ガタ・すべりを有する把持機構をもった複数ロボットによる協調搬送システム及び方法
【課題】リーダと搬送物、搬送物とフォロワの接続部である、リーダ及びフォロワの把持部にガタ・すべりが存在しても、協調搬送という目的を達成できるようにする。
【解決手段】フォロワ２０は、把持部（フック１４）に滑り、ガタがない場合には、フォロワ推定誤差から、リーダ１０の軌道を推定して出力し、滑り・ガタがある場合にはリーダ１０が停止するような軌道を出力するといった動作を行う。ミクロ的にはリーダ１０の動きに追従して進行する軌道と停止する軌道を繰り返すことになるが、マクロ的にはリーダ１０に追従するような軌道が得られる。
【解決手段】フォロワ２０は、把持部（フック１４）に滑り、ガタがない場合には、フォロワ推定誤差から、リーダ１０の軌道を推定して出力し、滑り・ガタがある場合にはリーダ１０が停止するような軌道を出力するといった動作を行う。ミクロ的にはリーダ１０の動きに追従して進行する軌道と停止する軌道を繰り返すことになるが、マクロ的にはリーダ１０に追従するような軌道が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の固い(伸びたり縮んだりしない)搬送物を複数台のロボット(例えば無人搬送車，ロボットアーム，ロボットアームつき移動台車など)により協調して搬送する、複数ロボットによる協調搬送システム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数台のロボット・移動体で単一の搬送物を搬送する研究・開発は行われてきた。例えば、下記非特許文献１などである。
【０００３】
協調搬送の方法は多種多様であるが、下記非特許文献１に記載の協調搬送方法によると、(1) ロボット間で通信が不要であり、(2)１台のロボット（以下リーダと呼ぶ）のみが搬送物・搬送経路についての事前情報を知っていれば、残りの１台以上のロボット(以下フォロワと呼ぶ)は事前情報なしでリーダに従って動作というような特徴を有している。この特徴により、インテリジェンスを持つのは１台のロボットのみであり、他のロボットはこれに協調して追従する動作さえできればよいのでシステム全体の構成が簡単になる。このため、他の協調搬送手法と比べ実際の製品へと適用しやすい。
【０００４】
下記非特許文献１の方法について図７及び図８を参照して詳細に説明する。
【０００５】
図７は従来技術の位置誤差と軌道の関係を示す図である。搬送物５５を進行方向Ｒに搬送するとき、リーダ５１の動作が搬送物５５を通してフォロワ５２に伝わり、フォロワ５２はこの動きからリーダ５１の動作（目標軌道ｘｄ）を推定し、推定目標軌道ｘｅを得る。具体的には、リーダ５１及びフォロワ５２ともに同じ強さのバネ・ダンパ５３及び５４で搬送物５５を“滑ることなく”把持している状況を考える。同じ強さのバネ・ダンパ５３及び５４は、同じ値のコンプライアンス係数Ｋを有している。リーダ５１が動作するとバネ・ダンパ５３が伸びるが、フォロワ５２も同じ強さのバネ・ダンパ５４を有しているため、リーダ側のバネ・ダンパ５３の伸び量(位置誤差Δxl)とフォロワ側のバネ・ダンパ５４の伸び量(位置誤差Δxf)は等しい。よって、フォロワ５２は自身のバネ・ダンパ５４の伸び量(位置誤差Δxf)がわかれば、これを２倍した値２Δxfがリーダ５１の目標軌道(リーダ目標軌道xd)とフォロワ５２の目標軌道(フォロワ目標軌道xe)の差(推定誤差)ということがわかる。これをあるフィルタに通して、フォロワ５２は自身が追従すべきリーダ５１の目標軌道を推定することができる。これに追従するようにフォロワ５２が動作すればフォロワ５２はリーダ５１に追従して動作する。
【０００６】
図８（ａ）は上記推定のためのフィルタ６０を示す図である。Ｇ１をフィルタ６０の伝達関数とすると、この伝達関数Ｇ１は上記位置誤差Δxfを２倍した値２Δxfが入力されると、フォロワ目標軌道ｘｅを推定する。つまり、図８（ａ）のフィルタ６０を等価変換した図８（ｂ）に示すように、推定目標軌道ｘｅとリーダ目標軌道ｘｄとの差（ｘｄ−ｘｅ）と、推定誤差２Δxfとが等しくなるように、推定目標軌道ｘｅとを推定する。このように閉ループ系が安定ならば推定誤差から目標軌道を推定できるので、例えば伝達関数Ｇ１（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２などと選べる。なお、実際には把持部にバネ・ダンパを用いる必要はなく、インピーダンス制御などの力制御手法により仮想的にバネ・ダンパ特性を持たせて把持させてもよい。
【非特許文献１】平田・小菅・他による“ロボット間の幾何学的関係を必要とせず物体の搬送を実現する複数移動ロボットの分散協調制御”、日本機械学会論文集(C編)、第69巻、677号、pp.204-211、2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図７に示した協調搬送システムでは、リーダ５１の運動が搬送物５５を通してフォロワ５２に伝わるためには、力が正確にかつただちに伝わる必要がある。そのためには把持部に滑りがあるのは望ましくない。滑りがあると滑っている間は押し引きによる力が伝わらない。ロボットが搬送物５５を持って固定する方法として、（１）マニピュレータのフックで搬送物のアイボルトを吊り上げる方法がある。また、（２）ロボットのステージ、荷台と搬送物に穴を開け、ピンを通して留める方法がある。この場合、挿入をしやすくするためにピン太さに比べ穴を大きくしてある。さらに、（３）防振ゴムや防振ダンパを介してロボットに取り付けられたステージ・荷台に搬送物を載せる方法などがある。これらの固定方法は、いずれもガタ・すべりが存在する。これらガタ・すべりが存在する方法を取った場合、滑りや把持部の弾性のため力が正確に伝わらないときがあり、その結果、フォロワはリーダの動きを正確に推定できないので、リーダに追従しない、あるいはぶつかることで協調搬送という目的を達成できない虞がある。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、リーダと搬送物、搬送物とフォロワの接続部である、リーダ及びフォロワの把持部にガタ・すべりが存在しても、協調搬送という目的を達成できる複数ロボットによる協調搬送システム、複数ロボットによる協調搬送方法、及びフォロワ型ロボットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る複数ロボットによる協調搬送システムは、上記課題を解決するために、搬送物を把持するリーダと、同じく搬送物を把持し、かつリーダの目標軌道と自身の目標軌道の差に基づいて目標軌道を推定するフォロワとが協調しながら搬送物を搬送する複数ロボットによる協調搬送システムにおいて、上記フォロワの上記搬送物に対する把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断するガタ・すべり判断部と、上記ガタ・すべり判断部にて上記フォロワの把持部にガタ・すべりがあると判断したときと、ガタ・すべりがないと判断したときとで、フォロワの目標軌道の推定を異ならせる軌道推定部とを備える。
