货架配置系统、搬运机器人以及货架配置方法与流程

本发明涉及使用多台搬运机器人来配置多个货架的货架配置系统、搬运机器人以及货架配置方法。

背景技术：

伴随着近年来的流通市场的扩大与顾客需求的多样化，在物流仓库中处理的货物的零散化不断发展。与此相伴，物流服务多样化、复杂化，与收集品等相关的作业成本增加。另一方面，劳动人口减少，要求作业的自动化。作为使作业自动化的方案之一，存在担负着将货物(要保管于货架或被保管于货架的物品)从某一地点向另一地点移动的搬运作业的被称作无人搬运车或agv(automaticguidedvehicle)的装置，已经在仓库、工厂、港口等设施中导入。

为了准确、安全、高速地搬运货物，无人搬运车需要具备排列配置有货架、以及搬运车能够在准确地识别自身位置的同时进行移动这两点。作为识别自身位置的方法之一，存在如下的方法：利用搭载于搬运车的激光距离传感器识别周围的几何形状，通过与地图的对照处理来掌握自身位置。这是以在周围存在成为参考的几何形状为前提的，但例如在排列有货架的仓库内的行驶中，在成为参考的几何形状仅为所配置的货架脚部的情况下，有时自身位置的识别变得困难。这是因为，在使用搭载于搬运车这样的小型的距离传感器的情况下，无法一边移动一边准确地捕捉稍微分离的场所的货架脚部。归根结底是因为，除了计测数据中包含误差之外，激光未必一定到达面积小的货架脚部。

对于记载有与无人搬运车相关的在先技术的文献，具有例如专利文献1、2。专利文献1记载有如下内容，“在首先行驶停止于配合位置9的无人搬运车agv1的车身的侧面设置反射板20。在之后行驶停止于配合位置9的无人搬运车agv2的侧面设置由检测反射板20的光电传感器构成的第二停止用传感器16。之后到达的无人搬运车agv2对之前已停止的无人搬运车agv1的反射板20进行检测而行驶停止”(参照摘要)。

另外，在专利文献2中记载有如下技术：“搬运车3具备搬运车主体3a、设置于搬运车主体3a的测距传感器50、地图数据db42、近似线算出部47以及位置算出部46。搬运车主体3a在包含第一区域和所述第一区域以外的第二区域的路径中行驶。近似线算出部47在第一区域a中，基于测距传感器50测定出的多个测定数据中的具有规定的阈值以上的光的强度的测定数据的集合来计算近似线，在第二区域b中，基于多个测定数据的集合来计算近似线。位置算出部46通过对照近似线与地图数据来计算搬运车主体3a的位置”(参照摘要)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-85116公报

专利文献2：日本特开2013-161399公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

总之，专利文献1记载有以在平行行驶的两台无人搬运车中的先停车的无人搬运车上安装的反射板为基准，来决定后续的无人搬运车的停止位置的技术，专利文献2记载有基于测定数据的集合来计算自身的位置的技术，未设想使用无人搬运车对多个货架进行排列配置的情况。归根结底，在与在仓库内移动的无人搬运车相关的现有的系统中，货架用于提供基准位置，而非是设置对象(货架作为基准位置而设置好)。假设将专利文献1、2中记载的技术应用于货架的搬运，由于不存在将多个货架(或多个无人搬运车)间的角度调整为规定的角度的结构，因此无法对多个货架进行排列设置。

本发明提供如下技术：即便在设置货架的空间内缺乏位置或朝向的推断所需要的几何形状的情况下，也能够以使货架与壁面保持规定的角度的方式对货架自动地进行排列配置。

解决方案

为了解决上述课题，本发明采用例如技术方案中记载的结构。本说明书包含多个用于解决上述课题的方案，但若举出其一例，则为“一种货架配置系统，具有：至少两台搬运机器人，其具有测定周围形状的传感器和存储地图数据的存储部，且用于搬运货架；以及管理终端，其发送对所述搬运机器人的动作进行规定的搬运数据，所述搬运机器人在移动到由所述搬运数据指定的位置之后，利用所述传感器对由所述搬运数据指定的方向进行测定，并基于被调整了相对于壁面的角度的其他搬运机器人的几何形状来调整所述货架的位置以及角度”。

发明效果

根据本发明，即便在设置货架的空间内缺乏位置或朝向的推断所需要的几何形状的情况下，也能够以使货架与壁面保持规定的角度的方式对货架进行自动地排列配置。上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明予以明确。

附图说明

图1是示出实施例1中的货架配置系统的概要结构的图。

图2是对实施例1中的货架的配置映像进行说明的图。

图3是本实施例中的搬运机器人和管理终端的功能框图。

图4是对在管理终端执行的货架配置规划动作进行说明的流程图。

图5是对地图数据、货架布局数据、货架配置顺序数据的映像进行说明的图。

图6是示出货架取得目的地坐标和货架设置数据的数据例的图。

图7是示出搬运机器人的基本动作的流程图。

图8是对搬运第一个货架的搬运机器人的动作例进行说明的图。

图9是对搬运第二个货架的搬运机器人的动作例进行说明的图。

图10是对搬运第三个货架的搬运机器人的动作例进行说明的图。

图11是示出不存在形状参照用的搬运机器人的情况和存在形状参照用的搬运机器人的情况的传感器数据的不同的图。

图12是示出刚设置了第一列的最后的货架之后的搬运机器人的动作的图。

图13是示出向第二列的前头搬运货架时的搬运机器人的动作的图。

图14是示出货架与搬运机器人之间的位置角度的调整例的图。

图15是示出货架与搬运机器人之间的位置角度的另一调整例的图。

图16是对货架取得位置处的当前坐标值的修正方法进行说明的图。

图17是示出使用12台搬运机器人200的情况下的货架设置数据例的图。

图18是示出使用12台搬运机器人200的情况下的货架配置例的图。

图19是示出对已有的货架进行重新排列时的搬运机器人的动作的流程图。

图20是示出在重新排列时使用的搬运数据的一例的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，本发明的实施方式不局限于后述的实施例，在其技术思想的范围内能够进行各种变形。

