JP2020042349A - 自律走行台車及び移動制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】進行方向前方に存在する障害物の検出精度を高めることができ、より正確な走行停止や回避動作をすることができる自律走行台車を提供する。【解決手段】制御装置は、レーザ障害物検出装置から入力された検出情報と、超音波障害物検出装置から入力された距離情報と、に基づいて、超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、レーザ障害物検出装置によって検出されているか否かを判定する。そして、超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、レーザ障害物検出装置によって検出されていると判定された場合には、制御装置は、レーザ障害物検出装置の検出情報に基づいて走行制御をし、一方、超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、レーザ障害物検出装置によって検出されていないと判定された場合には、制御装置は、超音波障害物検出装置の距離情報に基づいて、走行制御をするように構成する。【選択図】図6
Description
本発明は、自律走行台車及び移動制御方法に関する。
近年では、種々の荷物(パーツを含む)が収容された複数の棚等を有する製造工場、荷物配送センター、パーツセンター等にて、荷物を入庫する場合や、荷物を出庫する場合に、無人の自律走行台車を利用する技術が種々提案されている。例えば、下記特許文献1に記載される自律移動体では、レーザレンジファインダが本体の正面に取り付けられると共に、複数の超音波センサが本体の周方向に沿って等間隔で取り付けられている。
レーザレンジファインダは、自機の周囲を水平方向に中心角240度程度の扇状にレーザ光を走査して、障害物に反射して戻ってきたレーザ光の検出角度及びレーザ光の伝搬時間を計測して、障害物までの距離及び角度を検出する。また、超音波センサは、超音波を発信した後、自機周囲の障害物に反射して戻ってきた超音波を検出し、超音波の伝搬時間を計測し、自機と障害物との距離を検出する。そして、自律移動体は、レーザレンジファインダと超音波センサ等の検出結果に基づいて障害物を検出して、自律走行を行うように構成されている。
前記特許文献1に記載された自律移動体では、レーザレンジファインダは、自機の周囲を水平方向に中心角240度程度の扇状にレーザ光を走査するため、ガラスや透明な樹脂板等のレーザ光が透過する障害物等が走行経路上にある場合には、障害物として検出できない。そこで、超音波センサによって、障害物を検出して、停止や回避行動をすることが考えられる。しかしながら、超音波センサは、検出範囲が広いため(図8参照)、障害物が自機の走行経路の外側にあるにもかかわらず、自機の走行経路上に障害物があると誤って判断し、停止や回避行動をする場合がある。
そこで、本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、進行方向前方に存在する障害物の検出精度を高めることができ、より正確な走行停止や回避動作をすることができる自律走行台車を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、第1の発明は、移動経路に基づいて自律的に移動する自律走行台車において、レーザ光を出射して障害物の位置を含む検出情報を取得して出力するレーザ障害物検出装置と、超音波を発信して自車両から自車両周囲の障害物までの距離情報を取得して出力する超音波障害物検出装置と、前記レーザ障害物検出装置から入力された前記検出情報と、前記超音波障害物検出装置から入力された前記距離情報とに基づいて、自律的に移動するように制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記レーザ障害物検出装置から入力された前記検出情報と、前記超音波障害物検出装置から入力された前記距離情報と、に基づいて、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されているか否かを判定する検出判定部と、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていると前記検出判定部が判定した場合には、前記レーザ障害物検出装置から入力された前記検出情報に基づいて走行制御をし、一方、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていないと前記検出判定部が判定した場合には、前記超音波障害物検出装置から入力された前記距離情報に基づいて走行制御をする走行制御部と、を有する、自律走行台車である。
次に、第2の発明は、上記第1の発明に係る自律走行台車において、前記検出判定部は、前記レーザ障害物検出装置から入力された前記検出情報に基づいて、自車両から進行方向前方における障害物までの第1距離を取得する第1距離取得部と、前記超音波障害物検出装置から入力された前記距離情報に基づいて、自車両から進行方向前方における障害物までの第2距離を取得する第2距離取得部と、所定の減算距離を予め記憶する記憶装置と、前記第1距離から前記減算距離を減算した算出距離が、前記第2距離よりも大きい距離であるか否かを判定する第1距離判定部と、を有し、前記算出距離が前記第2距離よりも大きい距離であると前記第1距離判定部が判定した場合には、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていないと判定し、一方、前記算出距離が前記第2距離以下の距離であると前記第1距離判定部が判定した場合には、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていると判定する、自律走行台車である。
次に、第3の発明は、上記第1の発明に係る自律走行台車において、前記超音波障害物検出装置は、前記距離情報に基づいて自車両から進行方向前方における障害物までの第2距離を取得し、前記第2距離が予め設定された設定距離以下になった場合に、前記距離情報に替えて障害物を検出した旨を表す障害物有り信号を出力し、一方、前記第2距離が前記設定距離よりも大きい場合には、前記距離情報に替えて障害物を検出していない旨を表す障害物無し信号を出力し、前記検出判定部は、前記レーザ障害物検出装置から入力された前記検出情報に基づいて、自車両より進行方向前方における障害物までの第1距離を取得する第1距離取得部と、所定の減算距離を予め記憶する記憶装置と、前記障害物有り信号が入力された場合に、前記第1距離から前記減算距離を減算した算出距離が、前記設定距離よりも大きい距離であるか否かを判定する第2距離判定部と、を有し、前記算出距離が前記設定距離よりも大きい距離であると前記第2距離判定部が判定した場合には、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていないと判定し、一方、前記算出距離が前記設定距離以下の距離であると前記第2距離判定部が判定した場合には、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていると判定する、自律走行台車である。
次に、第4の発明は、上記第2の発明又は第3の発明に係る自律走行台車において、前記減算距離は、前記超音波障害物検出装置を介して取得される自車両から進行方向前方における障害物までの前記第2距離の測定ばらつきである、自律走行台車である。
次に、第5の発明は、上記第1の発明乃至第4の発明のいずれか1つに係る自律走行台車において、前記レーザ障害物検出装置は、レーザ光を走査させる2次元平面状で、前記超音波センサの検出エリアを含む障害物検出平面領域を有し、前記障害物検出平面領域内の障害物の位置である障害物位置を含む検出情報を取得して出力する、自律走行台車である。
次に、第6の発明は、移動経路に基づいて自律的に移動する自律走行台車の移動制御方法であって、レーザ障害物検出装置によりレーザ光を出射して障害物の位置を含む検出情報を取得する検出情報取得工程と、超音波センサによって自車両から自車両周囲の障害物までの距離情報を取得する距離情報取得工程と、前記検出情報取得工程で取得した前記検出情報と、前記距離情報取得工程で取得した前記距離情報とに基づいて、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されているか否かを判定する検出判定工程と、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていると前記検出判定工程で判定した場合には、前記検出情報取得工程で取得した前記検出情報に基づいて走行制御をし、一方、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていないと前記検出判定工程で判定した場合には、前記距離情報取得工程で取得した前記距離情報に基づいて走行制御をする走行制御工程と、を有する、移動制御方法である。