【００１０】
この複数ロボットによる協調搬送システムにあって、上記ガタ・すべり判断部は、上記把持部の運動方向と位置偏差の方向に基づいて上記把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断することが好ましい。
【００１１】
また、上記ガタ・すべり判断部は、上記把持部の運動方向と位置偏差の方向が同じであるときは上記把持部にガタ・すべりが無いと判断し、上記把持部の運動方向と位置偏差の方向が異なるときは上記把持部にガタ・すべりが存在する可能性が有ると判断することが好ましい。
【００１２】
また、上記軌道推定部は、上記ガタ・すべり判断部が上記フォロワの把持部にガタ・すべりが無いと判断したときには、リーダの目標軌道と自身の目標軌道の差を推定誤差とし、この推定誤差を所定のフィルタに通して目標軌道を推定することが好ましい。
【００１３】
また、上記軌道推定部は、上記ガタ・すべり判断部が上記フォロワの把持部にガタ・すべりが存在する可能性が有ると判断したときには、上記リーダが減速し、停止するような軌道を出力することが好ましい。
【００１４】
本発明に係るフォロワ型ロボットは、上記課題を解決するために、同一の搬送物を協調しながら搬送する協調搬送システムにあって、搬送物を把持するリーダに対して、同じく上記搬送物を把持し、かつリーダの目標軌道と自身の目標軌道の差に基づいて目標軌道を推定するフォロワ側ロボットであって、上記フォロワの上記搬送物に対する把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断するガタ・すべり判断部と、上記ガタ・すべり判断部にて上記フォロワの把持部にガタ・すべりが存在する可能性が有ると判断したときと、ガタ・すべりがないと判断したときとで、フォロワの目標軌道の推定を異ならせる軌道推定部とを備える。
【００１５】
また、本発明に係る複数ロボットによる協調搬送方法は、上記課題を解決するために、搬送物を把持するリーダと、同じく搬送物を把持し、かつ自身の目標軌道と実軌道の差に基づいて目標軌道を推定するフォロワとが協調しながら搬送物を搬送する複数ロボットによる協調搬送方法において、上記フォロワの上記搬送物に対する把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断するガタ・すべり判断工程と、上記ガタ・すべり判断工程にて上記フォロワの把持部にガタ・すべりが存在する可能性が有ると判断したときと、ガタ・すべりがないと判断したときとで、フォロワの目標軌道の推定を異ならせる軌道推定工程とを備える。
【００１６】
ロボットの把持部においては滑りがある・ガタの中にある状況とそうでない状況がある。
【００１７】
後者の場合は滑ることなくしっかりと力が伝わるので従来から用いられてきた推定のためのフィルタ６０の適用条件を満たすため、これを用いて推定できる。
【００１８】
逆に前者の場合は力・運動が正確に伝わらないのでフィルタＡをそのまま適用できない。なぜならば、フォロワが取得した自己の位置誤差(Δxf)はリーダの正確な運動を表さないのでこの値をフィルタに通しても正確な値が推定できないためである。よって、この場合は推定結果が安全側、つまりしばらくの時間の後に緩やかに停止するような軌道が推定器から出力されるようにする。これによって、推定器は、ガタ・すべりがない場合には、従来方法によりフォロワはリーダの軌道を推定し出力する、また、ガタ・すべりが存在する可能性が有る場合には減速・停止するような軌道を出力する、といった動作を行う。ミクロ的にはリーダの動きに追従して進行する軌道と停止する軌道を繰り返すことになるが、マクロ的にはリーダに追従するような軌道が得られる。
【００１９】
ガタ・すべりの有無を判断する方法については、把持部の運動方向と位置偏差の方向から判断できる。また穏やかに停止するような軌道を推定するために、例えば推定器の極が1つの原点極を除いて安定極となるように推定器の出力・状態を推定器の入力にフィードバックすればよい。
【００２０】
このようにして推定した軌道に対しフォロワが追従動作を行えば、結果的にフォロワはリーダに追従する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、リーダと搬送物、搬送物とフォロワの接続部である、リーダ及びフォロワの把持部にガタ・すべりが存在しても、協調搬送という目的を達成できる。
【００２２】
つまり、上記非特許文献１によるフィルタ６０に対し、停止動作を与える軌道生成機構、例えばスイッチ４２とゲイン乗算器４１を加えるだけで、滑り、ガタがある機構へ拡張できるため、従来手法に対する信頼性を引き継いだままシステムの拡張が可能となる。
【００２３】
従来手法は床へ固定されているか移動体かは関係ない。移動体である場合も任意の移動方式(２輪，４輪，全方向移動，クローラなど)が選べる。先行技術の中には２輪に限定した特許が出願されている（特開２０００−４２９５８）が、本発明は移動方式を問わないためより汎用的である。
【００２４】
また、固い搬送物ではなく、ある程度柔軟なもの(伸び縮みするもの)であっても搬送できる。これはフォロワがリーダに引っ張られた場合は進行するような軌道が推定され、搬送物がたわんで力が伝わらなくなった場合は停止するような軌道が推定されるためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。以下に挙げる実施の形態は、複数ロボットによる協調搬送システムに関する。各ロボットは、いわゆるバックラッシュ（backlash）と呼ばれる、ガタ・すべりを有する、例えばフックのような把持機構を持つ。フックのような把持機構により、搬送物に取り付けられたアイボルトを吊り上げることにより、搬送物を把持する。
【００２６】
図１は、２台のロボットによる協調搬送システム１の外観図である。具体的には、手先部がフック１４及び２４になっているロボットアーム１３及び２３を有する移動台車１０及び２０と、アイボルト３１及び３２が取り付けられた搬送物３０からなる協調搬送システム１である。この協調搬送システム１では、ロボットアーム１３及び２３を移動台車１０及び２０が有し、ロボットアーム１３及び２３の先端に把持部を設けているが、これは実施例であり、ロボットアーム１３及び２３を持たずに、移動台車の所定個所に把持部を備える構成も本発明に含まれることはいうまでもない。つまり、本発明はロボットアームで搬送物を把持する構成以外のロボットにも適用される。
【００２７】
移動台車１０及び２０は、オペレータにより遠隔操作されてもよいし、自律的に行動するものでもよい。産業用ロボット、災害救助ロボット、福祉ロボット、あるいはエンタテインメントロボットに適用可能である。
【００２８】