(1)实施例1

在本实施例中，说明在利用物流仓库之前(在仓库内未设置任何装置的状态)，使用多个搬运机器人以使货架与壁面平行的方式对货架自动地进行排列配置的货架配置系统。

(1-1)系统的整体结构

图1示出在本实施例中设想的货架配置系统的概要结构。货架配置系统包括两台以上的货架100、两台以上的搬运机器人200(200a、200b)、以及管理终端300。本实施例中的货架100基本上有四条腿，在货架脚部与货架脚部之间设置有仅能够供搬运机器人200自由移动的空间。即，在最下层的架板与地面之间，利用货架脚部而设置有仅能够供搬运机器人200自由移动的空间。

搬运机器人200是所谓的无人搬运车的一种。本实施例的搬运机器人200包括大致长方体形状的装置主体、安装于其前进方向前表面的激光距离传感器210、安装于装置主体的上表面的装卸板220、以及安装于左右两侧面的车轮230。需要说明的是，在车轮230的安装方法中考虑在装置主体的左右安装一对车轮的方法、在装置主体的左右安装两对车轮的方法、在装置主体的左右安装一对车轮和一个辅助轮的方法等各种安装方法。

激光距离传感器210包括：照射激光的激光光源(例如激光二极管、led(lightemittingdiode))、接受来自测定对象物的激光的受光元件、以及基于接受到的光来计算测定对象物的方向和距离的运算部。需要说明的是，也有时运算部配置于其他设备侧。本实施例的情况下，在与搬运机器人200的行进方向相面对的侧面(前表面)仅搭载有一个激光距离传感器210。当然，也可以相对于一台搬运机器人200安装有两个以上的激光距离传感器210。在同一面设置两个以上的激光距离传感器210的情况下，若沿上下设置，则能够计测不同高度下的距离，若沿左右设置，则能够一次性计测大范围的距离。另外，激光距离传感器210也可以安装在搬运机器人200的多个侧面。在多个侧面安装有激光距离传感器210的情况下，即便不进行方向转换，对于搬运机器人200而言，能够一次性测定距多个侧面的距离。需要说明的是，如后所述，本实施例中的激光距离传感器210能够在规定角范围(例如180°)内扫描激光。

装卸板220是相对于装置主体被上下驱动的机构的总称，具有板主体、将板主体沿上下驱动的第一驱动部、以及对板主体进行回旋驱动的第二驱动部。这种机构是已知的。装卸板220用于使货架100相对于潜入到货架100之下的装置主体而抬起的动作或者使抬起的货架100下降的动作。由于第一驱动部的存在，搬运机器人200能够使货架100在相对于装置主体抬起的状态下移动。另外，第二驱动部能够使板主体相对于装置主体回旋。通过该功能，搬运机器人200能够在抬起了货架100的状态下相对于装置主体而变更或调整货架100的朝向。该功能能够在将货架100相对于壁等的基准面调整为规定的角度时使用。

装置主体的左右侧面的车轮230通过在同一方向上旋转而使搬运机器人200直行，通过在相反方向上旋转而使搬运机器人200回旋。若在抬起了货架100的状态下使搬运机器人200回旋，则能够进行货架100的移动方向的变更或货架100的角度调整。需要说明的是，当一边使装卸板220相对于装置主体回旋、一边使搬运机器人200在与该回旋方向相反的方向上回旋时，能够在货架100保持静止的状态下仅变更搬运机器人200的朝向。

管理终端300是与多个搬运机器人200的各自之间经由无线网络而收发数据的终端。管理终端300按照货架的配置布局，对各个搬运机器人200的动作(包含移动、回旋，以及工作台主体的沿上下方向的移动和旋转)进行指示。

(1-2)配置货架的动作映像

首先，基于图2，对本实施例中的货架配置的映像进行说明。图2表示使用两台搬运机器人200a以及200b的货架搬运系统。本实施例中的货架的排列特征在于，代替壁而使用一方的搬运机器人200a的侧面这一点。

首先，第一搬运机器人200a在抬起并保持第一个货架100的状态下行驶，移动至能够利用激光距离传感器210来计测两个壁面的第一货架设置场所。到达第一货架设置场所的第一搬运机器人200a对使用激光距离传感器210取得的传感器数据(后述的传感器数据404)与配置货架100的空间的地图(后述的地图数据400)进行对照，以使自身相对于正面的壁面和右侧的壁面成为规定的角度的方式调整自身位置以及姿势，在调整结束的时刻停止，将第一个货架100降至地面。在本实施例的情况下，第一搬运机器人200a为第二搬运机器人200b提供基准位置，因此，在该场所停止不动。

在下一个步骤中，第二搬运机器人200b在抬起并保持第二个货架100的状态下行驶，移动至能够对第一搬运机器人200a的侧面进行计测的第二货架设置场所。到达第二货架设置场所的第二搬运机器人200b对由激光距离传感器210取得的传感器数据(后述的传感器数据404)与追加了第一搬运机器人200a的侧面形状的空间的地图(后述的地图数据400)进行对照，以使自身相对于在自身的正面停止的第一搬运机器人200a的侧面形状和右侧的壁面而成为规定的角度的方式调整自身位置以及姿势，当调整结束时，在该场所使第二个货架100下降。当第二个货架100的设置结束时，第一搬运机器人200a从第一货架设置场所向第三个货架100的设置位置移动。下次，第二搬运机器人200b为第一搬运机器人200a提供基准位置。因此，第二搬运机器人200b停留在第二货架设置场所。

在再下一个步骤中，第一搬运机器人200a在抬起并保持第三个货架100的状态下，移动至能够对第二搬运机器人200b进行计测的第三货架设置场所。到达第三货架设置场所的第一搬运机器人200a对由激光距离传感器210取得的传感器数据(后述的传感器数据404)与追加了第二搬运机器人200b的侧面形状的空间的地图(后述的地图数据400)进行对照，以使自身相对于在自身的正面停止的第二搬运机器人200b的侧面形状和右侧的壁面成为规定的角度的方式调整自身位置以及姿势，在调整结束的时刻停止，在该场所使第三个货架100下降。