第1の発明及び第6の発明によれば、自律走行台車は、超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、レーザ障害物検出装置で検出されていると判定された場合には、レーザ光で検出した障害物の位置を含む検出情報に基づいて走行制御をする。一方、自律走行台車は、超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、レーザ障害物検出装置で検出されていないと判定された場合には、超音波センサによって取得した障害物までの距離情報に基づいて走行制御をする。
これにより、自律走行台車は、進行方向前方に存在する障害物をレーザ障害物検出装置と超音波障害物検出装置の両方で検出できる場合には、レーザ障害物検出装置から入力された検出情報に基づいて走行制御を行うため、障害物の位置を高精度に検出して走行制御をすることができる。また、自律走行台車は、進行方向前方に存在する障害物をレーザ障害物検出装置では検出できないが、超音波障害物検出装置で検出できる場合には、超音波障害物検出装置から入力された距離情報に基づいて走行制御を行う。その結果、自律走行台車は、進行方向前方に存在するレーザ光で検出できない障害物の検出精度を高めることができ、より正確な走行停止や回避動作をすることができる。
第2の発明によれば、自律走行台車は、レーザ障害物検出装置で検出した障害物までの第1距離から所定の減算距離を減算した算出距離が、超音波障害物検出装置で検出した障害物までの第2距離よりも大きい場合には、超音波障害物検出装置で検出した障害物をレーザ障害物検出装置で検出していないと判定する。これにより、自律走行台車は、レーザ障害物検出装置で検出できない透明なガラスや透明な樹脂で構成された進行方向前方にある障害物を確実に検出して、超音波障害物検出装置で検出した障害物までの第2距離に基づいて、正確な走行停止や回避動作をすることができる。
第3の発明によれば、自律走行台車は、超音波障害物検出装置から予め設定された設定距離の範囲内に障害物を検出した旨を表す障害物有り信号が入力された場合には、レーザ障害物検出装置で検出した障害物までの第1距離から所定の減算距離を減算した算出距離を算出する。そして、自律走行台車は、この算出距離が予め設定された設定距離よりも大きい場合には、超音波障害物検出装置で検出した障害物をレーザ障害物検出装置で検出していないと判定する。
これにより、自律走行台車は、予め設定された設定距離だけ離れた進行方向前方にあるレーザ障害物検出装置で検出できない透明なガラスや透明な樹脂等で構成された障害物を超音波障害物検出装置で確実に検出できる。そして、自律走行台車は、超音波障害物検出装置で検出した透明なガラスや透明な樹脂等で構成された障害物までの予め設定された設定距離に基づいて、正確な走行停止や回避動作をすることができる。
第4の発明によれば、減算距離は、超音波障害物検出装置を介して取得される自車両から進行方向前方における障害物までの第2距離の測定ばらつきである。これにより、自律走行台車は、超音波障害物検出装置により測定される自車両から進行方向前方における障害物までの第2距離の測定ばらつきを考慮して、レーザ障害物検出装置と超音波障害物検出装置によって検出される進行方向前方の障害物までの距離を正確に比較することができる。引いては、進行方向前方にある障害物が、レーザ障害物検出装置で検出できない透明なガラスや透明な樹脂等で構成された障害物であるか否かの判定精度の向上を図ることができる。
第5の発明によれば、自律走行台車は、レーザ光を走査して、2次元平面状で、超音波センサの検出エリアを含む障害物検出平面領域内の障害物の位置である障害物位置を含む検出情報を取得することができ、超音波センサの検出エリア内にある障害物を高精度に検出することができる。
以下、本発明に係る自律走行台車を具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、X軸とY軸とZ軸が記載されている図において、X軸とY軸とZ軸は互いに直交している。また、Z軸方向は鉛直上向き方向を示し、X軸方向は自律走行台車の前方向を示し、Y軸方向は自律走行台車の左方向を示している。また、U軸とV軸とW軸が記載されている図において、U軸とV軸とW軸は互いに直交している。また、W軸方向は鉛直上向き方向を示し、U軸方向は実際の指定エリアの奥行方向における手前に向かう方向を示し、V軸方向は実際の指定エリアの幅方向における右方向を示している。
●[自律走行台車の外観(図1)と全体構成(図2)]
自律走行台車1の概略構成について図1及び図2に基づいて説明する。尚、自律走行台車には、用途や作業現場等に応じて種々の外観のものがあるが、本実施の形態の説明では図1に示すように、所定直径(例えば、直径約65cm)の円柱状の外観を有する自律走行台車1を例として説明する。図1及び図2に示すように、自律走行台車1は、ボディ2、荷台3、右駆動輪4R、左駆動輪4L、右キャスタ輪5R、左キャスタ輪5L、レーザ障害物検出装置の一例として機能するレーザレンジファインダ(Laser Range Finder)(以下、「LRF」という。)11、超音波障害物検出装置の一例として機能する超音波検出装置12、メインスイッチ13A、往路スイッチ13B、復路スイッチ13C、タッチモニタ31、アンテナ32、音声出力装置33、通信用コネクタ34、右モータ35R、左モータ35L、制御回路部40、バッテリ38等を有している。
自律走行台車1の概略構成について図1及び図2に基づいて説明する。尚、自律走行台車には、用途や作業現場等に応じて種々の外観のものがあるが、本実施の形態の説明では図1に示すように、所定直径(例えば、直径約65cm)の円柱状の外観を有する自律走行台車1を例として説明する。図1及び図2に示すように、自律走行台車1は、ボディ2、荷台3、右駆動輪4R、左駆動輪4L、右キャスタ輪5R、左キャスタ輪5L、レーザ障害物検出装置の一例として機能するレーザレンジファインダ(Laser Range Finder)(以下、「LRF」という。)11、超音波障害物検出装置の一例として機能する超音波検出装置12、メインスイッチ13A、往路スイッチ13B、復路スイッチ13C、タッチモニタ31、アンテナ32、音声出力装置33、通信用コネクタ34、右モータ35R、左モータ35L、制御回路部40、バッテリ38等を有している。
図1に示すように、ボディ2は、円柱状の形状を有しており、ボディ2の上面は、荷物を載置する荷台3を有している。自律走行台車1は、荷台3に載置された荷物を、自律走行にて搬送する。
右駆動輪4Rは、自律走行台車1の右前輪の位置に配置され、直進方向に向きが固定されており、右モータ35Rにて前進方向または後進方向に回転駆動される。左駆動輪4Lは、自律走行台車1の左前輪の位置に配置され、直進方向に向きが固定されており、左モータ35Lにて前進方向または後進方向に回転駆動される。図2に示すように、ECU(Electronic Control Unit)41(制御装置)は、右モータ35Rと左モータ35Lを別々に制御することが可能であり、自律走行台車1に、直進前進、直進後進、右折前進、左折前進、その場で右旋回、その場で左旋回等、の動作をさせることができる。
尚、複数の車輪のうち、少なくとも1つの駆動輪を有し、右折、左折等を行う旋回手段を有していてもよい。また、3つ又は4つのオムニホイールをそれぞれ電動モータで独立して駆動するように構成して、各オムニホイールの回転方向及び回転速度を個別に調節し、ボディ2の向きを変えずに、360°の任意の方向に移動することができるように構成してもよい。
右キャスタ輪5Rは、自律走行台車1の右後輪の位置に配置され、向きが自由に変更される従動輪である。左キャスタ輪5Lは、自律走行台車1の左後輪の位置に配置され、向きが自由に変更される従動輪である。右キャスタ輪5R、左キャスタ輪5Lは、自律走行台車1の、直進前進、直進後進、右折前進、左折前進、その場で右旋回、その場で左旋回等、の動作に応じて向きが変わる。
LRF11は、自律走行台車1の前上端に配置されている。LRF11は、レーザ光を走査させる2次元平面状の障害物検出平面領域11Aを有する障害物センサ(LRF(Laser Range Finder)センサ)であり、障害物検出平面領域11A内の障害物の位置である障害物位置を含む検出情報をECU41(図2参照)に出力する。尚、LRF11の詳細については後述する。