移動台車１０は、ボディ部１１の下部に取り付けられた、二輪１２又は操舵される四輪により、水平面を、前後と旋回、又は前後と左右と旋回など、２方向以上に移動可能である。ロボットアーム１３は、金属、セラミック、樹脂、その他剛性を備える材料を複数の関節部にて回転、又は回動可能に接続してなり、ボディ部１１の上部に、一部がボディ部１１の水平面に対して垂直な軸を中心に回転又は回動可能に直立し、残り部分が上記直立した一部によって一端が係止されたＬ字状とされ、Ｌ字の角部が任意の角度で回動する。ロボットアーム１３の直立部及びＬ字状部はボディ部１１内部、あるいはロボットアーム１３内部に配置されているモータによる回転力を歯車やシャフトなどの機構部を介して駆動力として受け取り、回転又は回動する。このため、ロボットアーム１３は、フック１４をアイボルト３１に掛けた状態で搬送物３０の一端を吊り上げることができる。移動台車２０の構成も同様である。
【００２９】
これら２台の移動台車１０、２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有したコンピュータを内蔵しており、協調搬送のための制御が行われる。例えば、上記非特許文献１に基づいて、(1) ロボット間で通信が不要であり、(2)１台のロボット（以下リーダと呼ぶ）のみが搬送物・搬送経路についての事前情報を知っていれば、残りの１台以上のロボット(以下フォロワと呼ぶ)は事前情報なしでリーダに従って動作というような特徴を有している。この特徴により、インテリジェンスを持つのは１台のロボットのみであり、他のロボットはこれに協調して追従する動作さえできればよいのでシステム全体の構成が簡単になる。このため、他の協調搬送手法と比べ実際の製品へと適用しやすい。
【００３０】
今、移動台車１０をリーダとする。このリーダ１０は、図１中矢印Ｒ方向に移動し、搬送物３０を搬送する。移動台車２０はフォロワである。このフォロワ２０は、リーダ１０にしたがって動作する。
【００３１】
しかし、リーダ１０及びフォロワ２０共に、搬送物３０を、フック１４及び２４をアイボルト３１及び３２に掛けるという固定方法をとり、ロボットアーム１３及び２３により吊り上げている。このフック１４及び２４を用いた固定方法では、アイボルト３１及び３２とフック１４及び２４の位置・速度の関係に応じて把持部にガタ・すべりが存在する場合と、存在しない場合がある。
【００３２】
把持部にガタ・すべりが存在しない場合には、フックとアイボルトが滑ることなくしっかりと搬送物３０にリーダ１０及びフォロワ２０からの力が伝わるので従来から用いられてきた、上記非特許文献１に記載の推定器のためのフィルタ６０の適用条件を満たすため、これを用いて推定できる。
【００３３】
しかし、把持部にガタ・すべりが存在する可能性がある場合には、滑りや把持部の弾性のため力が正確に伝わらないときがあり、その結果、フォロワ２０はリーダ１０の動きを正確に推定できないことがある。これは、フォロワ２０が取得した自己の位置誤差(上記図５に示したΔxf)はリーダ１０の正確な運動を表さないのでこの値をフィルタ６０に入力しても正確な値が推定できないためである。
【００３４】
そこで、この実施の形態の協調搬送システム１では、把持部にガタ・すべりが存在する可能性がある場合は推定結果が安全側、つまりしばらくの時間の後に緩やかに停止するような軌道が推定器から出力されるようにする。
【００３５】
これによって、推定器は滑り、ガタがない場合には、従来方法（上記非特許文献１）によりフォロワ２０はリーダ１０の軌道を推定して出力し、滑り・ガタがある場合にはリーダ１０が停止するような軌道を出力するといった動作を行う。ミクロ的にはリーダ１０の動きに追従して進行する軌道と停止する軌道を繰り返すことになるが、マクロ的にはリーダ１０に追従するような軌道が得られる。
【００３６】
図２は、把持部にフック１４及び２４を用い、アイボルト３１及び３２に掛けて、アイボルトを吊り上げるときの状態を説明する図である。把持部に滑り・ガタがある場合とない場合を判断する方法については、把持部の運動方向と位置偏差の方向から判断できる。
【００３７】
図２にあって、ケース［１］は、位置偏差と運動速度の方向が同じ場合である。この場合は（ａ）に示すように、フックの運動方向と、アイボルトからフックへの力が同じ方向であり、フック１４はアイボルト３１に引っ張られていると考えられるので滑り・ガタが微小であり、従来方法（非特許文献１）で推定できる。
【００３８】
ケース［２］は、位置偏差と運動速度の方向が逆（異なる）の場合である。この場合（ｂ）のようにフック１４がアイボルト３１に引っ張られているか、（ｃ）のようにガタの中で滑っているかのどちらかになる。（ｂ）ならば従来方法（非特許文献１）が適用可能だが、（ｃ）ならば滑り・ガタの中であるため、停止する軌道を推定する必要がある。把持部の位置偏差・速度のみからは（ｂ）又は（ｃ）の区別はつかないため、ケース［２］場合は（ｂ）（ｃ）に関わらず停止するような軌道を取ることとする。
【００３９】
図２のケース［１］の場合、つまり位置誤差×把持部速度＞０(位置偏差と把持部速度の方向が同じ)の場合は、非特許文献１で用いた図８のフィルタ６０と同じである。ケース［２］の場合、つまり位置偏差×把持部速度＜０(位置偏差と把持部速度の方向が逆)の場合はフォロワ２０の位置誤差を推定器に入力せず、推定器４０の状態を元に推定器の入力へ状態フィードバックを行い、推定器４０の出力がある定値に収束するようにする。
【００４０】
図３は、上記協調搬送システム１で用いる軌道推定のためのフィルタ（軌道推定器）の構成の実施形態の一つを示す図である。従来手法にてよく用いられるフィルタは（ａｓ＋ｂ）／ｓ２である。
【００４１】
実施形態の一つにおける、ゲイン乗算器４１でのフィードバックゲインＫの選定方法を説明する。図８に示したフィルタ６０（（ａｓ＋ｂ）／ｓ２）は２つの原点極を有するが、このうち１つの極が安定極となるように極配置法によりゲインＫを選定する。つまり、穏やかに停止するような軌道を推定するために、例えば推定器の極が1つの原点極を除いて安定極となるように推定器の出力・状態をフィードバックすればよい。
【００４２】
これによりフィルタ(（ａｓ＋ｂ）／ｓ２ ）は緩やかに定値に収束する。フィルタ６０Ａへの入力切替はスイッチ４２により行う。
【００４３】
この軌道推定器４０で得た推定軌道にフォロワ２０が追従すれば、結果的にフォロワ２０はリーダ１０に追従することができる。
【００４４】
図４は、本実施の形態の２台のロボットによる協調搬送システム１において、実際に搬送物３０を搬送させたときの、リーダ１０とフォロワ２０の時刻に対する走行距離の変化を示す特性図である。Ｃ−１０で示すリーダ１０の特性とＣ−２０で示すフォロワ２０の特性がほぼ同じように伸びている。これは、リーダ１０の走行距離に追従して、フォロワ２０の走行距離が伸びていることを示す。つまり、フォロワ２０は、リーダ１０に追従して動作していることが分かる。
【００４５】
