JP2008009533A - 位置検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】１つの基準マークを検出するだけで移動体の現在位置及び方位角を容易に校正することができる位置検出システムを提供することを課題とする。
【解決手段】倉庫１には東西方向に延在する通路Ａ及びＢと南北方向に延在する通路Ｃ〜Ｅが形成されている。タグ情報記憶部には各ＲＦＩＤタグ３のＩＤ情報に対応して、このＲＦＩＤタグ３の位置と、このＲＦＩＤタグ３が配置されている通路Ａ〜Ｅの方位角とがそれぞれ関連づけられて記憶されている。フォークリフト２の稼働中に位置算出部が推測航法技術によりフォークリフト２の現在位置を求めると共に、リーダがＲＦＩＤタグ３のＩＤ情報を読み取ると、校正部はそのＩＤ情報に関連したタグ位置と通路方位角をタグ情報記憶部から読み出し、これらタグ位置及び通路方位角をそれぞれフォークリフト２の現在位置及び方位角として位置算出部に入力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、位置検出システムに係り、特にフォークリフト等の移動体の位置を検出するためのシステムに関する。

近年、フォークリフト等の移動体では、位置検出システムにより移動体の位置を所定時間毎に検出し、この検出結果から移動体の稼働状況の把握や走行経路の分析等を行うことにより作業の効率化を図ることが望まれている。
例えば、ＧＰＳ衛星からの電波を受信することにより移動体の位置を検出する位置検出システムが知られているが、屋内ではＧＰＳ衛星からの電波を受信することが困難であるため、屋内で作業を行う移動体にこの位置検出システムを適用することはできないという問題があった。

これに対し、移動体が屋外または屋内のどちらにいてもその位置を把握することが可能な位置検出システムとして、推測航法技術を利用したものが広く知られている。このシステムでは、既知の位置の座標からの移動体の移動距離と、予め設定された基準の方向に対する移動体の方位角とを測定し、測定された移動距離及び方位角に基づいて移動体の現在位置の座標を算出により求めるものである。
ところが、一般に、この推測航法技術を利用して求められる値には誤差が含まれることが知られており、そのため、算出される移動体の現在位置と実際の移動体の現在位置との間にズレが生じることとなる。

そこで、例えば特許文献１に開示されている位置検出システムでは、移動体が移動する床面に複数の基準マークを間隔をあけて配置し、各基準マークを移動体の検出部で検出することにより、この基準マークが設置された位置の座標に基づいて移動体の現在位置の座標の校正を行う。また、１つの基準マークを検出してから次の基準マークを検出するまでの間のジャイロ、操舵角センサ及び移動距離センサ等による測定結果と、これら２つの基準マークの位置の座標などに基づいて、移動体の方位角を算出し、その算出値により、移動体の方位角の値を校正する。

特開２０００−８９８２７号公報

しかしながら、上述の特許文献１の位置検出システムでは、２つの基準マークを検出することで移動体の正確な方位角を算出しようとしているため、例えば、１つの基準マークを検出した後に移動体が停止して次の基準マークを検出するまでに時間がかかると、ジャイロのドリフト等により、１つの基準マークを検出してから次の基準マークを検出するまでの間のジャイロの測定値に誤差が生じ、移動体の正確な方位角が算出されないおそれがある。
また、特許文献１では、２つ以上の基準マークを検出するまでは、移動体の正確な方位角を算出することができないため、移動体の初期の方位角を作業者などが設定する必要がある。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、１つの基準マークを検出するだけで移動体の現在位置及び方位角を容易に校正することができる位置検出システムを提供することを目的とする。

この発明に係る位置検出システムは、移動体が移動するための予め設定された通路に沿って互いに間隔をあけて配置されると共にそれぞれ固有のＩＤ情報を有する複数の基準マークと、移動体に取り付けられると共に基準マークのＩＤ情報を読み取るためのリーダと、それぞれの基準マークのＩＤ情報に対し、この基準マークが配置されているマーク位置とこの基準マークが配置されている通路に対応する通路方位角とを関連づけて記憶するマーク情報記憶部と、移動体の方位角及び移動距離に基づいて移動体の現在位置を算出する位置算出部と、リーダにより基準マークのＩＤ情報が読み取られると、このＩＤ情報に関連する通路方位角及びマーク位置をマーク情報記憶部から読み出し、これらの通路方位角及びマーク位置をそれぞれ移動体の方位角及び現在位置として位置算出部に入力する校正部とを備えるものである。