第一搬运机器人200a以及第二搬运机器人200b基本上通过交替地重复这些动作，以使多个货架100与壁面保持规定的角度的方式对多个货架100进行排列配置。

(1-3)搬运机器人以及管理终端的功能块结构

在此，使用图3对本实施例的搬运机器人200和管理终端300的功能块结构进行说明。

(1-3-1)管理终端的功能块

管理终端300是由操作员在规划货架配置时使用的、且按照所制作的货架的布局对搬运机器人200的搬运动作进行管理的终端。本实施例的管理终端300以计算机(cpu、ram、rom、硬盘)为基本结构，通过程序的执行来提供后述的功能。货架配置规划部351基于仓库的地图数据400和货架布局数据401而生成货架设置数据420。货架设置数据420包括：(1)货架配置的顺序；(2)配置目的地的坐标值；(3)形状参照目标(在货架的配置时为了决定位置、姿势而参照的某种几何形状所存在的方位角或方向)，(4)示出哪个搬运机器人200担负相应的作业的配车数据；(5)示出设置后的搬运机器人的移动目的地的设置后动作。

另外，货架配置规划部351对给予要排列的货架100的取得场所的货架取得目的地坐标数据410进行设定。在本实施例的情况下，货架取得目的地坐标数据410为一个。即，在货架100被搬运机器人200搬运后，另一个货架100通过人工等配置于相同的场所。但是，在确定多个货架100的排列前的位置的坐标是已知的情况下，也能够将这些坐标值设定为货架取得目的地坐标数据410。

搬运数据生成部352生成对单独的搬运机器人200要执行的动作进行规定的搬运数据430。搬运数据430包括搬运作业所需的各种数据，例如(1)货架取得目的地坐标数据410、(2)货架配置目的地坐标数据422、(3)形状参照目标数据423、(4)已设置好的货架的坐标(已设置货架坐标值数据440)、(5)参照形状搬运机器人的坐标(形状参照用机器人坐标值数据441)、(6)设置后动作数据425。构成搬运数据430的数据基本上通过从货架设置数据420提取相应的作业编号的数据而生成。

已设置好的货架100的坐标值(已设置货架坐标值数据440)是在相应的作业编号之前设置的所有的货架100的坐标值，参照形状的搬运机器人200的坐标(形状参照用机器人坐标值441)是在相应的作业编号之前设置且停止的搬运机器人200的坐标值。在此生成的搬运数据430向由货架设置数据420中的与相应的作业编号对应的配车数据确定的搬运机器人200发送。

数据收发部353向下一个要作业的搬运机器人200发送搬运数据430，并且，从结束作业的搬运机器人200接收作业结束这一旨意的通知。在从搬运机器人200接收到作业的结束通知的情况下，数据收发部353基于货架设置数据420的下一个作业编号生成搬运数据430，向相应的搬运机器人200发送搬运指令。需要说明的是，搬运数据430的生成也可以不必以作业的结束通知的接收为触发事件而开始。

存储部(例如ram、硬盘)中存放有：(1)从成为货架配置的对象的仓库的地面起算的某一高度的剖视图(地图数据400)；(2)货架布局数据401；(3)货架取得目的地坐标数据410；(4)由货架配置规划部351生成的货架设置数据420；(5)已设置货架坐标值数据440；(6)形状参照用机器人坐标值数据441；(7)搬运数据430；(8)激光距离传感器210的测定范围(距离传感器测定范围403)。

(1-3-2)搬运机器人的功能块

搬运机器人200是在仓库内自动行驶并自动地设置作为搬运对象的货架100的无人搬运车。如前所述，在构成搬运机器人200的装置主体的前表面(前方侧面)安装有对与周围环境之间的距离进行计测的激光距离传感器210，并且，在装置主体的上表面安装有使货架100上升下降且使货架100相对于装置主体回旋的装卸板220。另外，在装置主体的左右侧面安装有车轮230。

搬运机器人200移动至作为搬运对象的货架100的设置场所(由货架取得目的地坐标数据410指定的场所)并潜入到货架100之下，在抬起货架100后保持该状态地移动至目的地，以使货架100相对于壁面成为规定的位置以及角度的方式设置货架100。在搬运机器人200的装置主体的内部具备装卸板220的驱动机构、车轮230的驱动机构、以及控制它们的动作的计算机(cpu、ram、rom)。后述的功能通过由计算机进行的程序的执行而被提供。

数据收发部251通过因特网600而与管理终端300无线连接，从管理终端300接收与货架搬运相关的信息即搬运数据430，并且向管理终端300通知搬运的结束。传感部252将由激光距离传感器210计测到的数据作为传感器数据404而存放于存储部(ram)。装卸部253对未图示的驱动机构进行控制，从而控制装卸板220的上升下降及/或回旋。地图更新部254将存放于存储部的地图数据400更新为与当前的状态一致。地图更新部254基于从管理终端300接收到的搬运数据430(已没置货架坐标值数据440、形状参照用机器人坐标值数据441)以及存放于自身的存储部的货架脚部形状数据405及搬运机器人形状数据406，对存放于存储部的地图数据400追加货架脚部和搬运机器人的形状数据。

驱动部255是对车轮230进行驱动而使搬运机器人200移动的驱动机构。移动控制部256在从管理终端300接收到指示之后，对驱动部255进行控制，以使搬运机器人200沿着基于搬运数据430生成的移动路径数据431移动，从而控制搬运机器人200在仓库内的移动。在本实施例的情况下，移动控制部256不仅控制驱动部255，还控制装置主体内的所有动作。

在存储部(例如ram)存放有：(1)地图数据400；(2)设置有激光距离传感器210的高度下的货架脚部的剖视图即货架脚部形状数据405；(3)设置有激光距离传感器210的高度下的搬运机器人的剖视图即搬运机器人形状数据406；(4)从管理终端300接收到的搬运数据430；(5)示出从当前位置到货架取得位置或货架设置位置的路径的移动路径数据431；(6)使用激光距离传感器210而测定出的表示与周围环境之间的距离的传感器数据404；(7)通过传感器数据404与地图数据400的对照处理而算出的当前位置数据432。

(1-4)管理终端中的货架配置规划动作

图4示出由本实施例的管理终端300执行的货架配置规划动作。该动作通过由未图示的计算机进行的程序的执行而被提供。首先，货架配置规划部351读入地图数据400，并且向读入的地图数据400上输入货架布局数据401(步骤s101)。货架配置规划部351根据该货架布局数据401而生成对搬运机器人200指示的指示数据。在指示数据的生成中，需要搬运机器人200要去取得成为搬运对象的货架100的场所。对此，货架配置规划部351对取得货架100的场所的坐标值即货架取得目的地坐标数据410进行设定(步骤s102)。