また、図５は、上記２台のロボットによる協調搬送システム１にて搬送物３０を搬送しているときの、リーダ１０の手先（フック１４）とフォロワ２０の手先（フック２４）の軌跡を示す図である。横軸はｘ方向の位置を示し、縦軸はｙ方向の位置を示している。リーダ１０の手先の実軌道Ｔ−１０にはリーダ実軌道始点ＳＰ−１０とリーダ実軌道終点ＥＰ−１０を示している。また、フォロワ２０の手先の実軌道Ｔ−２０にはフォロワ実軌道始点ＳＰ−２０とフォロワ実軌道終点ＥＰ−２０を示している。また、リーダとフォロワの手先間の中心点を搬送物３０の軌道としている。この搬送物軌道Ｔ−３０には、搬送物実軌道始点ＳＰ−３０と搬送物実軌道終点ＥＰ−３０を示している。このように図５に示したリーダ手先位置とフォロワ手先位置の軌跡を描きながら、２台のロボットは搬送物を協調搬送した。
【００４６】
以上に説明したように、上記協調搬送システム１によれば、従来手法によるフィルタ６０に対し、ガタ・すべりが存在する可能性があるときに停止する仕組みを加えるだけで、例えばスイッチ４２とゲインＫを乗算するゲイン乗算器４１を加えるだけで、滑り・ガタがある機構へ拡張できる。このため、従来手法に対する信頼性を引き継いだままシステムの拡張が可能となる。特に図３とした場合、推定器そのものを切り替えるのではなく推定器の入力をスイッチ４２で切り替えるため、停止するような軌道を生成する装置を別途用意して、推定器切替の際の軌道の連続性を保つ工夫を必要としたりしなくてよい。入力は不連続であったとしても、フィルタ６０には積分器が含まれているためその出力は連続になる。停止する際の軌道の形状はゲインＫで設定した安定極によって決定され、絶対値が大きいほど直ちに停止する軌道となる。
【００４７】
従来手法は床へ固定されているか移動体かは関係ない。移動体である場合も任意の移動方式(２輪，４輪，全方向移動，クローラなど)が選べる。先行技術の中には２輪に限定した特許が出願されているが、本発明は移動方式を問わないためより汎用的である。
【００４８】
また、固い搬送物ではなく、ある程度柔軟なもの(伸び縮みするもの)であっても搬送できる。これはフォロワがリーダに引っ張られた場合は進行するような軌道が推定され、搬送物がたわんで力が伝わらなくなった場合は停止するような軌道が推定されるためである。
【００４９】
なお、上記協調搬送システム１は、リーダ１０に対して、１台のフォロワ２０を用いる構成としたが、本発明は図６に示すような３台のロボットによる協調搬送システム４５に適応可能であるのはもちろんである。矢印Ｌ方向へ搬送物４６を搬送しようとするリーダ１０に対して、２台のフォロワ２０ａ及び２０ｂが上記軌道推定器４０をそれぞれ有し、協調搬送を行うシステムである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】２台のロボットによる協調搬送システムの外観図である。
【図２】把持部にフックを用い、アイボルトに掛けて、アイボルトを吊り上げるときの状態を説明する図である。
【図３】上記協調搬送システムで用いる軌道推定のためのフィルタ（軌道推定器）の構成の一例を示す図である。
【図４】リーダとフォロワの走行距離を示す図である。
【図５】ロボットの手先と搬送物中心位置の軌跡を示す図である。
【図６】３台のロボットによる協調搬送システムの外観図である。
【図７】従来技術の位置誤差と軌道の関係を示す図である。
【図８】従来技術による推定のためのフィルタを示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ ２台のロボットによる協調搬送システム
１０ 移動台車（リーダ）
１３ ロボットアーム
１４ フック
２０ 移動台車（フォロワ）
２３ ロボットアーム
２４ フック
３０ 搬送物
３１及び３２ アイボルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の固い(伸びたり縮んだりしない)搬送物を複数台のロボット(例えば無人搬送車，ロボットアーム，ロボットアームつき移動台車など)により協調して搬送する、複数ロボットによる協調搬送システム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数台のロボット・移動体で単一の搬送物を搬送する研究・開発は行われてきた。例えば、下記非特許文献１などである。
【０００３】
協調搬送の方法は多種多様であるが、下記非特許文献１に記載の協調搬送方法によると、(1) ロボット間で通信が不要であり、(2)１台のロボット（以下リーダと呼ぶ）のみが搬送物・搬送経路についての事前情報を知っていれば、残りの１台以上のロボット(以下フォロワと呼ぶ)は事前情報なしでリーダに従って動作というような特徴を有している。この特徴により、インテリジェンスを持つのは１台のロボットのみであり、他のロボットはこれに協調して追従する動作さえできればよいのでシステム全体の構成が簡単になる。このため、他の協調搬送手法と比べ実際の製品へと適用しやすい。
【０００４】
下記非特許文献１の方法について図７及び図８を参照して詳細に説明する。
【０００５】
図７は従来技術の位置誤差と軌道の関係を示す図である。搬送物５５を進行方向Ｒに搬送するとき、リーダ５１の動作が搬送物５５を通してフォロワ５２に伝わり、フォロワ５２はこの動きからリーダ５１の動作（目標軌道ｘｄ）を推定し、推定目標軌道ｘｅを得る。具体的には、リーダ５１及びフォロワ５２ともに同じ強さのバネ・ダンパ５３及び５４で搬送物５５を“滑ることなく”把持している状況を考える。同じ強さのバネ・ダンパ５３及び５４は、同じ値のコンプライアンス係数Ｋを有している。リーダ５１が動作するとバネ・ダンパ５３が伸びるが、フォロワ５２も同じ強さのバネ・ダンパ５４を有しているため、リーダ側のバネ・ダンパ５３の伸び量(位置誤差Δxl)とフォロワ側のバネ・ダンパ５４の伸び量(位置誤差Δxf)は等しい。よって、フォロワ５２は自身のバネ・ダンパ５４の伸び量(位置誤差Δxf)がわかれば、これを２倍した値２Δxfがリーダ５１の目標軌道(リーダ目標軌道xd)とフォロワ５２の目標軌道(フォロワ目標軌道xe)の差(推定誤差)ということがわかる。これをあるフィルタに通して、フォロワ５２は自身が追従すべきリーダ５１の目標軌道を推定することができる。これに追従するようにフォロワ５２が動作すればフォロワ５２はリーダ５１に追従して動作する。
【０００６】
図８（ａ）は上記推定のためのフィルタ６０を示す図である。Ｇ１をフィルタ６０の伝達関数とすると、この伝達関数Ｇ１は上記位置誤差Δxfを２倍した値２Δxfが入力されると、フォロワ目標軌道ｘｅを推定する。つまり、図８（ａ）のフィルタ６０を等価変換した図８（ｂ）に示すように、推定目標軌道ｘｅとリーダ目標軌道ｘｄとの差（ｘｄ−ｘｅ）と、推定誤差２Δxfとが等しくなるように、推定目標軌道ｘｅとを推定する。このように閉ループ系が安定ならば推定誤差から目標軌道を推定できるので、例えば伝達関数Ｇ１（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２などと選べる。なお、実際には把持部にバネ・ダンパを用いる必要はなく、インピーダンス制御などの力制御手法により仮想的にバネ・ダンパ特性を持たせて把持させてもよい。