移動体の進行方向を検出するための進行方向センサをさらに備えると共に、マーク情報記憶部は、通路方位角として基準マークが配置されている通路に対応する２つの方位角を記憶し、校正部は、進行方向センサにより検出される移動体の進行方向に基づいて２つの方位角のうち１つの方位角を選択し、この方位角を移動体の方位角として位置算出部に入力するように構成することもできる。

この発明によれば、１つの基準マークを検出するだけで移動体の現在位置及び方位角を容易に校正することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に、この発明の実施の形態に係る位置検出システムが適用された倉庫１を示す。この倉庫１の内部には、複数の通路Ａ〜Ｅがそれぞれ形成されており、これら複数の通路Ａ〜Ｅ上を移動体としてのフォークリフト２が任意に走行して荷の搬送を行うように構成されている。複数の通路Ａ〜Ｅのうち、通路Ａ及びＢはそれぞれ東西方向に延在するように形成されると共に、通路Ｃ〜Ｅはそれぞれ南北方向に延在するように形成されている。
また、各通路Ａ〜Ｅの床面には、複数のＲＦＩＤタグ３がそれぞれ基準マークとして配置されており、複数のＲＦＩＤタグ３はそれぞれの通路Ａ〜Ｅに沿って互いに間隔をあけて配置されている。それぞれのＲＦＩＤタグ３には、このＲＦＩＤタグ３に固有のＩＤ情報が書き込まれている。

図２に示されるように、フォークリフト２は、推測航法技術を利用してフォークリフト２の現在位置を算出する位置算出部４と、この位置算出部４に電気的に接続された校正部５とを有している。位置算出部４には、フォークリフト２の角速度を測定するジャイロ等からなる角速度センサ６と、フォークリフト２の移動距離を測定するエンコーダ等からなる距離計７がそれぞれ電気的に接続されている。また、校正部５には、ＲＦＩＤタグ３のＩＤ情報を読み取るためのリーダ８と、ＲＦＩＤタグ３のＩＤ情報に対応した情報を記憶するタグ情報記憶部９と、フォークリフト２の進行方向を検出する電子コンパス等からなる進行方向センサ１０とがそれぞれ電気的に接続されている。
なお、進行向方向センサ１０は、フォークリフト２が進行している方向を検出するもので、例えば東西南北のうちいずれの方向であるかを検出できるものであればよい。また、位置算出部４は、図示しないタイマーを内蔵している。

ここで、倉庫１内には、ある地点を原点Ｏとした２次元座標系が設定されると共に基準の方向が設定されており、それらに基づいて倉庫１内の位置及び方位角を認識することができる。
また、タグ情報記憶部９は、それぞれのＲＦＩＤタグ３のＩＤ情報に対し、このＲＦＩＤタグ３が配置されているタグ位置の座標と、このＲＦＩＤタグ３が配置されている通路Ａ〜Ｅの通路方位角とをそれぞれ関連づけて記憶している。なお、タグ情報記憶部９は、通路方位角として、ＲＦＩＤタグ３が配置されている通路Ａ〜Ｅの延在方向に対応する２つの方位角を記憶する。
また、ここでは、例えば東方向を基準の方向（０°）に設定すると、通路Ａ及びＢに位置するＲＦＩＤタグ３では、そのＩＤ情報に対して、通路Ａ及びＢの延在方向である東西方向に対応する０°と１８０°の２つの方位角が関連付けて記憶される。また、通路Ｃ〜Ｅに位置するＲＦＩＤタグ３では、そのＩＤ情報に対して、通路Ｃ〜Ｅの延在方向である南北方向に対応する９０°と２７０°の２つの方位角が関連づけて記憶される。

次に、この発明の実施の形態に係る位置検出システムの作用について説明する。フォークリフト２は複数の通路Ａ〜Ｅを任意に走行して荷の搬送作業を行う。このフォークリフト２の稼働中に、フォークリフト２の位置算出部４が所定のごく短い周期Ｔ毎に推測航法技術によりフォークリフト２の方位角θと移動距離ΔＬに基づいてフォークリフト２の現在位置（Ｘ，Ｙ）を以下のように求める。なお、フォークリフト２の方位角θは、現在フォークリフト２が進行している方向が予め設定されている基準の方向に対して形成する角度を表し、フォークリフト２の移動距離ΔＬは、前回フォークリフト２の現在位置が得られたときから現在までの周期Ｔの間にフォークリフト２が移動した距離を表すものとする。

まず、角速度センサ６により測定されるフォークリフト２の角速度に周期Ｔをかけて、フォークリフト２の方位角の変位量Δθを算出する。次に、以下の式（１）に示されるように、フォークリフト２の方位角の変位量Δθを、前回のフォークリフト２の方位角θ１に加算することにより、現在のフォークリフト２の方位角θを算出する。
θ＝θ１＋Δθ ・・・（１）

