JP7151925B1 - 無人搬送車の制御方法、制御装置、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】後退を制御可能とする無人搬送車の制御方法、制御装置、及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】無人搬送車の駆動輪をコンピュータが制御する制御方法であって、被牽引車が、前記無人搬送車の進行方向に対して左右に回転可能に連結軸で連結されており、前記コンピュータは、後退指示を受けた場合、前記連結軸における前記被牽引車の連結角度を設定し、設定した連結角度を保ちつつ前記無人搬送車を後退させるための前記駆動輪の左右の回転量を算出し、算出した回転量に基づき前記駆動輪を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、被牽引車を牽引する無人搬送車の制御方法、制御装置、及びコンピュータプログラムに関する。

工場などの生産現場にて、材料、部品、完成品等の物品を搬送する無人搬送車（Automatic Guided Vehicle等）が普及している。無人搬送車は、物品を載せる台を自装置で有して搬送するタイプ、物品が載置されたカゴを下からリフトアップし搬送するタイプ、物品を入れるカゴ車（被牽引車）を牽引するタイプを含む様々なタイプを有する。

特許文献１には、牽引の際の制御方法が開示されている。特許文献１では、牽引車の後方に向けて設けたカメラを用い、被牽引車の被連結部材に付されたマーカを撮影した画像から連結部分の折れ角（連結角度）を算出している。特許文献１に開示されている牽引車と被牽引車との間の連結部分は、牽引車の後方に突出させた棒状の連結部材の先端に鉛直方向に設けられた連結軸と、被牽引車の前方に突出させた棒状の連結部材の先端に鉛直方向に設けた連結孔とを係合させて連結される。

牽引タイプの無人搬送車では、特定のラインが付された床面を撮像し、撮像画像に基づきラインに沿って走行する制御が実施される。前進時には、被牽引車が自然と無人搬送車に追随して走行する一方で、後進時には、駆動輪は無人搬送車のみにあるため、連結部分における折れ角が大きくなりやすく、限界に到達すると、それ以上後退を継続できなくなる等、制御が困難である。したがって、被牽引車を連結した無人搬送車の後退は、特許文献２のように、無人搬送車が被牽引車の下に潜り込み、リフトアップする、といった方法が採用される。

特開２０１９－１９９１５０号公報 特開平６－１３５３２１号公報

作業者の補助なしに、無人搬送車を目的位置で自動的に被牽引車と連結させ、あるいは、自動的に被牽引車を切り離させるように制御するには、無人搬送車の後進が必要になる。特定のラインに沿って前進のみで走行する無人搬送車が、特定の位置で被牽引車を切り離すと、後続の無人搬送車の走行の妨げになるためである。しかしながら、引用文献２のような後進時にはリフトアップと限定すると、被牽引車の形状、重さが限定的となる。無人搬送車と被牽引車とを連結したまま、被牽引車の自動連結及び自動連結解除を実現するためには、後進時の制御方法が課題になる。

特許文献１は、無人搬送車ではなく、人間が牽引車を運転することを前提としているので、運転者が連結部分の連結角度を認識することで後進時の運転精度を向上させることができるが、どのように制御すべきか、運転者の技術による。

無人搬送車は、前進動作時では初期の連結部分の連結角度が走行により維持又は収束する傾向にあるが、後進動作時では初期の連結角度が維持又は発散する傾向にある。したがって、後進動作においては連結角度を発散させない制御を実現することが課題になる。

無人搬送車が直進軌道上を後進する場合は、連結部分の連結角度を単純にゼロに維持するだけでよいが、定められた円弧軌道上を後進する場合は無人搬送車及び被牽引車の寸法から幾何学的に算出可能な一定の連結角度を維持する制御が必要である。連結角度を維持するためには、目標の連結角度と実際の連結角度の偏差を補正する制御が必要となる。また、後進走行距離が長い場合や、高い位置精度が求められる場合には、路面の歪みや外力等の外乱が連結角度に影響するため、連結角度を維持するのみでは目標軌道から離脱する可能性が高い。目標軌道と実際の走行軌道との偏差を補正する制御も必要となる。

本発明は、斯かる事情を鑑みてなされたものであり、後退を制御可能とする無人搬送車の制御方法、制御装置、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本開示の一実施形態の無人搬送車の制御方法は、無人搬送車の駆動輪をコンピュータが制御する制御方法であって、被牽引車が、前記無人搬送車の進行方向に対して左右に回転可能に連結軸で連結されており、前記コンピュータは、後退指示を受けた場合、前記連結軸における前記被牽引車の連結角度を設定し、設定した連結角度に基づき前記無人搬送車を後退させるための前記駆動輪の左右の回転量を算出し、算出した回転量に基づき前記駆動輪を制御する。