【非特許文献１】平田・小菅・他による“ロボット間の幾何学的関係を必要とせず物体の搬送を実現する複数移動ロボットの分散協調制御”、日本機械学会論文集(C編)、第69巻、677号、pp.204-211、2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図７に示した協調搬送システムでは、リーダ５１の運動が搬送物５５を通してフォロワ５２に伝わるためには、力が正確にかつただちに伝わる必要がある。そのためには把持部に滑りがあるのは望ましくない。滑りがあると滑っている間は押し引きによる力が伝わらない。ロボットが搬送物５５を持って固定する方法として、（１）マニピュレータのフックで搬送物のアイボルトを吊り上げる方法がある。また、（２）ロボットのステージ、荷台と搬送物に穴を開け、ピンを通して留める方法がある。この場合、挿入をしやすくするためにピン太さに比べ穴を大きくしてある。さらに、（３）防振ゴムや防振ダンパを介してロボットに取り付けられたステージ・荷台に搬送物を載せる方法などがある。これらの固定方法は、いずれもガタ・すべりが存在する。これらガタ・すべりが存在する方法を取った場合、滑りや把持部の弾性のため力が正確に伝わらないときがあり、その結果、フォロワはリーダの動きを正確に推定できないので、リーダに追従しない、あるいはぶつかることで協調搬送という目的を達成できない虞がある。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、リーダと搬送物、搬送物とフォロワの接続部である、リーダ及びフォロワの把持部にガタ・すべりが存在しても、協調搬送という目的を達成できる複数ロボットによる協調搬送システム、複数ロボットによる協調搬送方法、及びフォロワ型ロボットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る複数ロボットによる協調搬送システムは、上記課題を解決するために、搬送物を把持するリーダと、同じく搬送物を把持し、かつリーダの目標軌道と自身の目標軌道の差に基づいて目標軌道を推定するフォロワとが協調しながら搬送物を搬送する複数ロボットによる協調搬送システムにおいて、上記フォロワの上記搬送物に対する把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断するガタ・すべり判断部と、上記ガタ・すべり判断部にて上記フォロワの把持部にガタ・すべりがあると判断したときと、ガタ・すべりがないと判断したときとで、フォロワの目標軌道の推定を異ならせる軌道推定部とを備える。
【００１０】
この複数ロボットによる協調搬送システムにあって、上記ガタ・すべり判断部は、上記把持部の運動方向と位置偏差の方向に基づいて上記把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断することが好ましい。
【００１１】
また、上記ガタ・すべり判断部は、上記把持部の運動方向と位置偏差の方向が同じであるときは上記把持部にガタ・すべりが無いと判断し、上記把持部の運動方向と位置偏差の方向が異なるときは上記把持部にガタ・すべりが存在する可能性が有ると判断することが好ましい。
【００１２】
また、上記軌道推定部は、上記ガタ・すべり判断部が上記フォロワの把持部にガタ・すべりが無いと判断したときには、リーダの目標軌道と自身の目標軌道の差を推定誤差とし、この推定誤差を所定のフィルタに通して目標軌道を推定することが好ましい。
【００１３】
また、上記軌道推定部は、上記ガタ・すべり判断部が上記フォロワの把持部にガタ・すべりが存在する可能性が有ると判断したときには、上記リーダが減速し、停止するような軌道を出力することが好ましい。
【００１４】
本発明に係るフォロワ型ロボットは、上記課題を解決するために、同一の搬送物を協調しながら搬送する協調搬送システムにあって、搬送物を把持するリーダに対して、同じく上記搬送物を把持し、かつリーダの目標軌道と自身の目標軌道の差に基づいて目標軌道を推定するフォロワ側ロボットであって、上記フォロワの上記搬送物に対する把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断するガタ・すべり判断部と、上記ガタ・すべり判断部にて上記フォロワの把持部にガタ・すべりが存在する可能性が有ると判断したときと、ガタ・すべりがないと判断したときとで、フォロワの目標軌道の推定を異ならせる軌道推定部とを備える。
【００１５】
また、本発明に係る複数ロボットによる協調搬送方法は、上記課題を解決するために、搬送物を把持するリーダと、同じく搬送物を把持し、かつ自身の目標軌道と実軌道の差に基づいて目標軌道を推定するフォロワとが協調しながら搬送物を搬送する複数ロボットによる協調搬送方法において、上記フォロワの上記搬送物に対する把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断するガタ・すべり判断工程と、上記ガタ・すべり判断工程にて上記フォロワの把持部にガタ・すべりが存在する可能性が有ると判断したときと、ガタ・すべりがないと判断したときとで、フォロワの目標軌道の推定を異ならせる軌道推定工程とを備える。
【００１６】
ロボットの把持部においては滑りがある・ガタの中にある状況とそうでない状況がある。
【００１７】
後者の場合は滑ることなくしっかりと力が伝わるので従来から用いられてきた推定のためのフィルタ６０の適用条件を満たすため、これを用いて推定できる。
【００１８】
逆に前者の場合は力・運動が正確に伝わらないのでフィルタＡをそのまま適用できない。なぜならば、フォロワが取得した自己の位置誤差(Δxf)はリーダの正確な運動を表さないのでこの値をフィルタに通しても正確な値が推定できないためである。よって、この場合は推定結果が安全側、つまりしばらくの時間の後に緩やかに停止するような軌道が推定器から出力されるようにする。これによって、推定器は、ガタ・すべりがない場合には、従来方法によりフォロワはリーダの軌道を推定し出力する、また、ガタ・すべりが存在する可能性が有る場合には減速・停止するような軌道を出力する、といった動作を行う。ミクロ的にはリーダの動きに追従して進行する軌道と停止する軌道を繰り返すことになるが、マクロ的にはリーダに追従するような軌道が得られる。
【００１９】
ガタ・すべりの有無を判断する方法については、把持部の運動方向と位置偏差の方向から判断できる。また穏やかに停止するような軌道を推定するために、例えば推定器の極が1つの原点極を除いて安定極となるように推定器の出力・状態を推定器の入力にフィードバックすればよい。
【００２０】
