部126通过基于从两个拍摄部124、125发送出的拍摄数据来进行利用三角测量而进行的运算，能够算出记号111相对于图像处理装置主体121位于怎样的距离(相对距离)和方向(相对角度)。
[0136]
最后，使用图20对算出部126的扫描
·
运算方法进行说明。算出部126在从两个拍摄部124、125取得由两个拍摄部124、125进行拍摄而得到的拍摄数据之后，通过对所得到的拍摄数据进行二值化处理，从而得到图20所示的二值化图像。需要说明的是，在该二值化处理的阶段中，从白色方格112a反射出的红外led光的反射光、以及未从黑色方格112b反射的部位通过黑白的二值化处理而被明确化。
[0137]
通过将上述图像处理装置110应用于本发明的移动机器人，能够实现被检测体使用了记号的移动机器人。这样，本发明的移动机器人可以取各种变形方式。
[0138]
另外，例如在上述第一以及第二实施方式中，说明了信标检测部22对从信标的选择部输入的信标id的信标11进行检测的动作。然而，信标检测部22也可以分别算出到检测出的全部信标11的信标信息，并将算出的各信标信息向控制部27输出。在该情况下，信标的选择部基于从信标选择部27b输出的指示，从多个信标信息中选择作为目标的信标11的信标信息。
[0139]
另外，例如上述的移动机器人30也可以在内部具有计算机系统。在该情况下，由配备于移动机器人30的控制部27进行的处理的过程以程序的形式存储在计算机能够读取的记录介质中，通过由计算机读出并执行该程序，来进行各功能部的处理。在此，计算机能够
读取的记录介质是指磁盘、磁光盘、cd
‑
rom、dvd
‑
rom、半导体存储器等。另外，该计算机程序也可以经由通信线路分发给计算机，并由接受了该分发的计算机执行该程序。
[0140]
需要说明的是，上述的各实施方式是作为例子而提示的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施，且在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围、主旨中，并且包含在技术方案所记载的发明及其均等的范围内。
[0141]
根据技术方案的记载可明确得知，施加这样的变更或改良而得到的方式也包含在本发明的技术范围内。
[0142]
附图标记说明：
[0143]
11(11
‑
1、11
‑
2、11
‑
m)信标(被检测体)，22信标检测部，24、25红外线传感器(检测部)，26算出部，27控制部，27a移动路径存储部，27b信标选择部，27c驱动控制部，27c1通过位置算出部，27c2校正角算出部，27c3指令值算出部，30移动机器人，31驱动部，32、33驱动轮，34、35马达，36马达控制部，40(40
‑
1、40
‑
2)边界，z(到信标为止的)距离，θ方向，x距离(信标通过距离)，y移动距离(到信标旁为止的距离)，xref一定距离，ppass通过点，δx、δx差量，δθ校正角，l目标路径，110图像处理装置，111记号，112方格，112a白色方格，112b黑色方格，121图像处理装置主体，122记号检测部，123照射部，124、125拍摄部，126算出部，127控制部。