本開示の一実施形態の無人搬送車の制御装置は、無人搬送車の駆動輪をコンピュータが制御する制御部を備える制御装置であって、被牽引車が、前記無人搬送車の進行方向に対して左右に回転可能に連結軸で連結されており、前記制御部は、後退指示を受けた場合、前記連結軸における前記被牽引車の連結角度を設定し、設定した連結角度に基づき前記無人搬送車を後退させるための前記駆動輪の左右の回転量を算出し、算出した回転量に基づき前記駆動輪を制御する。

本開示の一実施形態のコンピュータプログラムは、無人搬送車の駆動輪を制御するコンピュータに、被牽引車が、進行方向に対して左右に回転可能に連結軸で連結されている状態での制御処理を実行させるコンピュータプログラムであって、前記コンピュータに、後退指示を受けた場合、前記連結軸における前記被牽引車の連結角度を設定し、設定した連結角度に基づき前記無人搬送車を後退させるための前記駆動輪の左右の回転量を算出し、算出した回転量に基づき前記駆動輪を制御する制御信号を出力する処理を実行させる。

本開示の無人搬送車の制御方法、制御装置及びコンピュータプログラムでは、コンピュータが、被牽引車が連結軸に回転可能に連結された無人搬送車を後退させる場合、連結角度に基づき後退させるための駆動輪の速度（回転速度）を算出して制御する。連結角度が所定の大きさを超えないように制御されるか、特定の角度に保たれることにより、被牽引車と無人搬送車との間が過度に大きく折れ曲がって後退できなくなる事態や、被牽引車が蛇行してしまう事態を回避して後退を自動制御することが可能となる。

本開示の一実施形態の無人搬送車の制御方法では、前記コンピュータは、前記無人搬送車の後方を撮像する撮像部から撮像画像を取得し、取得した撮像画像に基づき、前記被牽引車の直線又は曲線を含む目標軌道と前記被牽引車との偏差を算出し、予め偏差の大きさに応じて記憶部に記憶してある連結角度の修正値の上限値から、算出した偏差に対応する上限値を読み出し、連結角度の範囲を、前記上限値を超えない範囲で設定する。

本開示の無人搬送車の制御方法では、被牽引車を連結させた無人搬送車が、撮像画像内に対する認識処理によって特定の目標軌道上を後退していく場合に、目標軌道に対する被牽引車の偏差が大きい場合と、偏差が小さい場合とでは、目標軌道へ戻すための連結角度の調整範囲に異なる上限を設け、被牽引車が蛇行して目標軌道に収束しない事態を回避することが可能になる。

本開示の一実施形態の無人搬送車の制御方法では、前記コンピュータは、前記連結角度を以下の式（１）から（３）により導出して設定する。
角度ＰＯＲ＝φ２＝ａｒｃＴＡＮ（Ｌ２／ｒ２）…（１）
半径ｒ＝ｒ２／ＣＯＳφ２…（２）
θ＝ａｒｃＳＩＮ（Ｌ１／ｒ）＋ａｒｃＳＩＮ（Ｌ２／ｒ）…（３）
Ｏ：無人搬送車の駆動輪の回転軸の延長線と被牽引車の駆動輪の回転軸の延長線とが
交差する点
Ｐ：連結軸の中心点
Ｑ：無人搬送車の駆動輪の回転軸の中心点
Ｒ：被牽引車の固定輪の回転軸の中心点
Ｌ１：線分Ｐ－Ｑの長さ
Ｌ２：線分Ｐ－Ｒの長さ
ｒ：点Ｏを中心とする点Ｐの回転半径
ｒ２：点Ｏを中心とする点Ｒの回転半径
θ：連結角度（無人搬送車の進行方向と被牽引車の進行方向との偏差）

本開示の無人搬送車の制御方法では、被牽引車、無人搬送車、及び連結軸間の連結角度と、無人搬送車及び被牽引車の軌道との関係を表す式（１）から式（３）により、被牽引車及び無人搬送車の寸法データを用いて連結角度を設定可能である。

本開示の一実施形態の無人搬送車の制御方法では、前記コンピュータは、連結軸における前記連結角度を測定するセンサを用い、前記センサにより測定された実際の連結角度と、前記式（１）から式（３）に基づいて前記被牽引車の軌道を導出する。