接着，货架配置规划部351对设置货架100的顺序进行设定(步骤s103)。此外，货架配置规划部351对在设置货架100时参照的形状所存在的方向(参照目标)(步骤s104)。在以使多个货架100相对于壁面保持规定的角度的方式进行设置(排列)时，首先在最初需要在能够识别壁面的场所设置第一个货架100。第一个货架100设置于在搬运机器人200所搭载的激光距离传感器210的计测范围内落入两个壁面的场所。另外，为了使货架100的设置变得容易，基本的流程为，从里侧向近前侧(即，沿着从远离要取得货架100的地点(初始位置)的场所逐渐接近要取得货架100的地点的方向)设置货架100。

(1-5)各种布局

图5示出在本实施例中使用的各种布局，即地图数据400、货架布局数据401、货架配置顺序数据402。地图数据400是从作为货架100的配置对象的仓库内的地面算起的某一高度下的剖视图(平面俯视图)。该高度与搬运机器人200所搭载的激光距离传感器210的计测面的高度相同。基于在搬运机器人200每次设置货架100时向管理终端300发送的停止位置以及姿势数据，向地图数据400上追加货架脚部的形状。该追加由后述的移动控制部256执行。如图3所示，地图数据400不仅存放于管理终端300，还存放于所有的搬运机器人200。

货架布局数据401是示出在仓库的地图数据400上怎样配置货架100的图。货架配置顺序数据402是示出货架布局数据401上的货架100的配置顺序的图。在图5的货架配置顺序数据402中，在配置货架100的位置以数字(例如1、2、...24)示出货架100的配置顺序，但货架配置顺序数据402无需以图面的形式保持，也可以如后述的图6的货架设置数据420那样以数据形式保持。

(1-6)货架取得目的地坐标数据以及货架设置数据

图6示出货架取得目的地坐标数据410和货架设置数据420的数据例。在货架取得目的地坐标数据410中存放有成为货架100的供给源的位置(初始位置)的在地图数据400上的坐标值。在货架设置数据420中，按照配置作业顺序分别存放有(1)货架编号数据421、(2)货架配置目的地坐标数据422、(3)形状参照目标数据、(4)配车数据424、(5)设置后动作数据425。

货架编号数据421是货架配置顺序数据402(图5)中记载的货架设置目的地的编号。在货架配置目的地坐标数据422中存放有地图数据400上的货架设置目的地的坐标值(x，y)。在形状参照目标数据423存放有示出为了最终决定货架100的设置位置而确认的方向或方位角的数据。货架100的设置位置以在搬运机器人200的周围(距离传感器测定范围数据403的范围内)出现的几何形状(壁或其他搬运机器人200的侧面)为基准而被确认。

在此，货架配置规划部351基于地图数据400、货架设置预定位置(货架布局数据401)。作为指示对象的搬运机器人200以外的搬运机器人200停止的位置、搬运机器人200所搭载的激光距离传感器210的计测范围(距离传感器测定范围403)来确定方向等，将确定该方向的数据存放于形状参照目标数据423。方向是以地图数据400(图5)为基准而确定的。

例如壁进入搬运机器人200的前表面侧的情况下的方向以“f”示出，壁进入右面侧的情况下的方向以“r”示出，壁进入左面侧的情况下的方向以“l”示出。例如在其他搬运机器人200停止于货架配置顺序数据402(图5)的“5”的场所的情况下，当搬运机器人200搬运第六个货架100时，存放“5”和“r”作为形状参照目标数据。

在配车数据424中存放有确定在货架100的搬运中使用的搬运机器人200的编号(机器人编号)。在设置后动作数据425中，在货架100的设置后将用于该搬运的搬运机器人200停留在该场所的情况下存放“stay”，在将用于该搬运的搬运机器人200向其他场所移动的情况下存放用于确定移动目的地的“编号”。需要说明的是，在图6中，将移动目的地的货架的编号记载在设定后动作数据425中，但也可以记载移动目的地的坐标值。

需要说明的是，在图6的说明中，以表示动作的执行顺序的序号“no.”不重复的方式登记，但在想要同时移动多台搬运机器人200的情况下，也可以将具有相同的序号“no.”的行登记多个。例如以“1、2、3、4、...6、6、7、8、...23、24”这样的方式将“6”登记多个。

(1-7)在搬运机器人中执行的动作

图7示出搬运机器人200的基本动作。以下的动作由搭载于搬运机器人200的cpu通过程序的执行而实现。具体而言，由移动控制部256执行。首先，数据收发部251从管理终端300接收搬运数据430(步骤s201)。搬运数据430包括货架取得目的地坐标数据410、货架配置目的地坐标数据422、形状参照目标数据423、设置后动作数据425、已设置货架坐标值数据440以及形状参照用机器人坐标值数据441。

地图更新部254基于接收到的搬运数据430所包含的已设置货架坐标值数据440、形状参照用机器人坐标值数据441、搬运机器人形状数据406以及货架脚部形状数据405，向存放于自身的存储部的地图数据400追加搬运机器人200的形状数据和货架脚部的形状数据。由此，地图更新部254将地图数据400更新为最新的状态(步骤s202)。该方式与从管理终端300实时地接收最新的地图数据400的情况相比，能够降低通信负载。

接着，移动控制部256使搬运机器人200移动至由货架取得目的地坐标数据410指定的坐标位置，以取得作为设置对象的货架100(步骤s203)。这里的移动通过由移动控制部256进行的驱动部255的控制来实现。搬运机器人200在到达由货架取得目的地坐标数据410示出的坐标位置时，进行货架100与自身的位置/姿势匹配。具体的方法后述(图13、图14、图15)。

移动控制部256基于由步骤s201接收到的货架配置目的地坐标数据422和当前位置数据432来设定搬运机器人200的移动路径(步骤s204)。设定好的移动路径作为移动路径数据431存放于自身的存储部。在移动路径的设定后，移动控制部256基于移动路径数据431而开始搬运机器人200的移动。