超音波検出装置12は、LRF11の下側の自律走行台車1の前面部の左右方向中央部に配置されている。超音波検出装置12は、例えば、一対の発信器及び受信器から構成される超音波センサであり、ボディ2の直径よりも左右方向両側に少し広い幅を有する超音波検出領域12A(図3参照)を有している。超音波検出装置12は、超音波を発信した後、超音波検出領域12A内の障害物に反射して戻ってきた超音波を検出し、超音波の伝搬時間を計測する。そして、超音波検出装置12は、計測した伝搬時間を用いて、自律走行台車1から超音波検出領域12A内の障害物までの距離を算出し、算出した距離を含む距離情報をECU41に出力する。尚、超音波検出装置12は、1個に限らず、ボディ2の周方向に沿って、複数個配置してもよい。
メインスイッチ13Aは、制御回路部40の起動と停止を行うためのスイッチであり、作業者によって操作される。往路スイッチ13Bは、実際の指定エリア内の任意の位置の作業者A(図4参照)によって操作されるスイッチであり、実際の指定エリア内の任意の位置に居る自律走行台車1に、実際の指定エリア内(及び指定エリア地図情報内)に設定された目標到達位置PT(例えば、荷物収集場所であり、図4参照)への自律走行を指令するスイッチである。
復路スイッチ13Cは、実際の指定エリア内の目標到達位置PTに待機している作業者B(図4参照)によって操作されるスイッチであり、実際の指定エリア内の目標到達位置PTに居る自律走行台車1に、実際の指定エリア内の作業者A(図4参照)のもとに戻るように自律走行を指令するスイッチである。ここで、往路スイッチ13Bと、復路スイッチ13Cは、両方同時にONさせることができないスイッチであり、作業者がONさせた場合は、作業者によって解除されるまでON状態を維持するスイッチである。
タッチモニタ31は、自律走行台車1の動作状態やバッテリ残量等の表示を行い、作業者からの入力の受け付けも行う。アンテナ32は、実際の指定エリア内の作業者Aに所持させた無線タグTG(図4参照)を検索するための無線送信及び無線受信を行うアンテナである。ECU41は、アンテナ32を介して無線タグTGに向けて応答要求信号を送信し、有効範囲内にある無線タグTGからの応答信号を受信することで、無線タグTGを検索することができる。
音声出力装置33は、例えば、スピーカであり、自律走行台車1が自律走行中に、自律走行台車1が、進行方向前方にLRF11で検出できない透明なガラスや透明な樹脂板等の障害物があるため走行停止した旨や、作業者等に接近していることを知らせるための音声や音楽、又は、警告音等を出力する。
通信用コネクタ34は、ECU41に種々のデータ等を送信、あるいは、ECU41から種々のデータ等を受信、するためのパーソナルコンピュータ等を接続するためのコネクタである。例えば、作業者は、パーソナルコンピュータに記憶されている指定エリア地図情報(実際の指定エリア内の障害物の位置が示された情報)を、通信用コネクタ34を介して記憶装置42(図2参照)に記憶させることができる。バッテリ38は、自律走行台車1内の制御回路部40やLRF11、超音波検出装置12等の機器に電力を供給する電源である。
制御回路部40は、図2に示すように、ECU41(制御装置)と、記憶装置42(例えば、HDD:Hard Disk Drive)等を有している。ECU41は、不図示のCPU、RAM、ROM、タイマ、バックアップRAM等を備えた公知のものである。CPUは、ROMに記憶された各種プログラムや各種パラメータに基づいて、種々の演算処理を実行する。また、RAMは、CPUでの演算結果や各検出装置から入力されたデータ等を一時的に記憶し、バックアップRAMは、例えば、自律走行台車1の走行停止時にその保存すべきデータ等を記憶する。
そして、ECU41には、LRF11からの検出情報、超音波検出装置12からの距離情報、メインスイッチ13A、往路スイッチ13B、復路スイッチ13Cからの操作信号等が入力される。また、ECU41は、記憶装置42からのデータ等の読み出しと記憶装置42へのデータ等の書き込み、アンテナ32を介した送受信、タッチモニタ31への出力とタッチモニタ31からの入力、右モータ35R及び左モータ35Lへの駆動信号の出力、等を行う。
●[LRF11と超音波検出装置12の検出領域]
次に、LRF11と超音波検出装置12が障害物を検出する検出領域について図2及び図3に基づいて説明する。図3は、LRF11のレーザ光による検出領域である障害物検出平面領域11Aと、超音波検出装置12の超音波センサによる検出領域である超音波検出領域12Aと、を上方から見た状態を模式的に示す平面図である。
次に、LRF11と超音波検出装置12が障害物を検出する検出領域について図2及び図3に基づいて説明する。図3は、LRF11のレーザ光による検出領域である障害物検出平面領域11Aと、超音波検出装置12の超音波センサによる検出領域である超音波検出領域12Aと、を上方から見た状態を模式的に示す平面図である。
図3に示すように、LRF11は、レーザ光をほぼ水平に走査させる2次元平面状の障害物検出平面領域11A(図3にて扇形の領域)を有し、障害物検出平面領域11A内にて検出された物体(障害物)の位置である障害物位置を含む検出情報をECU41(図2参照)に出力する。つまり、検出情報には、どの方向の、どれだけの距離の位置に物体(障害物)があるか、どの方向には物体(障害物)がないか、という情報が含まれている。
LRF11の障害物検出平面領域11Aは、例えば、半径が約10[m]、中心角度が約240[度]の扇形である。また、LRF11または制御回路部40には、複数の障害物検出平面領域11A(例えば、半径が約5[m]、10[m]、20[m]等で中心角度が約240(度)の扇形)を設定(記憶)しておくことが可能である。作業者は、複数の障害物検出平面領域11Aを作成してLRF11または制御回路部40(記憶装置42)に記憶させておき、制御回路部40から障害物検出平面領域11Aの切り替えが可能である。
例えば、作業者は、パーソナルコンピュータ等にて検出領域作成用のプログラムを起動して、所望する障害物検出平面領域11Aを作成(選択)することができる。そして、作業者は、パーソナルコンピュータ等にて選択した障害物検出平面領域11Aを、通信用コネクタ34を介してLRF11や制御回路部40(記憶装置42)に記憶させることができる。
そして、図2及び図3に示すように、自律走行台車1の前上端に配置されたLRF11は、床面から高さH1にて水平方向に広がる障害物検出平面領域11Aにて、障害物検出平面領域11A内の障害物までの距離と方向を検出する。例えば、自律走行台車1が走行している際に、LRF11は、所定の時間間隔毎に中心角0.25度の間隔で、距離Lが約10mのレーザ光を中心角約240度の扇形の範囲で走査する。
そして、LRF11は、レーザ光の照射口から各レーザ光が障害物に当たったスポットまでの距離及び方向を、自律走行台車1の自車位置よりも前方に位置する周囲の障害物との距離L及び方向θとして計測する。この計測結果(L1,θ1)〜(Ln,θn)が、自律走行台車1の自車両よりも前方周囲の障害物位置を含む検出情報である。
また、図3に示すように、超音波検出装置12は、超音波が徐々に広がりながら伝搬する3次元紡錘状の超音波検出領域12A(図3にて、紡錘形の領域)を有し、超音波検出領域12A内にて検出された物体(障害物)までの距離情報をECU41(図2参照)に出力する。つまり、距離情報には、自車両前方において、どれだけの距離だけ離れた物体(障害物)があるか、という情報が含まれている。尚、超音波検出領域12A内に複数の物体(障害物)が存在する場合、超音波検出装置12が検出する距離情報は、最も近い物体(障害物)までの距離に関する情報である。
超音波検出装置12の超音波検出領域12Aは、例えば、最長測定距離が約5[m]で、ボディ2の直径よりも左右方向両側に少し広い幅を有する紡錘形である。そのため、超音波検出装置12は、障害物検出平面領域11Aの内側において、自車両の走行経路よりも外側に位置する物体(障害物)も検出する。また、超音波検出装置12は、障害物検出平面領域11Aの内側において、超音波検出領域12A内に位置する、LRF11で検出できない透明なガラスや透明な樹脂板等の障害物までの距離を検出することができる。
●[指定エリア地図情報の例]
また、作業者は、自律走行台車1を自律走行させる実際の指定エリア内において予めわかっている障害物の位置が示された指定エリア地図情報を、パーソナルコンピュータ等にて作成し、作成した指定エリア地図情報を、通信用コネクタ34を介して制御回路部40(記憶装置42)(図2参照)に、予め記憶させておくことができる。
また、作業者は、自律走行台車1を自律走行させる実際の指定エリア内において予めわかっている障害物の位置が示された指定エリア地図情報を、パーソナルコンピュータ等にて作成し、作成した指定エリア地図情報を、通信用コネクタ34を介して制御回路部40(記憶装置42)(図2参照)に、予め記憶させておくことができる。