本開示の無人搬送車の制御方法では、被牽引車及び無人搬送車の寸法データを用い、目標軌道に沿うための連結角度を算出することが可能である。

本開示の一実施形態の無人搬送車の制御方法では、前記コンピュータは、予め被牽引車を識別する識別データに対応付けて前記被牽引車の寸法データを記憶しておき、連結された被牽引車の識別データに対応する寸法データを読み出し、寸法データに含まれる長さＬ２を前記式（１）から（３）で用いて前記連結角度を算出する。

本開示の無人搬送車の制御方法では、被牽引車及び無人搬送車の寸法データと、その時点における連結角度により、被牽引車の軌道を算出することができる。

本開示の一実施形態の無人搬送車の制御方法では、前記コンピュータは、無人搬送車の後部に前記連結軸を介して接続され、前記被牽引車と係合する係合部を有して連結する連結装置に設けられている。

本開示の無人搬送車の制御方法は、無人搬送車に取り付けられていて、被牽引車と係合持してこれを無人搬送車に連結させる連結装置が実施し、無人搬送車の駆動輪を制御してもよいし、無人搬送車の駆動輪の制御部自体が実施してもよい。

本開示によれば、無人搬送車と被牽引車とを連結させたままで、折れ角が限界まで至ることを回避しながら後退を制御可能となる。

本開示の無人搬送車、連結装置及び被牽引車の略示側面図である。 無人搬送車及び連結装置の略示斜視図である。 無人搬送車及び連結装置の構成を示すブロック図である。 被牽引車Ｔを牽引した状態の無人搬送車Ｖの走行制御の概要図である。 連結装置による後退制御手順の一例を示すフローチャートである。 偏差と連結角度の修正値の上限値との対応関係を示す図である。 無人搬送車Ｖの位置のラインＬからの偏差（位置）の時間推移を示すグラフである。 連結装置による走行制御の概要図を示す。 第２実施形態の無人搬送車及び連結装置の構成を示すブロック図である。 寸法データの概要図である。 第２実施形態における無人搬送車の走行例を示す図である。 第２実施形態の連結装置の制御部による制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 決定される目標軌跡の一例を示す図である。 連結角度の制御の一例を示す図である。

本開示をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の無人搬送車Ｖ、連結装置１及び被牽引車Ｔの略示側面図であり、図２は、無人搬送車Ｖ及び連結装置１の略示斜視図である。

無人搬送車Ｖは、図１及び図２に示すように、車体２１及び車輪２２を有する。無人搬送車Ｖの車体２１は、略直方体状であって、後部に対応する面に傾斜面を有する形状を持つ。車体２１は、後方に延びる一組の連結部材２３を有する。連結部材２３は、無人搬送車Ｖの高さ方向（鉛直方向）に沿う連結軸２３１を有している。車体２１の底部２１１には、１つの前輪２２１及び２つの後輪２２２（一方の図示を省略）が設けられている。無人搬送車Ｖは、制御部の制御により後輪２２２を駆動輪として駆動させる。

連結装置１は、基体１０、連結部１１、係合部１２及び撮像部１３を備える。基体１０は、扁平な直方体状の筐体を有して内部に制御部１００（図３参照）を収容する。連結装置１は、筐体の一広面に固定された連結部１１により無人搬送車Ｖの後部の連結部材２３に係合するように連結可能である。連結部１１は、無人搬送車Ｖの進行方向に対して左右に回転可能に連結する。例えば連結部１１は、無人搬送車Ｖの連結部材２３の鉛直方向の連結軸２３１に対して嵌合する連結孔を有する１組の連結具で構成される。連結部１１の連結孔は、基体１０の筐体の広面の長辺方向と平行な軸方向を持つように設けられている。

連結装置１は、図２に示すように、無人搬送車Ｖの連結軸２３１に、連結具１１１の連結孔を通して無人搬送車Ｖに連結する。連結部１１は、無人搬送車Ｖの連結軸２３１と連結孔との間の回転量を測定するエンコーダ１１２を含む。エンコーダ１１２は例えば、磁気式アブソリュートエンコーダを用いる。エンコーダ１１２は、基体１０内に設けられた制御部１００へ回転量に対応する信号を出力する。

係合部１２は、基体１０の他広面に、その広面の長辺方向に沿って直線運動をする第１アクチュエータ１２１と、広面に垂直な方向（進行方向）に沿って直線運動する第２アクチュエータ１２２と備える。第２アクチュエータ１２２は、第１アクチュエータ１２１から立設されており、その立設方向に移動可能なロッド１２３と、ロッド１２３のガイド１２４とを備える。係合部１２は、ロッド１２３に固定されたグリップ板１２５と、ロッド１２３の基端に設けられたグリップ板１２６とによって、対象物を外側から掴んで被牽引車Ｔと係合できる。