このようにして推定した軌道に対しフォロワが追従動作を行えば、結果的にフォロワはリーダに追従する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、リーダと搬送物、搬送物とフォロワの接続部である、リーダ及びフォロワの把持部にガタ・すべりが存在しても、協調搬送という目的を達成できる。
【００２２】
つまり、上記非特許文献１によるフィルタ６０に対し、停止動作を与える軌道生成機構、例えばスイッチ４２とゲイン乗算器４１を加えるだけで、滑り、ガタがある機構へ拡張できるため、従来手法に対する信頼性を引き継いだままシステムの拡張が可能となる。
【００２３】
従来手法は床へ固定されているか移動体かは関係ない。移動体である場合も任意の移動方式(２輪，４輪，全方向移動，クローラなど)が選べる。先行技術の中には２輪に限定した特許が出願されている（特開２０００−４２９５８）が、本発明は移動方式を問わないためより汎用的である。
【００２４】
また、固い搬送物ではなく、ある程度柔軟なもの(伸び縮みするもの)であっても搬送できる。これはフォロワがリーダに引っ張られた場合は進行するような軌道が推定され、搬送物がたわんで力が伝わらなくなった場合は停止するような軌道が推定されるためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。以下に挙げる実施の形態は、複数ロボットによる協調搬送システムに関する。各ロボットは、いわゆるバックラッシュ（backlash）と呼ばれる、ガタ・すべりを有する、例えばフックのような把持機構を持つ。フックのような把持機構により、搬送物に取り付けられたアイボルトを吊り上げることにより、搬送物を把持する。
【００２６】
図１は、２台のロボットによる協調搬送システム１の外観図である。具体的には、手先部がフック１４及び２４になっているロボットアーム１３及び２３を有する移動台車１０及び２０と、アイボルト３１及び３２が取り付けられた搬送物３０からなる協調搬送システム１である。この協調搬送システム１では、ロボットアーム１３及び２３を移動台車１０及び２０が有し、ロボットアーム１３及び２３の先端に把持部を設けているが、これは実施例であり、ロボットアーム１３及び２３を持たずに、移動台車の所定個所に把持部を備える構成も本発明に含まれることはいうまでもない。つまり、本発明はロボットアームで搬送物を把持する構成以外のロボットにも適用される。
【００２７】
移動台車１０及び２０は、オペレータにより遠隔操作されてもよいし、自律的に行動するものでもよい。産業用ロボット、災害救助ロボット、福祉ロボット、あるいはエンタテインメントロボットに適用可能である。
【００２８】
移動台車１０は、ボディ部１１の下部に取り付けられた、二輪１２又は操舵される四輪により、水平面を、前後と旋回、又は前後と左右と旋回など、２方向以上に移動可能である。ロボットアーム１３は、金属、セラミック、樹脂、その他剛性を備える材料を複数の関節部にて回転、又は回動可能に接続してなり、ボディ部１１の上部に、一部がボディ部１１の水平面に対して垂直な軸を中心に回転又は回動可能に直立し、残り部分が上記直立した一部によって一端が係止されたＬ字状とされ、Ｌ字の角部が任意の角度で回動する。ロボットアーム１３の直立部及びＬ字状部はボディ部１１内部、あるいはロボットアーム１３内部に配置されているモータによる回転力を歯車やシャフトなどの機構部を介して駆動力として受け取り、回転又は回動する。このため、ロボットアーム１３は、フック１４をアイボルト３１に掛けた状態で搬送物３０の一端を吊り上げることができる。移動台車２０の構成も同様である。
【００２９】
これら２台の移動台車１０、２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有したコンピュータを内蔵しており、協調搬送のための制御が行われる。例えば、上記非特許文献１に基づいて、(1) ロボット間で通信が不要であり、(2)１台のロボット（以下リーダと呼ぶ）のみが搬送物・搬送経路についての事前情報を知っていれば、残りの１台以上のロボット(以下フォロワと呼ぶ)は事前情報なしでリーダに従って動作というような特徴を有している。この特徴により、インテリジェンスを持つのは１台のロボットのみであり、他のロボットはこれに協調して追従する動作さえできればよいのでシステム全体の構成が簡単になる。このため、他の協調搬送手法と比べ実際の製品へと適用しやすい。
【００３０】
今、移動台車１０をリーダとする。このリーダ１０は、図１中矢印Ｒ方向に移動し、搬送物３０を搬送する。移動台車２０はフォロワである。このフォロワ２０は、リーダ１０にしたがって動作する。
【００３１】
しかし、リーダ１０及びフォロワ２０共に、搬送物３０を、フック１４及び２４をアイボルト３１及び３２に掛けるという固定方法をとり、ロボットアーム１３及び２３により吊り上げている。このフック１４及び２４を用いた固定方法では、アイボルト３１及び３２とフック１４及び２４の位置・速度の関係に応じて把持部にガタ・すべりが存在する場合と、存在しない場合がある。
【００３２】
把持部にガタ・すべりが存在しない場合には、フックとアイボルトが滑ることなくしっかりと搬送物３０にリーダ１０及びフォロワ２０からの力が伝わるので従来から用いられてきた、上記非特許文献１に記載の推定器のためのフィルタ６０の適用条件を満たすため、これを用いて推定できる。
【００３３】
しかし、把持部にガタ・すべりが存在する可能性がある場合には、滑りや把持部の弾性のため力が正確に伝わらないときがあり、その結果、フォロワ２０はリーダ１０の動きを正確に推定できないことがある。これは、フォロワ２０が取得した自己の位置誤差(上記図５に示したΔxf)はリーダ１０の正確な運動を表さないのでこの値をフィルタ６０に入力しても正確な値が推定できないためである。
【００３４】
そこで、この実施の形態の協調搬送システム１では、把持部にガタ・すべりが存在する可能性がある場合は推定結果が安全側、つまりしばらくの時間の後に緩やかに停止するような軌道が推定器から出力されるようにする。
【００３５】
これによって、推定器は滑り、ガタがない場合には、従来方法（上記非特許文献１）によりフォロワ２０はリーダ１０の軌道を推定して出力し、滑り・ガタがある場合にはリーダ１０が停止するような軌道を出力するといった動作を行う。ミクロ的にはリーダ１０の動きに追従して進行する軌道と停止する軌道を繰り返すことになるが、マクロ的にはリーダ１０に追従するような軌道が得られる。
【００３６】
図２は、把持部にフック１４及び２４を用い、アイボルト３１及び３２に掛けて、アイボルトを吊り上げるときの状態を説明する図である。把持部に滑り・ガタがある場合とない場合を判断する方法については、把持部の運動方向と位置偏差の方向から判断できる。
【００３７】
図２にあって、ケース［１］は、位置偏差と運動速度の方向が同じ場合である。この場合は（ａ）に示すように、フックの運動方向と、アイボルトからフックへの力が同じ方向であり、フック１４はアイボルト３１に引っ張られていると考えられるので滑り・ガタが微小であり、従来方法（非特許文献１）で推定できる。