図4は、実際の指定エリアが荷物配送センターの作業場の場合における、指定エリア地図情報42Vの一例を示している。指定エリア地図情報42Vは、対象となる実際の指定エリア(作業場)の平面図であり、予めわかっている障害物の位置が示されている。なお、指定エリア地図情報42Vにおいて、U軸、V軸、W軸は互いに直交しており、W軸方向は鉛直上向き方向を示し、U軸方向は実際の指定エリアの奥行方向における手前に向かう方向を示し、V軸方向は実際の指定エリアの幅方向における右方向を示している。
図4に示す指定エリア地図情報42V中において予めわかっている障害物は、四方の壁面と、種々の荷物が載置されている棚B1〜B4と、壁面に配置されたそれぞれ異なるサイズの目印障害物M1A〜M5A、M1B〜M5Bである。棚B1〜B4は、壁面から離れた位置に配置されており、作業者や自律走行台車1が入るための適度な間隔をあけて配置されている。壁面と各棚B1〜B4との間は、自律走行台車1が走行可能な通路であり、隣り合う各棚B1〜B4の間には、各狭路T12、T23、T34が形成され、自律走行台車1が走行可能な通路である。
また、目印障害物M1A〜M5A、M1B〜M5Bは、自律走行台車1が現在位置を判定するための目印となる障害物であり、それぞれ異なる幅(Wxx)と、それぞれ異なる奥行(Dxx)に設定されている。例えば、自律走行台車1が、2つの棚に近接する位置に居た場合、棚B1、B2に近接する位置、棚B2、B3に近接する位置、棚B3、B4に近接する位置、のどの位置か区別が困難な場合であっても、目印障害物M1A〜M5A、M1B〜M5Bのいずれかを検出できれば、正しい現在位置を判定することが容易となる。
●[自律走行台車1の利用方法の例]
ここで、図4を用いて、指定エリア地図情報42Vで示す荷物配送センターの作業場を実際の指定エリアとした自律走行台車1の利用方法の一例について説明する。実際の指定エリア42R内では、以下の(1)〜(7)が繰り返され、自律走行台車1は、任意の位置で作業する作業者Aと、目標到達位置PT(荷物収集場所)の作業者Bと、の間を自律走行する。
ここで、図4を用いて、指定エリア地図情報42Vで示す荷物配送センターの作業場を実際の指定エリアとした自律走行台車1の利用方法の一例について説明する。実際の指定エリア42R内では、以下の(1)〜(7)が繰り返され、自律走行台車1は、任意の位置で作業する作業者Aと、目標到達位置PT(荷物収集場所)の作業者Bと、の間を自律走行する。
(1)作業者Aは、無線タグTGを所持しており、自律走行台車1は、無線タグTGを検出し、検出した無線タグTGから所定範囲内となるように、作業者Aに追従する。
(2)作業者Aは、棚B1〜B4の間を移動しながら、棚B1〜B4に載置されている多数の荷物の中から、配送するべき荷物を選別して自律走行台車1の荷台3に載せていく。
(3)自律走行台車1の荷台3に載置された荷物が適量になった場合、作業者Aは、自律走行台車1に、目標到達位置PT(荷物収集場所)へと自律走行を行う指示をする。つまり、作業者Aは、往路スイッチ13B(図1、図2参照)をONにする。
(2)作業者Aは、棚B1〜B4の間を移動しながら、棚B1〜B4に載置されている多数の荷物の中から、配送するべき荷物を選別して自律走行台車1の荷台3に載せていく。
(3)自律走行台車1の荷台3に載置された荷物が適量になった場合、作業者Aは、自律走行台車1に、目標到達位置PT(荷物収集場所)へと自律走行を行う指示をする。つまり、作業者Aは、往路スイッチ13B(図1、図2参照)をONにする。
(4)荷物が載置された自律走行台車1は、実際の指定エリア42R内の障害物を回避しながら、目標到達位置PT(荷物収集場所)に向かって、例えば、走行ルートR1に沿って自律走行し、目標到達位置PT(荷物収集場所)に到達すると停止する。尚、目標到達位置PT(荷物収集場所)は、実際の指定エリア42R内において予め指定された位置であり、目標到達位置PT(荷物収集場所)には、作業者Bが待機している。
(5)作業者Bは、目標到達位置PT(荷物収集場所)で停止した自律走行台車1から荷物を受け取り、自律走行台車1に、作業者Aのもとへ戻る自律走行を行う指示をする。つまり、作業者Bは、往路スイッチ13BのONを解除して、復路スイッチ13C(図1、図2参照)をONにする。
(5)作業者Bは、目標到達位置PT(荷物収集場所)で停止した自律走行台車1から荷物を受け取り、自律走行台車1に、作業者Aのもとへ戻る自律走行を行う指示をする。つまり、作業者Bは、往路スイッチ13BのONを解除して、復路スイッチ13C(図1、図2参照)をONにする。
(6)荷台3の荷物が無くなった自律走行台車1は、次の荷物を搬送するために、実際の指定エリア42R内の障害物を回避しながら、作業者Aのもとへと、例えば、走行ルートR2に沿って自律走行し、作業者Aから(無線タグTGから)所定範囲内に入ったところで停止する。
(7)作業者Aは、自律走行の指示を解除する。つまり、作業者Aは、復路スイッチ13CのONを解除する。そして、再度、上記の(1)に戻る。
(7)作業者Aは、自律走行の指示を解除する。つまり、作業者Aは、復路スイッチ13CのONを解除する。そして、再度、上記の(1)に戻る。
●[自律走行台車1のECU41の処理手順]
上記(1)〜(7)の自律走行台車1の利用方法を実現する、自律走行台車1のECU41の処理手順について図5乃至図9に基づいて説明する。尚、ECU41は、例えば、メインスイッチ13A(図1、図2参照)が操作されると、図5に示す処理を起動し、起動するとステップS11へと処理を進める。
上記(1)〜(7)の自律走行台車1の利用方法を実現する、自律走行台車1のECU41の処理手順について図5乃至図9に基づいて説明する。尚、ECU41は、例えば、メインスイッチ13A(図1、図2参照)が操作されると、図5に示す処理を起動し、起動するとステップS11へと処理を進める。
ステップS11において、ECU41は、記憶装置42に記憶されている指定エリア地図情報42Vを読み出し、読み出した指定エリア地図情報42V内に、目標到達位置PT(図4参照)が登録されているか否かを判定する。そして、目標到達位置PTが登録されていないと判定された場合には(S11:NO)、ECU41は、ステップS12に進む。ステップS12において、ECU41は、目標到達位置PTの登録を督促して、再度、ステップS11以降の処理を実行する。
例えば、ECU41は、タッチモニタ31(図1、図2参照)に指定エリア地図情報42Vを表示して、「所望する目標到達位置の場所をタッチしてください」と表示する。そして、ECU41は、タッチされた位置を読み込んで目標到達位置PTとして登録する。
一方、上記ステップS11で、目標到達位置PTが登録されていると判定された場合には(S11:YES)、ECU41は、ステップS13に進む。ステップS13において、ECU41は、往路スイッチ13B(図1、2参照)が、作業者A(図4参照)によってONされているか否かを判定する。そして、往路スイッチ13Bが、作業者AによってONされていると判定した場合には(S13:YES)、ECU41は、ステップS14に進む。
ステップS14において、ECU41は、LRF11からの検出情報に含まれている障害物位置と、記憶装置42に記憶されている指定エリア地図情報42Vと、に基づいて、実際の指定エリア42R内(及び、指定エリア地図情報42V内)における自律走行台車1の位置である現在位置P01を判定した後、ステップS15に進む。
例えば、図7に示すように、実際の指定エリア42R内にて自律走行台車1は、障害物検出平面領域11Aにて障害物を走査し、障害物位置11APを得る。ECU41は、パターンマッチング等を用いて、検出情報に含まれている障害物位置11AP(図7参照)と、記憶装置42から読み出した指定エリア地図情報42V(図4参照)と、を比較して、障害物位置11AP(図7参照)と一致する指定エリア地図情報(図4参照)中の位置を求め、求めた位置を現在位置と判定する。図7の例では、ECU41は、目印障害物M3Bを検出することで、図4に示す指定エリア地図情報42V内において、現在位置P01を判定する。
続いて、ステップS15において、ECU41は、図4に示すように、指定エリア地図情報42Vと、上記ステップS14で求めた現在位置P01と、指定エリア地図情報42V内に登録されている目標到達位置PTと、に基づいて、障害物を回避しながら現在位置P01から目標到達位置PTへと至る走行ルートR1を求め、記憶装置42に記憶した後、ステップS16に進む。ステップS16において、ECU41は、指定エリア地図情報42V内における現在位置P01が、目標到達位置PTに到達したか否か(目標到達位置PTから所定範囲内であるか否か)を判定する。