在地面上未敷设行驶向导或表示位置的地标的情况下，移动控制部256通常通过由激光距离传感器210取得的传感器数据与地图400的对照处理来识别自身位置。但是，在环境内几乎不存在成为目标的物体的情况下，无法取得需要的信息。即，移动控制部256无法使用前述的方法。在这样的情况下，移动控制部256使用基于搬运机器人200的车轮230的旋转信息来计算移动距离的测量法，移动至目的地的附近(步骤s205)。

在通过累计左右的车轮230的旋转角和旋转角速度来求出移动距离和方向的测量法中，因车轮230与地面的打滑而产生的误差、以车轮直径或搬运机器人200a的大小等为起因的参数误差的影响随着移动距离的增加而累积，无法到达准确的场所。在周围不存在成为参考的几何形状的场所下，进行基于测量法的位置推断，但在本实施例的情况下，在目的地的附近，除了壁面之外还存在其他搬运机器人200的几何形状等。对此，移动控制部256在到达目的地的附近时，将模式切换为基于从激光距离传感器210输出的传感器数据404和地图数据400而进行的位置推断处理(步骤s206)。即，移动控制部256将通过测量法算出的当前位置、传感器数据404以及地图400设为输入来修正自身位置。

移动控制部256通过传感器数据404与地图数据400的对照，以使搬运机器人200的中心位置与目的地一致的方式移动(步骤s207)。在本实施例中，由于将多个货架100相对于壁面以规定的角度排列设置作为目的，因此，移动控制部256将搬运机器人200的朝向变更为在步骤s201中接收到的形状参照目标数据423中存放的方向，通过在该方向上能够计测的几何形状与地图数据400的对照，来调整搬运机器人200的位置和角度(步骤s208)。在步骤s208中位置和角度的调整结束时，在装卸部253的控制下，使装卸板220降下。由此，由搬运机器人200搬运来的货架100降至地面(步骤s209)。当使货架100降至地面时，移动控制部256按照设置后动作数据425的指示，位置在该场所停止的状态或者向下一个场所移动。之后，移动控制部256通过数据收发部251向管理终端300通知设置完成。

(1-8)搬运动作

以下，对使用两台搬运机器人200来搬运货架100的情况下的动作进行说明。在以下的说明中，将两台搬运机器人200中的一方设为搬运机器人200a，将另一方设为搬运机器人200b。

图8示出利用搬运机器人200a移动第一个货架100的情况。首先，搬运机器人200a从管理终端300接收搬运数据430_1(步骤s201)。搬运数据430_1包括用于使搬运机器人200a从货架放置场所取得货架100并设置于配置目的地的信息。具体而言，包括货架取得目的地坐标数据410、货架配置目的地坐标数据422、形状参照目标数据423、已设置货架坐标值数据440、形状参照用机器人坐标值441、设置后动作425。在第一个货架100的配置时，能够在形状的参照中使用的其他搬运机器人200还不存在于仓库内。因此，在地图数据400上位于正面和右面的两个壁面被指定为形状参照目标。因此，形状参照目标数据423为(f、r)。

根据前述的说明，在该时刻，预定执行地图数据400的更新处理(步骤s202)，但由于在开始第一个货架100的搬运的时刻，不存在已有的货架100或应参照形状的其他搬运机器人200b，因此，不进行地图400的更新。图中的(1)～(5)是俯视观察仓库内的搬运机器人200a的动作的图。地图数据400是仓库的平面俯视图，描绘出在从地面起一定的高度下显现的仓库的壁面和柱子等。在货架100的设置后或搬运机器人200停止的情况下，将其形状追加于地图数据400上。

在时刻(1)，第一搬运机器人200a位于供给要设置的货架100的位置即货架取得目的地坐标(x0，y0)。第一搬运机器人200a从该位置开始移动。在时刻(2)，移动控制部256在移动开始位置即货架取得目的地坐标(x0，y0)与货架配置目的地坐标(x1，y1)之间生成移动路径。移动路径例如表示为(x0，y0)→(x0，y1)→绕逆时针旋转90°→(x1，y1)。在本实施例的情况下，第一搬运机器人200a基于测量法来推断自身位置，移动至货架配置目的地坐标(x1，y1)的附近。

在时刻(3)(到达货架配置目的地坐标(x1，y1)的附近的时刻)，移动控制部256从基于测量法推断自身位置的模式切换为通过在距离传感器测定范围数据403内取得的传感器数据404与地图数据400的对照来计算自身位置和姿势的模式(步骤s206)。即，移动控制部256在通过测量法求出的当前位置的附近，对地图数据400与传感器数据404进行对照，修正自身位置和姿势。

在时刻(4)，搬运机器人200a移动至货架配置目的地坐标(x1，y1)的附近(步骤s207)。在此，移动控制部256参照搬运数据430_1所包含的形状参照目标数据423中的以“f”指定的位于正面的壁的形状，将搬运机器人200a的位置和角度修正为与正面的壁平行(步骤s208)。

在时刻(5)，移动控制部256参照搬运数据430_1所包含的形状参照目标数据423中的以“r”指定的右壁面的形状，将搬运机器人200a的位置和角度修正为与右面的形状平行。此时，搬运机器人200a将主体绕顺时针回旋90度而修正位置和角度(步骤s208)。此时的回旋在不改变货架100的朝向的状态下进行。具体而言，通过一边使装卸板220相对于主体绕逆时针回旋、一边利用一对车轮230使主体绕顺时针回旋来进行。当位置和姿势的修正结束时，装卸部253使装卸板220降下。由此，货架100降至地面(步骤s209)。之后，移动控制部256在停止于该场所的状态下，通过数据收发部251向管理终端300发送设置的完成(步骤s210)。

图9示出利用搬运机器人200b移动第二个货架100的情况。首先，搬运机器人200b从管理终端300接收搬运数据430_2(步骤s201)。搬运数据430_2包括货架取得目的地坐标数据410、货架配置目的地坐标数据422、形状参照目标数据423、已设置货架坐标值数据440、形状参照用机器人坐标值数据441、设置后动作数据425。地图更新部254向地图数据400上的已设置货架坐标(x1，y1)和形状参照用机器人坐标值(x1，y1)的位置分别追加搬运机器人形状数据406和货架脚部形状数据405(步骤s202)。