【００３８】
ケース［２］は、位置偏差と運動速度の方向が逆（異なる）の場合である。この場合（ｂ）のようにフック１４がアイボルト３１に引っ張られているか、（ｃ）のようにガタの中で滑っているかのどちらかになる。（ｂ）ならば従来方法（非特許文献１）が適用可能だが、（ｃ）ならば滑り・ガタの中であるため、停止する軌道を推定する必要がある。把持部の位置偏差・速度のみからは（ｂ）又は（ｃ）の区別はつかないため、ケース［２］場合は（ｂ）（ｃ）に関わらず停止するような軌道を取ることとする。
【００３９】
図２のケース［１］の場合、つまり位置誤差×把持部速度＞０(位置偏差と把持部速度の方向が同じ)の場合は、非特許文献１で用いた図８のフィルタ６０と同じである。ケース［２］の場合、つまり位置偏差×把持部速度＜０(位置偏差と把持部速度の方向が逆)の場合はフォロワ２０の位置誤差を推定器に入力せず、推定器４０の状態を元に推定器の入力へ状態フィードバックを行い、推定器４０の出力がある定値に収束するようにする。
【００４０】
図３は、上記協調搬送システム１で用いる軌道推定のためのフィルタ（軌道推定器）の構成の実施形態の一つを示す図である。従来手法にてよく用いられるフィルタは（ａｓ＋ｂ）／ｓ２である。
【００４１】
実施形態の一つにおける、ゲイン乗算器４１でのフィードバックゲインＫの選定方法を説明する。図８に示したフィルタ６０（（ａｓ＋ｂ）／ｓ２）は２つの原点極を有するが、このうち１つの極が安定極となるように極配置法によりゲインＫを選定する。つまり、穏やかに停止するような軌道を推定するために、例えば推定器の極が1つの原点極を除いて安定極となるように推定器の出力・状態をフィードバックすればよい。
【００４２】
これによりフィルタ(（ａｓ＋ｂ）／ｓ２ ）は緩やかに定値に収束する。フィルタ６０Ａへの入力切替はスイッチ４２により行う。
【００４３】
この軌道推定器４０で得た推定軌道にフォロワ２０が追従すれば、結果的にフォロワ２０はリーダ１０に追従することができる。
【００４４】
図４は、本実施の形態の２台のロボットによる協調搬送システム１において、実際に搬送物３０を搬送させたときの、リーダ１０とフォロワ２０の時刻に対する走行距離の変化を示す特性図である。Ｃ−１０で示すリーダ１０の特性とＣ−２０で示すフォロワ２０の特性がほぼ同じように伸びている。これは、リーダ１０の走行距離に追従して、フォロワ２０の走行距離が伸びていることを示す。つまり、フォロワ２０は、リーダ１０に追従して動作していることが分かる。
【００４５】
また、図５は、上記２台のロボットによる協調搬送システム１にて搬送物３０を搬送しているときの、リーダ１０の手先（フック１４）とフォロワ２０の手先（フック２４）の軌跡を示す図である。横軸はｘ方向の位置を示し、縦軸はｙ方向の位置を示している。リーダ１０の手先の実軌道Ｔ−１０にはリーダ実軌道始点ＳＰ−１０とリーダ実軌道終点ＥＰ−１０を示している。また、フォロワ２０の手先の実軌道Ｔ−２０にはフォロワ実軌道始点ＳＰ−２０とフォロワ実軌道終点ＥＰ−２０を示している。また、リーダとフォロワの手先間の中心点を搬送物３０の軌道としている。この搬送物軌道Ｔ−３０には、搬送物実軌道始点ＳＰ−３０と搬送物実軌道終点ＥＰ−３０を示している。このように図５に示したリーダ手先位置とフォロワ手先位置の軌跡を描きながら、２台のロボットは搬送物を協調搬送した。
【００４６】
以上に説明したように、上記協調搬送システム１によれば、従来手法によるフィルタ６０に対し、ガタ・すべりが存在する可能性があるときに停止する仕組みを加えるだけで、例えばスイッチ４２とゲインＫを乗算するゲイン乗算器４１を加えるだけで、滑り・ガタがある機構へ拡張できる。このため、従来手法に対する信頼性を引き継いだままシステムの拡張が可能となる。特に図３とした場合、推定器そのものを切り替えるのではなく推定器の入力をスイッチ４２で切り替えるため、停止するような軌道を生成する装置を別途用意して、推定器切替の際の軌道の連続性を保つ工夫を必要としたりしなくてよい。入力は不連続であったとしても、フィルタ６０には積分器が含まれているためその出力は連続になる。停止する際の軌道の形状はゲインＫで設定した安定極によって決定され、絶対値が大きいほど直ちに停止する軌道となる。
【００４７】
従来手法は床へ固定されているか移動体かは関係ない。移動体である場合も任意の移動方式(２輪，４輪，全方向移動，クローラなど)が選べる。先行技術の中には２輪に限定した特許が出願されているが、本発明は移動方式を問わないためより汎用的である。
【００４８】
また、固い搬送物ではなく、ある程度柔軟なもの(伸び縮みするもの)であっても搬送できる。これはフォロワがリーダに引っ張られた場合は進行するような軌道が推定され、搬送物がたわんで力が伝わらなくなった場合は停止するような軌道が推定されるためである。
【００４９】
なお、上記協調搬送システム１は、リーダ１０に対して、１台のフォロワ２０を用いる構成としたが、本発明は図６に示すような３台のロボットによる協調搬送システム４５に適応可能であるのはもちろんである。矢印Ｌ方向へ搬送物４６を搬送しようとするリーダ１０に対して、２台のフォロワ２０ａ及び２０ｂが上記軌道推定器４０をそれぞれ有し、協調搬送を行うシステムである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】２台のロボットによる協調搬送システムの外観図である。
【図２】把持部にフックを用い、アイボルトに掛けて、アイボルトを吊り上げるときの状態を説明する図である。
【図３】上記協調搬送システムで用いる軌道推定のためのフィルタ（軌道推定器）の構成の一例を示す図である。
【図４】リーダとフォロワの走行距離を示す図である。
【図５】ロボットの手先と搬送物中心位置の軌跡を示す図である。
【図６】３台のロボットによる協調搬送システムの外観図である。
【図７】従来技術の位置誤差と軌道の関係を示す図である。
【図８】従来技術による推定のためのフィルタを示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ ２台のロボットによる協調搬送システム
１０ 移動台車（リーダ）
１３ ロボットアーム
１４ フック
２０ 移動台車（フォロワ）
２３ ロボットアーム
２４ フック
３０ 搬送物
３１及び３２ アイボルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送物を把持するリーダと、同じく搬送物を把持し、かつリーダの目標軌道と自身の目標軌道の差に基づいて目標軌道を推定するフォロワとが協調しながら搬送物を搬送する複数ロボットによる協調搬送システムにおいて、
上記フォロワの上記搬送物に対する把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断するガタ・すべり判断部と、