そして、指定エリア地図情報42V内における現在位置P01が、目標到達位置PTに到達したと判定した場合には(S16:YES)、ECU41は、ステップS17に進む。ステップS17において、ECU41は、右モータ35R及び左モータ35Lの駆動を停止して自律走行台車1の進行を停止させ、再度ステップS13以降の処理を実行する。尚、図4に示す作業者Bは、自律走行台車1が目標到達位置PTに到達して(当該ステップS17にて)停止した場合には、荷台3に載置された荷物を受け取り、往路スイッチ13BのONを解除して、復路スイッチ13CをONにする。
一方、上記ステップS16で指定エリア地図情報42V内における現在位置P01が、目標到達位置PTに到達していないと判定した場合には(S16:NO)、ECU41は、ステップS18に進む。ステップS18において、ECU41は、後述の「障害物検出処理」のサブ処理を実行した後、ステップS19に進む。ステップS19において、ECU41は、指定エリア地図情報42V内における現在位置P01を更新しながら、障害物を回避しつつ、走行ルートR1(図4参照)に沿って、右モータ35R及び左モータ35Lを制御して通常速度(例えば、時速約4km)で自律走行を行い、再度ステップS16以降の処理を実行する。
他方、上記ステップS13で往路スイッチ13Bが、作業者AによってONされていないと判定した場合、つまり、往路スイッチ13BのONが解除されていると判定した場合には(S13:NO)、ECU41は、ステップS20に進む。ステップS20において、ECU41は、復路スイッチ13C(図1、2参照)が、作業者B(図4参照)によってONされているか否かを判定する。そして、復路スイッチ13Cが、作業者BによってONされていると判定した場合には(S20:YES)、ECU41は、ステップS21に進む。
ステップS21において、ECU41は、後述の「障害物検出処理」のサブ処理を実行した後、ステップS22に進む。ステップS22において、ECU41は、記憶装置42に記憶している前回の走行ルートR1を読み出し、この走行ルートR1を逆方向にたどって、目標到達位置PTから上記ステップS14で求めた現在位置P01に至る走行ルートR2(図4参照)を求め、記憶装置42に記憶する。続いて、ECU41は、指定エリア地図情報42V内における現在位置P01を更新しながら、障害物を回避しつつ、走行ルートR2(図4参照)に沿って、右モータ35R及び左モータ35Lを制御して通常速度(例えば、時速約4km)で自律走行を行い、ステップS23に進む。
ステップS23において、ECU41は、無線タグTG(図4参照)を発見(検出)したか否かを判定する。そして、無線タグTGを発見(検出)していないと判定した場合には(S23:NO)、ECU41は、再度ステップS21以降の処理を実行する。尚、ECU41は、自律走行中に、アンテナ32(図1、2参照)を介して、無線タグTGに応答要求信号を無線で送信し、無線タグTGからの応答信号を無線で受信することで、無線タグTGを発見することができる。
一方、無線タグTGを発見(検出)したと判定した場合には(S23:YES)、ECU41は、ステップS24に進む。ステップS24において、ECU41は、無線タグTGからの電波強度等に基づいて、自律走行台車1の現在位置が、無線タグTGから所定範囲内(例えば、半径1[m]以内)であるか否かを判定する。そして、自律走行台車1の現在位置が、無線タグTGから所定範囲内でないと判定した場合には(S24:NO)、ECU41は、ステップS25に進む。
ステップS25において、ECU41は、後述の「障害物検出処理」のサブ処理を実行した後、ステップS26に進む。ステップS26において、ECU41は、発見した無線タグTGに向かって、指定エリア地図情報42V内における現在位置P01を更新しながら、障害物を回避しつつ、通常速度(例えば、時速約4km)で自律走行を行い、再度ステップS24以降の処理を実行する。
一方、自律走行台車1の現在位置が、無線タグTGから所定範囲内であると判定した場合には(S24:YES)、ECU41は、ステップS27に進む。ステップS27において、ECU41は、右モータ35R及び左モータ35Lの駆動を停止して自律走行台車1の進行を停止させ、再度ステップS13以降の処理を実行する。尚、図4に示す作業者Aは、自律走行台車1が自身のもとに戻ってきて(当該ステップS27にて)停止した場合には、復路スイッチ13CのONを解除する。
他方、上記ステップ20で復路スイッチ13Cが、作業者BによってONされていないと判定した場合、つまり、復路スイッチ13CのONが解除されていると判定した場合には(S20:NO)、ECU41は、上記ステップS24以降の処理を実行する。つまり、自律走行台車1は、無線タグTGから所定範囲内(例えば、半径1[m]以内)の位置に走行して、停止する。従って、無線タグTGを所持する作業者Aに追従して走行し、所定範囲内(例えば、半径1[m]以内)の位置に停止する。
これにより、図4に示す作業者Aは、目標到達位置PTへの搬送を所望する荷物を、各棚B3、B4から選別して、自身に追従している自律走行台車1の荷台3に載せていく。そして、作業者Aは、自律走行台車1に載せた荷物が適量になると、往路スイッチ13BをONにする。つまり、作業者Aは、自律走行台車1に、目標到達位置PT(荷物収集場所)へと自律走行を行う指示をする。その結果、自律走行車1は、再度、目標到達位置PT(荷物収集場所)へと自律走行を実行する。
●[障害物検出処理の詳細]
次に、上記ステップS18、ステップS21、及び、ステップS25でECU41が実行する「障害物検出処理」のサブ処理について図6、図8及び図9に基づいて説明する。
次に、上記ステップS18、ステップS21、及び、ステップS25でECU41が実行する「障害物検出処理」のサブ処理について図6、図8及び図9に基づいて説明する。
図6に示すように、先ず、ステップS101において、ECU41は、LRF11により、中心角240度の扇形の障害物検出平面領域11Aにおいて、レーザ光を所定ピッチ角度で走査する。そして、ECU41は、障害物検出平面領域11Aのうち、超音波検出装置12の超音波検出領域12Aを含むと共に、ボディ2の直径よりも左右方向両側に少し広い、自車両前方の扇形の検出平面領域11AXにおいて、レーザ光を所定ピッチ角度で走査した検出距離Liと角度θiの計測結果を検出情報として不図示のRAMに記憶する。従って、自律走行台車1の進行方向前方にレーザ光を反射する障害物がある場合には、この検出情報は、障害物の位置である障害物位置(Li、θi)を含んでいる。
例えば、図8に示すように、ECU41は、LRF11により、中心角240度の扇形の障害物検出平面領域11Aにおいて、例えば、所定の時間間隔毎に中心角0.25度の間隔(0.25度ピッチ)で、距離Lが約10mのレーザ光を走査する。そして、ECU41は、障害物検出平面領域11Aのうち、超音波検出装置12の超音波検出領域12Aよりも左右両側に少し広い、自車両前方の角度θaから角度θa+bまでの扇形の検出平面領域11AXにおいて、距離Lが約10mのレーザ光を0.25度ピッチで走査した検出距離Liと角度θiの計測結果(La、θa)〜(La+b、θa+b)を検出情報として不図示のRAMに記憶する。従って、レーザ光を反射する障害物51が、進行方向前方の検出平面領域11AXに位置している場合には、この検出情報に、レーザ光を反射する障害物51の位置である障害物位置(La+1、θa+1)が含まれている。
そして、ステップS102において、ECU11は、超音波検出装置12により、自車両前方における超音波検出領域12A内に位置する各障害物までの距離LSk(k=1〜n、nは障害物の個数を表す。)のうち、最も近い距離LSminを検出して、距離情報として不図示のRAMに記憶する。尚、超音波検出装置12の最長測定距離は、例えば、約5mで、LRF11のレーザ光の長さよりも短い距離に設定されている。例えば、LRF11のレーザ光の長さは約10mである。
例えば、図8に示すように、走行経路の外側の超音波検出領域12A内に、レーザ光を反射する障害物51が位置している場合には、ECU41は、超音波検出装置12により、障害物51までの距離LS1を検出する。そして、ECU41は、距離LS1を最も近い距離LSmin(距離情報)として不図示のRAMに記憶する。また、例えば、図9に示すように、走行経路の外側の超音波検出領域12A内に、レーザ光を反射する障害物51が位置している。また、走行経路の内側の超音波検出領域12A内に、レーザ光を反射しない透明なガラス板やポリカーボネート等の透明な樹脂板等の障害物52が、障害物51よりも手前側に位置している。この場合には、ECU41は、超音波検出装置12によって、障害物51までの距離LS1と、障害物52までの距離LS2のうち、近い方の距離L2を検出する。そして、ECU41は、距離L2を最も近い距離LSmin(距離情報)として不図示のRAMに記憶する。