式（１）で算出されたフォークリフト２の方位角θと、距離計７により測定されるフォークリフト２の移動距離ΔＬとから、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のフォークリフト２の移動量ｄＸ及びｄＹは、
ｄＸ＝ΔＬｃｏｓθ ・・・（２）
ｄＹ＝ΔＬｓｉｎθ ・・・（３）
と表される。

上述の式（２）及び（３）からｄＸ及びｄＹを算出し、これらのｄＸ及びｄＹをそれぞれ、以下の式（４）及び（５）に示されるように、前回得られたフォークリフト２の現在位置の座標（Ｘ１，Ｙ１）に加算することにより、フォークリフト２の現在位置（Ｘ，Ｙ）を算出する。
Ｘ＝Ｘ１＋ｄＸ ・・・（４）
Ｙ＝Ｙ１＋ｄＹ ・・・（５）
このようにして、位置算出部４によりフォークリフト２の現在位置（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。

一方、フォークリフト２のリーダ８によりＲＦＩＤタグ３のＩＤ情報が読み取られると、そのＩＤ情報が校正部５に入力される。このとき、校正部５は、図３のフローチャートに示されるように、まずステップＳ１で、リーダ８から入力されたＲＦＩＤタグ３のＩＤ情報に基づいて、このＩＤ情報に関連したタグ位置の座標と通路方位角としての２つの方位角とをタグ情報記憶部９から読み出す。
例えば、東西方向に延在する通路Ａ及びＢに位置するＲＦＩＤタグ３のＩＤ情報をリーダ８が読み取ったときには、このＲＦＩＤタグ３が配置されているタグ位置の座標と、通路Ａ及びＢの延在方向に対応する０°と１８０°の２つの方位角とが読み出される。一方、南北方向に延在する通路Ｃ〜Ｅに位置するＲＦＩＤタグ３のＩＤ情報をリーダ８で読み取ったときには、このＲＦＩＤタグ３が配置されているタグ位置の座標と、通路Ｃ〜Ｅの延在方向に対応する９０°と２７０°の２つの方位角とが読み出される。

次に、ステップＳ２で、校正部５は、進行方向センサ１０により検出されるフォークリフト２の進行方向に基づいて、通路方位角としての２つの方位角のうち１つの方位角を選択する。このとき、校正部５は、通路方位角としての２つの方位角のうち、進行方向センサ１０により検出されるフォークリフト２の進行方向に近い方を選択する。
さらにステップＳ３で、校正部５は、選択した１つの方位角とタグ位置の座標とをそれぞれ、フォークリフト２の方位角及び現在位置として位置算出部４に入力する。
このように、校正部５により位置算出部４のフォークリフト２の現在位置及び方位角が校正される。

したがって、位置算出部４は次回の算出時に、このように校正部５から入力された位置の座標と方位角とに基づいて、フォークリフト２の現在位置（Ｘ，Ｙ）を求める。
すなわち、位置算出部４は、現在のフォークリフト２の方位角θを算出する際に、校正部５から入力された方位角を前回のフォークリフト２の方位角θ１として式（１）に入力して算出を行うと共に、フォークリフト２の現在位置（Ｘ，Ｙ）を算出する際に、校正部５から入力された位置の座標を前回のフォークリフト２の現在位置の座標（Ｘ１，Ｙ１）として式（４）及び（５）に入力して算出を行う。

以上のように、この位置検出システムでは、基準マークとしての１つのＲＦＩＤタグ３を読み取るだけで、フォークリフト２の位置だけでなく方位角も校正することができる。したがって、従来のように２つの基準マークを検出することでフォークリフト２の正確な方位角を把握して校正しようとする場合に比べて、容易に校正を行うことができる。
また、この位置検出システムでは、作業者などが初期の方位角を設定しなくても、１つのＲＦＩＤタグ３を検出した時点で即座にフォークリフト２の正確な現在位置と方位角を把握するができる。
また、この位置検出システムでは、各通路Ａ〜Ｅの方位角をこの通路Ａ〜Ｅを走行しているフォークリフト２の方位角として利用することにより、各ＲＦＩＤタグ３が配置されている地点におけるフォークリフト２の方位角を容易に把握することができる。