图中的(1)～(5)是俯视观察仓库内的搬运机器人200b的动作的图。在时刻(1)，搬运了第一个货架100的搬运机器人200a停止于设置有第一个货架100的坐标(x1，y1)。另一方面，搬运机器人200b停止于设置为第二个的货架100被供给的位置(即，货架取得目的地坐标(x0，y0))。时刻(2)和(3)的动作与图8中说明的时刻(2)和(3)的动作相同。

在时刻(4)，搬运机器人200b移动至货架配置目的地坐标(x1，y1)的附近(步骤s207)。在此，移动控制部256参照搬运数据430_2所包含的形状参照目标数据423中的以“1”指定的在第一个货架100之下停止的搬运机器人200a的侧面形状，将搬运机器人200b的位置和角度修正为与搬运机器人200a平行(步骤s208)。即，搬运机器人200b针对图中上侧方向，基于相对于壁面本身的几何形状而调整了角度的搬运机器人200a的几何形状来调整自身的位置和角度。在该情况下，移动控制部256通过被迫加了搬运机器人形状数据406和货架脚部形状数据405的地图数据400与传感器数据404的对照处理来识别自身的位置和姿势，执行角度的修正。例如，搬运机器人200b以传感器数据404和搬运机器人形状数据406为参考，以使搬运机器人200a的中心与自身的中心一致的方式调整自身的位置。

在时刻(5)，搬运机器人200b参照搬运数据430_2所包含的形状参照目标数据423中的以“r”指定的右壁面的形状，将搬运机器人200a的位置和角度修正为与右壁面平行。在该情况下，搬运机器人200b也使主体绕顺时针回旋90度来修正位置和角度(步骤s208)。当位置和姿势的修正结束时，装卸部253使装卸板220降下。由此，货架100降至地面(步骤s209)。即，搬运机器人200b针对图中右侧方向，相对于该方向的壁面本身的几何形状来调整自身的位置和角度。之后，移动控制部256在停止于该场所的状态下，通过数据收发部251向管理终端300发送设置的完成(步骤s210)。

图10示出利用搬运机器人200a来移动第三个货架100的情况。首先，搬运机器人200b从管理终端300接收搬运数据430_1(步骤s201)。此处的搬运数据430_1中，作为已设置货架坐标值数据440而存放有(x1，y1)和(x1，y2)，作为形状参照用机器人坐标值数据441而存放有(x1，y2)。对此，地图更新部254向地图数据400上的已设置货架坐标(x1，y1)和(x1，y1)追加货架脚部形状数据405，向形状参照用机器人坐标值(x1，y1)的位置追加搬运机器人形状数据406(步骤s202)。在该情况下，在时刻(1)，搬运机器人200a移动至货架取得目的地坐标(x0，y0)。此后的时刻(2)～(5)的动作与图8以及图9中说明的内容相同。即，搬运机器人200a针对图中上侧方向，基于相对于壁面的角度被间接调整了的搬运机器人200b的几何形状来调整自身的位置和角度。另一方面，搬运机器人200a针对图中右侧方向，以该方向的壁面本身的几何形状为基准来直接调整自身的位置和角度。

(1-9)传感器数据的取得例

图11示出在不存在形状参照用的搬运机器人200的情况下的传感器数据404a与存在形状参照用的搬运机器人200的情况下的传感器数据404b的不同。在不存在形状参照用的搬运机器人200的情况下的传感器数据404a中，在搬运机器人200的前方方向上取得的数据点离散地出现。在这样的传感器数据404a中，无法确定基准线，因此，难以调整搬运机器人200的位置和姿势。即，无法使货架100相对于其他的货架100排列。另一方面，在存在形状参照用的搬运机器人200的情况下的传感器数据404b中，在搬运机器人200的前方方向上取得的数据点连续。通过将该数据点列用作基准线，能够实现位于自身的正面的其他搬运机器人200与自身之间的距离以及角度的确定。即，能够以与在自身的正面停止的其他搬运机器人200对应的数据点为基准，来修正自身的位置和姿势。

(1-10)刚设置了第一列的最后的货架后的搬运机器人的动作

图12示出刚设置了第一列的最后的货架100后的搬运机器人200的动作。在此，由搬运机器人200b对第一列的最后的货架100进行搬运。管理终端300为了指示第一列的最后的货架100的搬运，向搬运机器人200b发送搬运数据430_6。搬运数据430_6与前述的搬运数据430_1～430_3(图8～图10)同样。因此，搬运机器人200b与图8～图10的情况同样地，依次执行未图示的时刻(1)～时刻(5)的动作。即，搬运机器人200b在使用更新后的地图数据400移动至货架配置目的地坐标(x1，y6)的附近之后，参照搬运机器人200a的侧面形状来调整位置和姿势，将货架100设置于地面。

此时，搬运机器人200b针对图中上侧方向，基于相对于该方向的壁面间接地调整了角度的编号“5”的位置处的搬运机器人200a的几何形状，调整自身的位置和角度。另一方面，搬运机器人200b基于图中右侧的壁面本身的几何形状，直接调整自身的位置和角度。当货架100的设置完成时，移动控制部256参照设置后动作数据425。在该情况下，设置后动作数据425中存放有“0”作为确定移动目的地的编号。与编号“0”对应的坐标是货架取得目的地坐标(x0，y0)。因此，在时刻(6)，搬运机器人200b开始向货架取得目的地坐标(x0，y0)的移动。当搬运机器人200b的向货架取得目的地坐标(x0，y0)的移动完成时，管理终端300向搬运机器人200a发送搬运数据430_7。

需要说明的是，由管理终端300进行的将搬运数据430_7向搬运机器人200a的发送只要在由搬运机器人200b完成货架100的设置之后即可，可以为任意时刻。例如也可以与搬运机器人200b开始向取得目的地坐标(x0，y0)的移动同时进行。在各列的最靠尾部配置货架100的情况下，通过采用在货架100向地面的配置完成的时刻将这一旨意从搬运机器人向管理终端300发送的机制，能够实现前述的搬运机器人200a和搬运机器人200b的同时移动。

在搬运机器人200a所接收的搬运数据430_7中，不包括与货架设置相关的信息，仅包括已设置货架坐标数据440和设置后动作数据425。这是因为，搬运机器人200a的移动的目的并非是货架100的搬运，而是在下一列的货架100的搬运代替右侧的壁而使用。图12的时刻(7)表示此时的移动动作。