続いて、ステップS103において、ECU41は、上記ステップS102で、障害物までの距離LSk((k=1〜n、nは障害物の個数を表す。)のうち、最も近い距離LSminをRAMに記憶しているか否かを判定する。そして、上記ステップS102で、障害物までの距離LSk((k=1〜n、nは障害物の個数を表す。)のうち、最も近い距離LSminをRAMに記憶していない、つまり、障害物が無いと判定した場合には(S103:NO)、ECU41は、後述のステップS110に進む。
一方、上記ステップS102で、障害物までの距離LSk((k=1〜n、nは障害物の個数を表す。)のうち、最も近い距離LSminをRAMに記憶している、つまり、障害物が有ると判定した場合には(S103:YES)、ECU41は、ステップS104に進む。
ステップS104において、ECU41は、上記ステップS101でRAMに記憶した自車両前方の扇形の検出平面領域11AXにおいて、LRF11によりレーザ光を所定ピッチ角度で走査した各検出距離Li(i=a〜a+b)の計測結果を順番に読み出す。そして、ECU41は、全ての検出距離Li(i=a〜a+b)のそれぞれについて、検出距離Liから超音波検出装置12の測定ばらつき(例えば、測定距離の偏差値である)αを減算した算出距離(Li−α)が、最も近い距離LSminよりも大きいか否かを判定する。尚、超音波検出装置12の測定ばらつき(例えば、測定距離の偏差値である)αは、不図示のROM又は記憶装置42に予め記憶されている。
そして、全ての検出距離Li(i=a〜a+b)のうち、検出距離Liから超音波検出装置12の測定ばらつき(例えば、測定距離の偏差値である)αを減算した算出距離(Li−α)が、最も近い距離LSmin以下になる検出距離Liがあると判定した場合には(S104:NO)、ECU41は、ステップS105に進む。つまり、ECU41は、超音波検出装置12で検出した最も近い距離LSminの障害物は、LRF11で検出可能な障害物であると判定して(S104:NO)、ステップS105に進む。
例えば、図8に示すように、走行経路の外側の超音波検出領域12A内に、レーザ光を反射する障害物51が位置している場合には、超音波検出装置12によって検出された障害物51までの距離LS1、つまり、最も近い距離LSminと、LRF11によって検出された障害物51までの検出距離La+1とは、ほぼ同じ長さである。従って、検出距離La+1から超音波検出装置12の測定ばらつき(例えば、測定距離の偏差値である)αを減算した算出距離(La+1−α)は、最も近い距離LSmin(距離LS1)以下になる。
従って、ECU41は、全ての検出距離Li(i=a〜a+b)のうち、最も近い距離LSmin以下になる検出距離La+1があると判定して(S104:NO)、つまり、障害物51の位置は、LRF11によって検出されていると判定して、ステップS105に進む。尚、超音波検出装置12の測定ばらつき(例えば、測定距離の偏差値である)αは、例えば、100mm程度である。また、LRF11の測定ばらつきは、例えば、数mm〜10mm程度である。
図6に示すように、ステップS105において、ECU41は、不図示のRAMから超音波有効フラグを読み出し、「OFF」に設定して再度、RAMに記憶した後、後述のステップS107に進む。尚、超音波有効フラグは、ECU41の起動時に「OFF」に設定されて、RAMに記憶される。
一方、上記S104で、全ての検出距離Li(i=a〜a+b)について、各検出距離Liから超音波検出装置12の測定ばらつき(例えば、測定距離の偏差値である)αを減算した算出距離(Li−α)が、最も近い距離LSminよりも大きいと判定した場合には(S104:YES)、ECU41は、ステップS106に進む。つまり、ECU41は、超音波検出装置12で検出した最も近い距離LSminの障害物は、LRF11によって検出できない障害物であると判定して(S104:YES)、ステップS106に進む。
例えば、図9に示すように、超音波検出領域12A内に、レーザ光を反射する障害物51と、障害物51の手前側に、レーザ光を反射しない透明なガラス又は透明な樹脂板等の障害物52が位置している場合には、上記の通り、ECU41は、超音波検出装置12によって、障害物51までの距離LS1と、障害物52までの距離LS2のうち、近い方の距離L2を検出する。
そして、ECU41は、距離L2を最も近い距離LSmin(距離情報)とする。この超音波検出装置12によって検出された障害物52までの最も近い距離LSmin(距離L2)は、LRF11によって検出された検出距離La+cよりも短い長さである。例えば、障害物距51までの離LS1は3mで、障害物52までの距離LS2は約1mであるため、超音波検出装置12は、最も近い距離LSminとして距離LS2を検出する。その結果、ECU41がRAMに記憶した最も近い距離LSminは、障害物52までの距離L2、つまり、約1mである。また、LRF11によって検出された検出距離La+1は約3mで、検出距離La+cは約10mである。
従って、ECU41は、全ての検出距離Li(i=a〜a+b)について、各検出距離Liから超音波検出装置12の測定ばらつき(例えば、測定距離の偏差値である)α(例えば、約100mmである)を減算した算出距離(Li−α)が、最も近い距離LSmin(距離L2)よりも大きいと判定して(S104:YES)、つまり、障害物52の位置は、LRF11によって検出されていないと判定して、ステップS106に進む。
図6に示すように、ステップS106において、ECU41は、不図示のRAMから超音波有効フラグを読み出し、「ON」に設定して再度、RAMに記憶した後、ステップS107に進む。
ステップS107において、ECU41は、不図示のRAMから超音波有効フラグを読み出し、「ON」に設定されているか否かを判定する。つまり、ECU41は、LRF11によって検出できない障害物が進行方向前方にあるか否かを判定する。そして、超音波有効フラグが「ON」に設定されていると判定した場合、つまり、LRF11によって検出できない障害物が進行方向前方にあると判定した場合には(S107:YES)、ECU41は、ステップS108に進む。
ステップS108において、ECU41は、超音波検出装置12により検出される最も近い障害物までの距離LSminが、予め設定された停止距離LSS(例えば、約50cmの距離である。)以下になると、右モータ35R及び左モータ35Lの駆動を停止して自律走行台車1の進行を停止させる。つまり、ECU41は、LRF11によって検出できない障害物の手前の停止位置まで走行して停止するように走行制御をする。
続いて、ステップS109において、ECU41は、タッチモニタ31に、LRF11で検出できない障害物が進行方向前方にある旨を表示すると共に、警告停止ボタンを表示する。また、同時に、ECU41は、タッチモニタ31に表示した警告停止ボタンが押下されるまで、音声出力装置33により、LRF11で検出できない障害物が進行方向前方にある旨の音声案内を行う。そして、タッチモニタ31に表示した警告停止ボタンが押下された場合には、ECU41は、音声出力装置33による音声案内を停止する。
尚、ステップS108において、ECU41は、指定エリア地図情報42Vに基づいて、進行方向前方にあるLRF11で検出できない障害物を回避できる走行ルートを設定できる場合には、回避走行ルートを再設定した後、ステップS109の処理を実行しないで、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻るように走行制御をしてもよい。或いは、ステップS109の処理を実行しないで、超音波検出装置12の測定結果に基づいて障害物との距離を一定に保ちながら、障害物の周囲を迂回するように走行する処理を実行し、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻るように走行制御をしてもよい。
一方、上記ステップ107で、超音波有効フラグが「OFF」に設定されていると判定した場合、つまり、LRF11によって検出できない障害物が進行方向前方に無いと判定した場合には(S107:NO)、ECU41は、ステップS110に進む。ステップS110において、ECU41は、進行方向前方にある障害物の位置である障害物位置をLRF11によって検出してRAMに記憶した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻る。
以上詳細に説明した通り、本実施形態に係る自律走行台車1では、ECU41は、自車両前方の扇形の検出平面領域11AXにおいて、LRF11によりレーザ光を所定ピッチ角度で走査して測定した全ての検出距離Li(i=a〜a+b)のそれぞれについて、検出距離Liから超音波検出装置12の測定ばらつき(例えば、測定距離の偏差値である)αを減算した算出距離(Li−α)を算出する。そして、ECU41は、全ての算出距離(Li−α)(i=a〜a+b)が、超音波検出装置12により検出した各障害物までの距離LSk(k=1〜n、nは障害物の個数)のうち、最も近い距離LSminよりも大きいか否かを判定する。