また、フォークリフト２の方位角と移動距離に基づいて推測航法技術によりフォークリフト２の現在位置を算出して求めると共にＲＦＩＤタグ３のＩＤ情報を読み取ることで校正を行うため、屋外でも屋内でも精度よくフォークリフト２の現在位置を検出することができ、これにより高い信頼性を有する位置検出システムを実現することが可能である。
さらに、この位置検出システムにより所定の周期で検出されるフォークリフト２の現在位置をフォークリフト２内に蓄積する、または無線などによりフォークリフト２から管理サーバーに送信して蓄積し、この蓄積された情報に基づいてフォークリフト２の稼働状況の把握や走行経路の分析などを行うことにより作業の効率化を図ることができる。

なお、上述の実施の形態において、位置算出部４は、角速度センサ６を用いずに、ＲＦＩＤタグ３の読み取り時に校正部５から位置算出部４に入力されるフォークリフト２の方位角を常に用いてフォークリフト２の現在位置を算出してもよい。このようにすれば、角速度センサ６を設ける必要がないため、この位置検出システムの製造コストを低減することができる。

なお、上述の実施の形態では、タグ情報記憶部９は、通路方位角として、ＲＦＩＤタグ３が配置されている通路Ａ〜Ｅの延在方向に対応する２つの方位角を記憶していたが、これに限定されるものではなく、例えば、各通路Ａ〜Ｅにおいてフォークリフト２が走行する方向が予め１方向に限定されている場合には、タグ情報記憶部９は、通路方位角として、この１方向を表す１つの方位角を予め記憶するように構成することもできる。この場合、上述の実施の形態のように、進行方向センサ１０により検出されるフォークリフト２の進行方向に基づいて２つの方位角のうち１つを選択する必要がないため、進行方向センサ１０を設ける必要がなく、したがって、製造コストをより一層低減することができる。

なお、ＲＦＩＤタグ３の代わりに、バーコード、磁気体、あるいは赤外線ＩＤ等を基準マークとして用いることもできる。

また、実施の形態において、通路Ａ及びＢは東西方向に延在し、通路Ｃ〜Ｅは南北方向に延在するように形成されていたが、これらの通路Ａ〜Ｅに限定されるものではなく、予めフォークリフト２が走行する走行路として設定されるものであれば、どのような通路でもかまわない。例えば、倉庫１内を斜めに横切る通路が形成されていても、通路上を走行するフォークリフト２の位置をこの位置検出システムを用いて検出することができる。
また、倉庫１に限らず、予めフォークリフト２が走行する通路が設定された場所であれば、工場やその他各種の施設において、この位置検出システムを有効に用いることができる。

また、上述の実施の形態では、フォークリフト２を移動体としてその位置検出を行っていたが、これに限定されるものではなく、予め設定された通路上を移動する移動体であれば、この発明の位置検出システムを用いてその位置を検出することができる。例えば、手押し台車等を移動体として用いることもできる。

この発明の実施の形態に係る位置検出システムが適用された倉庫内の構成を示す平面図である。 この発明の実施の形態に係る位置検出システムを示すブロック図である。 実施の形態における校正部の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 倉庫、２ フォークリフト、３ ＲＦＩＤタグ、４ 位置算出部、５ 校正部、６ 角速度センサ、７ 距離計、８ リーダ、９ タグ情報記憶部、１０ 進行方向センサ、Ａ〜Ｅ 通路。

Claims (2)

1. 移動体が移動するための予め設定された通路に沿って互いに間隔をあけて配置されると共にそれぞれ固有のＩＤ情報を有する複数の基準マークと、
   移動体に取り付けられると共に前記基準マークのＩＤ情報を読み取るためのリーダと、
   それぞれの基準マークのＩＤ情報に対し、この基準マークが配置されているマーク位置とこの基準マークが配置されている通路に対応する通路方位角とを関連づけて記憶するマーク情報記憶部と、
   移動体の方位角及び移動距離に基づいて移動体の現在位置を算出する位置算出部と、
   前記リーダにより前記基準マークのＩＤ情報が読み取られると、このＩＤ情報に関連する前記通路方位角及び前記マーク位置を前記マーク情報記憶部から読み出し、これらの通路方位角及びマーク位置をそれぞれ移動体の方位角及び現在位置として前記位置算出部に入力する校正部と
   を備えることを特徴とする位置検出システム。
2. 移動体の進行方向を検出するための進行方向センサをさらに備えると共に、前記マーク情報記憶部は、前記通路方位角として前記基準マークが配置されている通路に対応する２つの方位角を記憶し、前記校正部は、前記進行方向センサにより検出される移動体の進行方向に基づいて前記２つの方位角のうち１つの方位角を選択し、この方位角を移動体の方位角として前記位置算出部に入力する請求項１に記載の位置検出システム。

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