上記ガタ・すべり判断部にて上記フォロワの把持部にガタ・すべりがあると判断したときと、ガタ・すべりがないと判断したときとで、フォロワの目標軌道の推定を異ならせる軌道推定部と
を備えることを特徴とする複数ロボットによる協調搬送システム。
【請求項２】
上記ガタ・すべり判断部は、上記把持部の運動方向と位置偏差の方向に基づいて上記把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断することを特徴とする請求項１記載の複数ロボットによる協調搬送システム。
【請求項３】
上記ガタ・すべり判断部は、上記把持部の運動方向と位置偏差の方向が同じであるときは上記把持部にガタ・すべりが無いと判断し、上記把持部の運動方向と位置偏差の方向が異なるときは上記把持部にガタ・すべりが有ると判断することを特徴とする請求項２記載の複数ロボットによる協調搬送システム。
【請求項４】
上記軌道推定部は、上記ガタ・すべり判断部が上記フォロワの把持部にガタ・すべりが無いと判断したときには、フォロワの目標軌道と自身の実軌道の差の２倍の値を推定誤差とし、この推定誤差を所定のフィルタに通して目標軌道を推定することを特徴とする請求項１記載の複数ロボットによる協調搬送システム。
【請求項５】
上記軌道推定部は、上記ガタ・すべり判断部が上記フォロワの把持部にガタ・すべりが有ると判断したときには、上記リーダが停止するような軌道を出力することを特徴とする請求項１記載の複数ロボットによる協調搬送システム。
【請求項６】
同一の搬送物を協調しながら搬送する協調搬送システムにあって、搬送物を把持するリーダに対して、同じく上記搬送物を把持し、かつリーダの目標軌道と自身の目標軌道の差に基づいて目標軌道を推定するフォロワ側ロボットであって、
上記フォロワの上記搬送物に対する把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断するガタ・すべり判断部と、
上記ガタ・すべり判断部にて上記フォロワの把持部にガタ・すべりがあると判断したときと、ガタ・すべりがないと判断したときとで、フォロワの目標軌道の推定を異ならせる軌道推定部と
を備えることを特徴とするフォロワ型ロボット。
【請求項７】
搬送物を把持するリーダと、同じく搬送物を把持し、かつリーダの目標軌道と自身の目標軌道の差に基づいて目標軌道を推定するフォロワとが協調しながら搬送物を搬送する複数ロボットによる協調搬送方法において、
上記フォロワの上記搬送物に対する把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断するガタ・すべり判断工程と、
上記ガタ・すべり判断工程にて上記フォロワの把持部にガタ・すべりがあると判断したときと、ガタ・すべりがないと判断したときとで、フォロワの目標軌道の推定を異ならせる軌道推定工程と
を備えることを特徴とする複数ロボットによる協調搬送方法。
【請求項１】
搬送物を把持するリーダと、同じく搬送物を把持し、かつリーダの目標軌道と自身の目標軌道の差に基づいて目標軌道を推定するフォロワとが協調しながら搬送物を搬送する複数ロボットによる協調搬送システムにおいて、
上記フォロワの上記搬送物に対する把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断するガタ・すべり判断部と、
上記ガタ・すべり判断部にて上記フォロワの把持部にガタ・すべりがあると判断したときと、ガタ・すべりがないと判断したときとで、フォロワの目標軌道の推定を異ならせる軌道推定部と
を備えることを特徴とする複数ロボットによる協調搬送システム。
【請求項２】
上記ガタ・すべり判断部は、上記把持部の運動方向と位置偏差の方向に基づいて上記把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断することを特徴とする請求項１記載の複数ロボットによる協調搬送システム。
【請求項３】
上記ガタ・すべり判断部は、上記把持部の運動方向と位置偏差の方向が同じであるときは上記把持部にガタ・すべりが無いと判断し、上記把持部の運動方向と位置偏差の方向が異なるときは上記把持部にガタ・すべりが有ると判断することを特徴とする請求項２記載の複数ロボットによる協調搬送システム。
【請求項４】
上記軌道推定部は、上記ガタ・すべり判断部が上記フォロワの把持部にガタ・すべりが無いと判断したときには、フォロワの目標軌道と自身の実軌道の差の２倍の値を推定誤差とし、この推定誤差を所定のフィルタに通して目標軌道を推定することを特徴とする請求項１記載の複数ロボットによる協調搬送システム。
【請求項５】
上記軌道推定部は、上記ガタ・すべり判断部が上記フォロワの把持部にガタ・すべりが有ると判断したときには、上記リーダが停止するような軌道を出力することを特徴とする請求項１記載の複数ロボットによる協調搬送システム。
【請求項６】
同一の搬送物を協調しながら搬送する協調搬送システムにあって、搬送物を把持するリーダに対して、同じく上記搬送物を把持し、かつリーダの目標軌道と自身の目標軌道の差に基づいて目標軌道を推定するフォロワ側ロボットであって、
上記フォロワの上記搬送物に対する把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断するガタ・すべり判断部と、
上記ガタ・すべり判断部にて上記フォロワの把持部にガタ・すべりがあると判断したときと、ガタ・すべりがないと判断したときとで、フォロワの目標軌道の推定を異ならせる軌道推定部と
を備えることを特徴とするフォロワ型ロボット。
【請求項７】
搬送物を把持するリーダと、同じく搬送物を把持し、かつリーダの目標軌道と自身の目標軌道の差に基づいて目標軌道を推定するフォロワとが協調しながら搬送物を搬送する複数ロボットによる協調搬送方法において、
上記フォロワの上記搬送物に対する把持部にガタ・すべりが有るか否かを判断するガタ・すべり判断工程と、
上記ガタ・すべり判断工程にて上記フォロワの把持部にガタ・すべりがあると判断したときと、ガタ・すべりがないと判断したときとで、フォロワの目標軌道の推定を異ならせる軌道推定工程と
を備えることを特徴とする複数ロボットによる協調搬送方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１１１８２６（Ｐ２００７−１１１８２６Ａ）
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０６１３５（Ｐ２００５−３０６１３５）
【出願日】平成１７年１０月２０日（２００５．１０．２０）
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２０日（２００５．１０．２０）
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
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