そして、全ての算出距離(Li−α)(i=a〜a+b)が、超音波検出装置12により検出した各障害物までの距離LSk(k=1〜n、nは障害物の個数)のうち、最も近い距離LSminよりも大きいと判定した場合には、ECU41は、LRF11によって検出できない透明なガラスや透明な樹脂で構成された障害物が進行方向前方にあると判定する。そして、ECU41は、超音波検出装置12により検出される最も近い障害物までの距離LSminが、予め設定された停止距離LSSになる停止位置まで走行した後、右モータ35R及び左モータ35Lの駆動を停止して自律走行台車1の進行を停止させる。
これにより、自律走行台車1は、LRF11で検出できない透明なガラスや透明な樹脂で構成された進行方向前方にある障害物を確実に検出して、超音波検出装置12により検出される最も近い障害物までの距離LSminに基づいて、正確な走行停止や回避動作をすることができる。
一方、全ての算出距離(Li−α)(i=a〜a+b)のうち、超音波検出装置12により検出される最も近い障害物までの距離LSmin以下の算出距離(Li−α)があると判定した場合には、ECU41は、進行方向前方に存在する障害物の位置である障害物位置をLRF11によって検出して自律走行を継続する。これにより、ECU41は、進行方向前方に存在するLRF11によって検出可能な障害物の位置を高精度に検出して走行制御をすることができる。
本発明の自律走行台車は、前記実施形態で説明した構成、構造、外観、形状、処理手順等に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々の変更、改良、追加、削除が可能である。尚、以下の説明において上記図1〜図9の前記実施形態に係る自律走行台車1等と同一符号は、前記実施形態に係る自律走行台車1等と同一あるいは相当部分を示すものである。
[他の第1実施形態]
(A)例えば、上記ステップS18、ステップS21及びステップS25で実行される「障害物検出処理」のサブ処理に替えて、図10に示す「障害物検出処理2」のサブ処理を実行するようにしてもよい。尚、超音波検出装置12は、計測した超音波の伝搬時間を用いて、自律走行台車1から超音波検出領域12A内の障害物までの距離を算出するが、算出した距離を含む距離情報をECU41に出力しない点で異なっている。
(A)例えば、上記ステップS18、ステップS21及びステップS25で実行される「障害物検出処理」のサブ処理に替えて、図10に示す「障害物検出処理2」のサブ処理を実行するようにしてもよい。尚、超音波検出装置12は、計測した超音波の伝搬時間を用いて、自律走行台車1から超音波検出領域12A内の障害物までの距離を算出するが、算出した距離を含む距離情報をECU41に出力しない点で異なっている。
但し、超音波検出装置12は、この算出した距離が予め設定されている設定距離LS以下(例えば、1m以下)になった場合に、障害物を検出している旨を表す「ON」信号をECU41に出力するように構成されている。また、超音波検出装置12は、この算出した距離が予め設定されている設定距離LSよりも大きい(例えば、1mよりも大きい)場合、若しくは、障害物を検出していない場合には、「OFF」信号をECU41に出力するように構成されている。
「障害物検出処理2」のサブ処理について図10に基づいて説明する。図10に示すように、ECU41は、先ず、上記ステップS101の処理を実行した後、ステップS201に進む。ステップS201において、ECU41は、超音波検出装置12から「ON」信号が入力されたか否かを判定する。そして、超音波検出装置12から「OFF」信号が入力されていると判定した場合には(S201:NO)、ECU41は、上記ステップS112の処理を実行した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻る。
つまり、ECU41は、進行方向前方の設定距離LS以内(例えば、1m以内)には、超音波検出装置12によって検出された障害物は無いと判定して(S201:NO)、進行方向前方にある障害物の位置である障害物位置をLRF11によって検出してRAMに記憶した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻る。
一方、超音波検出装置12から「ON」信号が入力されていると判定した場合には(S201:YES)、ECU41は、ステップS202に進む。つまり、ECU41は、進行方向前方の設定距離LS(例えば、1m以内)だけ離れた位置にある障害物が、超音波検出装置12によって検出されたと判定して(S201:YES)、ステップS202に進む。
ステップS202において、ECU41は、上記ステップS101で不図示のRAMに記憶した自車両前方の扇形の検出平面領域11AXにおいて、LRF11によりレーザ光を所定ピッチ角度で走査した各検出距離Li(i=a〜a+b)の計測結果を順番に読み出す。そして、ECU41は、全ての検出距離Li(i=a〜a+b)のそれぞれについて、検出距離Liから超音波検出装置12の測定ばらつき(例えば、測定距離の偏差値である)αを減算した算出距離(Li−α)が、設定距離LS(例えば、1m)よりも大きいか否かを判定する。
そして、全ての検出距離Li(i=a〜a+b)のうち、検出距離Liから超音波検出装置12の測定ばらつき(例えば、測定距離の偏差値である)αを減算した算出距離(Li−α)が、設定距離LS(例えば、1m)以下になる検出距離Liがあると判定した場合には(S202:NO)、ECU41は、ステップS203に進む。つまり、ECU41は、超音波検出装置12で検出した設定距離LS(例えば、1m以内)だけ離れた位置にある障害物は、LRF11で検出可能な障害物であると判定して(S202:NO)、ステップS203に進む。
ステップS203において、ECU41は、不図示のRAMから超音波有効フラグを読み出し、「OFF」に設定して再度、RAMに記憶した後、上記ステップS109以降の処理を実行するようにしてもよい。従って、ECU41は、進行方向前方にある障害物の位置である障害物位置をLRF11によって検出して検出情報をRAMに記憶した後(S109:NO→S112)、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻る。
一方、上記ステップS202で、全ての検出距離Li(i=a〜a+b)について、各検出距離Liから超音波検出装置12の測定ばらつき(例えば、測定距離の偏差値である)αを減算した算出距離(Li−α)が、設定距離LS(例えば、1m)よりも大きいと判定した場合には(S202:YES)、ECU41は、ステップS204に進む。つまり、ECU41は、超音波検出装置12で検出した設定距離LS(例えば、1m以内)だけ離れた位置にある障害物は、LRF11によって検出できない障害物であると判定して(S202:YES)、ステップS204に進む。
ステップS204において、ECU41は、不図示のRAMから超音波有効フラグを読み出し、「ON」に設定して再度、RAMに記憶した後、上記ステップS109の処理を実行するようにしてもよい。そして、超音波有効フラグが「ON」に設定されていると判定した場合、つまり、LRF11によって検出できない障害物が進行方向前方にあると判定した場合には(S109:YES)、ECU41は、ステップS205に進む。ステップS205において、ECU41は、右モータ35R及び左モータ35Lの駆動を停止して自律走行台車1の走行を停止させる。続いて、ECU41は、上記ステップS111の処理を実行するようにしてもよい。
尚、ステップS205において、ECU41は、指定エリア地図情報42Vに基づいて、進行方向前方にあるLRF11で検出できない障害物を回避できる走行ルートを設定できる場合には、回避走行ルートを再設定した後、ステップS111の処理を実行しないで、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻るようにしてもよい。
これにより、自律走行台車1は、予め設定された設定距離LSの範囲内において、レーザ光で検出できない透明なガラスや透明な樹脂等で構成された障害物を超音波検出装置12で確実に検出して、正確な走行停止や回避動作をすることができる。
[他の第2実施形態]
(B)また、例えば、図11に示すように、自律走行台車1のボディ2には、3個の超音波検出装置12をLRF11の下側の自律走行台車1の前面部の左右方向中央部と、その周方向両側の中心角約45度の各位置に配置するようにしてもよい。また、各駆動輪4R、4L及び各キャスタ輪5R、5Lに替えて、3つ又は4つのオムニホイールをそれぞれ電動モータで独立して駆動するように構成して配置し、各オムニホイールの回転方向及び回転速度を個別に調節し、ボディ2の向きを変えずに、前方、左右斜め前方向等の任意の方向に移動することができるように構成してもよい。