搬运机器人200a在基于已设置货架坐标数据440向地图数据400追加了货架脚部形状数据405时，使用更新后的地图数据400向记载于设置后动作数据425的编号“1”的位置移动。编号“1”的坐标为(x1，y1)。时刻(8)表示该动作。在该情况下，搬运机器人200a通过传感器数据404与地图数据400的对照处理来推断自身的位置和姿势，以相对于位于前方的壁和相对于右侧的壁成为规定的角度的方式进行修正并停止。此时的形状参照目标可以被预先编程，也可以与其他移动时同样地，作为形状参照目标数据423来记录。

图13示出向第二列的前头位置搬运货架100的情况下的搬运机器人200b的动作。在该情况下，从管理终端300向搬运机器人200b发送搬运数据430_8。形状参照目标数据423中写入了(f、1)。该数据表示应参照前方的壁和位于编号“1”的搬运机器人200a的形状。时刻(2)～(5)的动作与图8～图10所示的动作同样。时刻(5)’对应于时刻(5)中的由虚线围成的部分的放大图。如该图所示，搬运机器人200b使主体绕顺时针回旋90度，对位于第一列的前头的搬运机器人200a的几何形状进行识别。由此，搬运机器人200b能够以与搬运机器人200a保持规定的距离以及角度的方式调整自身的位置和姿势。即，搬运机器人200b针对图中上侧方向，基于壁面本身的几何形状而直接调整自身的位置和角度，针对图中右侧方向，基于相对于壁面调整了角度的搬运机器人200a的几何形状来调整自身的位置和角度。

需要说明的是，第二列的剩余的货架100按照与图8～图10同样的步骤进行配置。例如向第二列的第二个位置搬运货架100的搬运机器人200a针对图中上侧方向，基于根据壁面本身的几何形状而调整了角度的搬运机器人200b的几何形状，调整自身的位置和角度。另外，向第二列的第三个位置搬运货架100的搬运机器人200b针对图中上侧方向，基于相对于壁面的角度被间接调整了的搬运机器人200a的几何形状来调整自身的位置和角度。此时，新配置货架100的搬运机器人200以传感器数据404和搬运机器人形状数据406为参考，以使在图中上方向停止的旁边的搬运机器人200的中心与自身的中心一致的方式来调整自身的位置。由此，即便在使用两台搬运机器人200的情况下，也能够相对于壁而排列多个货架100。

(1-11)货架与搬运机器人之间的位置角度的调整

为了实现货架100的排列配置，必须准确地掌握并调整潜入到货架100之下并将货架100抬起的搬运机器人200与货架100之间的位置关系。

图14示出货架100与搬运机器人200之间的位置角度的调整方法的一例。当货架100的大小、货架100的货架脚部的大小、位置、搬运机器人200的大小、搬运机器人200与激光距离传感器210的相对位置为已知时，能够根据由激光距离传感器210计测的传感器数据404的数据点的分布，计算搬运机器人200潜入到货架100时的搬运机器人200相对于货架100的相对位置和角度。

例如如上图那样，在货架100的四个边与搬运机器人200的四个边不平行的情况下，传感器数据404的数据点的分布在呈扇状扩宽的距离传感器测定范围数据403中不为左右对称。与此相对，如下图那样，若货架100的四个边与搬运机器人200的四个边平行、且货架100的中心与搬运机器人200的中心一致，则传感器数据404的数据点的分布在呈扇状扩宽的距离传感器测定范围数据403中为左右对称，并且货架脚部位于距离传感器测定范围数据403的从端部起特定的距离的内侧。为了得到该分布关系，搬运机器人200对货架100与自身之间的位置以及角度进行调整。通过数据点的分布满足规定的关系，搬运机器人200能够在货架100的正下方的中心位置将货架100抬起。

图15示出用于对货架100与搬运机器人200之间的位置角度进行调整的另一方法。在图15的情况下，在货架100的货架底部安装有平面条形码等的货架底部标记101。货架底部标记101以其四个边与货架100的四个边平行的方式准确地粘贴于货架底部的中心位置。另一方面，在装卸板220的上表面中心设置有相机240。相机240的最上表面配置在比装卸板220的上表面靠内侧的位置。因此，在抬起装卸板220时，相机240也不会与货架底部抵接。

在采用图15的结构的情况下，利用潜入到货架100之下的搬运机器人200的相机240来拍摄货架底部标记101。由于货架底部标记101与货架100之间的位置关系是已知的，因此，能够根据货架底部标记101的图像，来计算搬运机器人200相对于货架100的相对位置和角度。若基于该值对搬运机器人200的位置角度进行微调整，则能够使搬运机器人200以与货架100的四个边平行的方式停止于货架100的正下方中心位置。在该情况下，搬运机器人220向存储部存放拍摄到的图像，通过未图示的图像处理部来执行前述的计算和调整动作。

(1-12)货架取得位置处的当前坐标值的修正方法

图16示出货架取得位置处的当前坐标值的修正方法的一例。如前所述，搬运机器人200向由货架取得目的地坐标数据410指定的坐标位置取回作为搬运对象的货架100，但货架100并不一定准确地设置于货架取得目的地坐标值(x0，y0)。因此，在使用图14、图15中说明的方法来修正了货架100与搬运机器人200的相对位置和角度之后，需要识别地图数据400上的当前的坐标值。

在货架取得目的地坐标值(x0，y0)的附近存在壁面的角落部分等的具有特征的几何形状的情况下，移动控制部256通过传感器数据404与地图数据400的壁面角落部分的对照处理，计算当前位置。即便在不存在壁面的角落等的具有特征的几何形状的情况下，当在例如货架取得位置的附近的壁等设置有位置、形状已知的地标501或502等时，移动控制部256也对取得了该地标的传感器数据404与地图数据400进行对照，准确地识别当前位置。

地标501是使用了长度不同的多个反射板的例子。地标502是将进深和宽度不同的立体的(具有凹凸的)物体设置于壁面的例子。若考虑设置成本和向地图数据400的反映，将用于推断自身位置的地标设置于仓库整体是不现实的。但是，若仅用于特定的场所，则作业成本几乎不计。