(B)また、例えば、図11に示すように、自律走行台車1のボディ2には、3個の超音波検出装置12をLRF11の下側の自律走行台車1の前面部の左右方向中央部と、その周方向両側の中心角約45度の各位置に配置するようにしてもよい。また、各駆動輪4R、4L及び各キャスタ輪5R、5Lに替えて、3つ又は4つのオムニホイールをそれぞれ電動モータで独立して駆動するように構成して配置し、各オムニホイールの回転方向及び回転速度を個別に調節し、ボディ2の向きを変えずに、前方、左右斜め前方向等の任意の方向に移動することができるように構成してもよい。
そして、図11に示すように、例えば、自律走行台車1が右斜め前方向へ移動する場合には、ECU41は、上記ステップS101〜ステップS106の処理を、先ず、LRF11の下側のボディ2の前面部の左右方向中央部に配置された超音波検出装置12の超音波検出領域12Aよりも左右両側に少し広い、自車両前方の角度θaから角度θa+bまでの扇形の検出平面領域11AX1において実行するようにしてもよい。
次に、ECU41は、上記ステップS101〜ステップS106の処理を、ボディ2の前面部の左右方向中央部よりも周方向右側に配置された超音波検出装置12の超音波検出領域12Bよりも左右両側に少し広い、自車両前方の角度θcから角度θc+dまでの扇形の検出平面領域11AX2において実行するようにしてもよい。その後、ECU41は、上記ステップS107〜ステップS110の処理を実行するように構成してもよい。
これにより、自律走行台車1は、ボディ2の向きを変えずに、前方、左右斜め前方向等の任意の方向に移動しても、LRF11と複数の超音波検出装置12によって、LRF11で検出できない透明なガラスや透明な樹脂で構成された進行方向前方に存在する障害物を確実に検出して、超音波検出装置12により検出した各障害物までの距離LSk(k=1〜n、nは障害物の個数を表す。)のうち、最も近い距離LSminに基づいて、正確な走行停止や回避動作をすることができる。また、ECU41は、進行方向前方に存在するLRF11によって検出可能な障害物の位置を高精度に検出して走行制御をすることができる。
1 自律走行台車
2 ボディ
11 レーザレンジファインダ(LRF)
11A 障害物検出平面領域
11AX、11AX1、11AX2 検出平面領域
12 超音波検出装置
12A、12B 超音波検出領域
33 音声出力装置
41 ECU
42 記憶装置
2 ボディ
11 レーザレンジファインダ(LRF)
11A 障害物検出平面領域
11AX、11AX1、11AX2 検出平面領域
12 超音波検出装置
12A、12B 超音波検出領域
33 音声出力装置
41 ECU
42 記憶装置
Claims (6)
- 移動経路に基づいて自律的に移動する自律走行台車において、
レーザ光を出射して障害物の位置を含む検出情報を取得して出力するレーザ障害物検出装置と、
超音波を発信して自車両から自車両周囲の障害物までの距離情報を取得して出力する超音波障害物検出装置と、
前記レーザ障害物検出装置から入力された前記検出情報と、前記超音波障害物検出装置から入力された前記距離情報とに基づいて、自律的に移動するように制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記レーザ障害物検出装置から入力された前記検出情報と、前記超音波障害物検出装置から入力された前記距離情報と、に基づいて、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されているか否かを判定する検出判定部と、
前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていると前記検出判定部が判定した場合には、前記レーザ障害物検出装置から入力された前記検出情報に基づいて走行制御をし、
一方、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていないと前記検出判定部が判定した場合には、前記超音波障害物検出装置から入力された前記距離情報に基づいて走行制御をする走行制御部と、
を有する、
自律走行台車。 - 請求項1に記載の自律走行台車において、
前記検出判定部は、
前記レーザ障害物検出装置から入力された前記検出情報に基づいて、自車両から進行方向前方における障害物までの第1距離を取得する第1距離取得部と、
前記超音波障害物検出装置から入力された前記距離情報に基づいて、自車両から進行方向前方における障害物までの第2距離を取得する第2距離取得部と、
所定の減算距離を予め記憶する記憶装置と、
前記第1距離から前記減算距離を減算した算出距離が、前記第2距離よりも大きい距離であるか否かを判定する第1距離判定部と、
を有し、
前記算出距離が前記第2距離よりも大きい距離であると前記第1距離判定部が判定した場合には、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていないと判定し、
一方、前記算出距離が前記第2距離以下の距離であると前記第1距離判定部が判定した場合には、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていると判定する、
自律走行台車。 - 請求項1に記載の自律走行台車において、
前記超音波障害物検出装置は、
前記距離情報に基づいて自車両から進行方向前方における障害物までの第2距離を取得し、前記第2距離が予め設定された設定距離以下になった場合に、前記距離情報に替えて障害物を検出した旨を表す障害物有り信号を出力し、一方、前記第2距離が前記設定距離よりも大きい場合には、前記距離情報に替えて障害物を検出していない旨を表す障害物無し信号を出力し、
前記検出判定部は、
前記レーザ障害物検出装置から入力された前記検出情報に基づいて、自車両より進行方向前方における障害物までの第1距離を取得する第1距離取得部と、
所定の減算距離を予め記憶する記憶装置と、
前記障害物有り信号が入力された場合に、前記第1距離から前記減算距離を減算した算出距離が、前記設定距離よりも大きい距離であるか否かを判定する第2距離判定部と、
を有し、
前記算出距離が前記設定距離よりも大きい距離であると前記第2距離判定部が判定した場合には、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていないと判定し、
一方、前記算出距離が前記設定距離以下の距離であると前記第2距離判定部が判定した場合には、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていると判定する、
自律走行台車。 - 請求項2又は請求項3に記載の自律走行台車において、
前記減算距離は、前記超音波障害物検出装置を介して取得される自車両から進行方向前方における障害物までの前記第2距離の測定ばらつきである、
自律走行台車。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の自律走行台車において、
前記レーザ障害物検出装置は、
レーザ光を走査させる2次元平面状で、前記超音波センサの検出エリアを含む障害物検出平面領域を有し、前記障害物検出平面領域内の障害物の位置である障害物位置を含む検出情報を取得して出力する、
自律走行台車。 - 移動経路に基づいて自律的に移動する自律走行台車の移動制御方法であって、
レーザ障害物検出装置によりレーザ光を出射して障害物の位置を含む検出情報を取得する検出情報取得工程と、
超音波センサによって自車両から自車両周囲の障害物までの距離情報を取得する距離情報取得工程と、
前記検出情報取得工程で取得した前記検出情報と、前記距離情報取得工程で取得した前記距離情報とに基づいて、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されているか否かを判定する検出判定工程と、
前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていると前記検出判定工程で判定した場合には、前記検出情報取得工程で取得した前記検出情報に基づいて走行制御をし、
一方、前記超音波障害物検出装置によって検出された障害物が、前記レーザ障害物検出装置によって検出されていないと前記検出判定工程で判定した場合には、前記距離情報取得工程で取得した前記距離情報に基づいて走行制御をする走行制御工程と、
を有する、
移動制御方法。
Priority Applications (3)
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