(1-13)使用三台以上的搬运机器人200的例子

以上，对交替使用两台搬运机器人200来配置货架100的方法进行了说明，但搬运机器人200的台数不局限于此。在此，对使用12台搬运机器人200的情况进行说明。图17表示使用12台搬运机器人200并对一列配置六个货架100的情况下的货架设置数据420。在该例的情况下，在第一列的各位置结束了货架100的搬运之后，用于搬运的搬运机器人200也停止在该场所不动。因此，在与第二列对应的第7个～第12个货架100的搬运时，用于各搬运的搬运机器人200代替位于右侧的壁而参照在第一列停止的搬运机器人200的形状。

例如在第7个货架100的搬运时使用的形状参照目标数据423是(f、1)，在第8个货架100的搬运时使用的形状参照目标数据423是(7、2)。图18示出按照该货架设置数据420配置了货架100的情形。如图18中涂块所示，逐列地交替设置货架100。如前所述，基本上是，在后列配置的搬运机器人200基于在前列停止的搬运机器人200的几何形状来调整定位和角度。需要说明的是，在图18的右下的配置的情况下，在左端的列配置的搬运机器人200也可以参照左壁的形状。

(1-14)实施例的效果

本实施例的货架搬运系统即便是在激光距离传感器210的计测范围内只能观察到货架脚部等的、缺乏用于推断搬运机器人200的位置和朝向的几何形状的空间内，也能够对多个货架100进行排列配置。具体而言，搬运机器人200参照相对于壁面平行地停止的计测范围内的其他搬运机器人的几何形状，用于自身的位置和角度的调整。由此，搬运机器人200能够从两个方向的观点出发进行位置和角度的调整，能够使货架100与壁面保持规定的角度的方式对货架100自动地进行排列。另外，通过交替地重复该配置作业，能够在与壁面保持规定的角度的状态下对多个货架100进行排列配置。需要说明的是，由于搬运机器人200具备对自身与货架100之间的位置和角度进行调整的功能，因此，能够保持搬运机器人200配置货架100时的位置和角度的精度。

(2)实施例2

在前述的实施例中，对在仓库内自动地配置多个货架100的情况进行了说明。在此，对货架100的重新排列方法进行说明。即便在刚设置后进行排列，在该运用中有时货架100的排列也发生混乱。例如若有时由于作业中的人碰撞而使货架100的位置和角度偏移，则在反复进行货架100的搬运时，货架100的位置和角度有时发生偏移。

在发生了偏移的状态下继续利用时，移动中的搬运机器人200碰撞到货架100的可能性变高，因此，期望使货架100定期地返回到排列的状态。图19示出对货架100进行重新排列时搬运机器人200所执行的动作。图19中，对与图7的对应部分标注相同的标号而示出。从图19中容易知晓，基本动作与图7所示的动作相同。但是，与图7不同，不需要将货架100取到货架供给位置的动作(步骤s203的动作)。

移动控制部256在步骤s204中，对从搬运机器人200的当前位置到货架配置目的地坐标的移动路径进行设定。这是因为，在货架的重新排列时，在搬运机器人周围存在成为参考的几何形状。在本实施例的情况下，移动控制部256不进行基于测量的移动控制，而通过基于传感器数据404与地图数据400的对照所进行的自主移动，移动至成为目的地的货架配置目的地坐标(步骤s207)。接着，移动控制部256执行步骤s207_2。步骤s207_2是新增加的处理，移动控制部256在货架100与搬运机器人200之间进行对位，将货架100抬起。在货架100与搬运机器人200的对位中，使用图14和图15所说明的方法。以后的动作与实施例1(即货架配置时)相同。即，对与由形状参照目标数据423指定的方向的几何形状对应的传感器数据404和地图数据400进行对照，来调整货架100的位置和角度。

图20示出从管理终端300发送的搬运数据430的例子。搬运数据430_11是向第一个搬运机器人200a发送的搬运数据430的例子，搬运数据430_12是向第二个搬运机器人200b发送的搬运数据430的例子。与实施例1的不同之处在于，货架配置时的货架取得目的地坐标数据410为空这一点。

根据本实施例，除了不将货架100取回到特定位置以外，与货架配置时同样地，能够使用周围的几何形状进行货架100的配置位置的微调整和角度的微调整。由此，也能够使运用中的货架100的重新排列自动化。

(3)其他实施例

本发明不局限于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例中，为了容易理解地说明本发明而详细地进行了说明，但并非必须具备在实施例中说明的所有构成要素。另外，能够对各实施例追加其他的构成要素，能够删除各实施例的一部分构成要素，还能够将各实施例的一部分构成要素置换为其他构成要素。例如在前述的实施例的情况下，搬运机器人200具有在主体的左右安装了车轮230的结构，但不局限于该结构。另外，搬运机器人200使用激光距离传感器210对自身的周围的形状进行了测定，但也可以搭载其他种类的传感器。

另外，上述的各结构、功能、处理部、处理方法等也可以通过利用例如集成电路来设计它们的一部分或全部等而由硬件实现。另外，上述的各结构、功能等也可以通过处理器解释并执行实现各个功能的程序(即以软件的形式)而实现。实现各功能的程序、表、文件等信息能够存放于存储器、硬盘、ssd(solidstatedrive)等存储装置、或者ic卡、sd卡、dvd等存储介质。另外，控制线和信息线示出了在说明上认为是需要的部分，并非表示产品所需要的全部的控制线和信息线。实际上可以认为几乎所有的结构都相互连接。

附图标记说明：

100...货架；

101...货架底部标记；

200...搬运机器人；

210...激光距离传感器；

220...装卸板；

230...车轮；

240...相机；

251...数据收发部；

252...传感部；

253...装卸部；

254...地图更新部；

255...驱动部；

256...移动控制部；

300...管理终端；

351...货架配置规划部；

352...搬运数据生成部；

353...数据收发部；

400...地图数据；

401...货架布局数据；

402...货架配置顺序数据；

403...距离传感器计测范围数据；

404...传感器数据；

405...货架脚部形状数据；

406...搬运机器人形状数据；

410...货架取得目的地坐标数据；

420...货架设置数据；

421...货架设置编号数据；

422...货架配置目的地坐标数据；

423...形状参照目标数据；

424...配车数据；

425...设置后动作数据；

430...搬运数据；

431...移动路径数据；

432...当前位置数据；

440...已设置货架坐标值数据；

441...形状参照用机器人坐标值数据。