撮像部１３は、直方体状の本体の端面の一方、即ち、無人搬送車Ｖの走行方向において後方に向けて撮像するように取り付けられている。撮像部１３は複数の撮像部で構成されていてもよい。撮像部１３は、図１及び図２に示した箇所のみならず、下部から後方を望むように設けられた他の撮像部を含んでもよい。

被牽引車Ｔは、Ｌ字アングルを矩形に組んだフレームＴ１と、フレームＴ１の下部に設けられた車輪Ｔ２と、フレームＴ１上に固定されるカゴＴ３とを有する。カゴＴ３は、各側面に、落下防止のための金網を有しているが、これに限らない。被牽引車Ｔは、その他、車輪Ｔ２を有して所謂カゴ車と呼ばれるものであれば、特に限定されない。

第１実施形態の連結装置１は、後部に連結軸２３１を有する無人搬送車Ｖであれば、取り付け可能である。そして連結装置１は、無人搬送車Ｖの走行を制御する制御部と通信接続し、基体１０内部に設けられた制御部における制御処理により、無人搬送車Ｖから後輪２２２の駆動制御の権利を取得してこれを駆動して後退する。更に連結装置１は、図１に示すように被牽引車Ｔに近づくと、第１アクチュエータ１２１及び第２アクチュエータ１２２を制御して、被牽引車ＴのフレームＴ１の内、進行方向に対して垂直方向の横架材を、下からグリップ板１２５及びグリップ板１２６によって把持するように係合して連結する。係合の方法はこれに限られない。

なお、連結装置１は、連結部材２３及び連結軸２３１を連結装置１側に有する構造でもよい。その場合は、後部に連結部２３１を有さない無人搬送車Ｖであっても、無人搬送車Ｖ後部に連結装置１の一部である連結部材２３を固定できる構造があれば、連結装置１を取り付け可能である。

以下に、連結装置１の制御部１００における制御処理の内容を説明する。図３は、無人搬送車Ｖ及び連結装置１の構成を示すブロック図である。

無人搬送車Ｖは、車体２１内部に、後輪駆動部２２０と、後輪駆動部２２０を制御する制御部２００とを備える。無人搬送車Ｖは、車体２１内部に、走行時に床面を撮像範囲に含んで進行方向を撮像できる撮像部２０１を備える。制御部２００は、後輪駆動部２２０及び撮像部２０１と接続されており、撮像部２０１により撮像された画像を画像処理して得られる情報に基づき、後輪２２２の左右の車輪それぞれの速度（回転量）を指定して後輪駆動部２２０を制御する。

制御部２００は、連結装置１と無人搬送車Ｖとの間の連結部１１における連結軸２３１と連結孔との間の回転量（連結部１１の連結具と連結部材２３との間の角度）を測定するエンコーダ１１２から回転量のデータを取得して制御を実行してもよい。

連結装置１は、基体１０内に制御部１００を備える。制御部１００は、マイクロコントローラであり、プロセッサ１０１、メモリ１０２及び入出力部１０３を備える。

プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit ）等のプロセッサを用いる。メモリ１０２は、不揮発性メモリである。メモリ１０２には、制御プログラム１Ｐ及び角度データが記憶されている。角度データは、後述する偏差に応じた連結角度修正値の上限値のデータである。角度データは、図示しない通信媒体を介して制御部１００が取得したデータであってもよい。制御部１００は、その他、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ、タイマ、各種センサ等を含んでもよい。

入出力部１０３は、マイクロコントローラの入出力インタフェースである。プロセッサ０１は、入出力部１０３を介して撮像部１３からの画像信号を取得し、第１アクチュエータ１２１の駆動回路１２０１、及び第２アクチュエータ１２２の駆動回路１２０２へ、制御信号を出力する。入出力部１０３は、エンコーダ１１２とも接続されており、プロセッサ１０１は、エンコーダ１１２から出力される回転量に対応する信号を取得する。入出力部１０３は、無人搬送車Ｖの制御部２００とも接続されており、プロセッサ１０１は、制御部２００との間でデータの受け渡しが可能である。

無人搬送車Ｖは前進時、基本的には、床面に付された特定の色のラインＬに沿って自動的に走行する。無人搬送車Ｖは、車体２１に床面に向けて設けられた撮像部２０１で撮影した画像からラインＬの範囲を認識し、無人搬送車Ｖの位置とラインＬとの間の偏差をゼロに近づけるように、後輪２２２の左右の速度（回転量）をそれぞれ制御する。第１実施形態において無人搬送車Ｖは後進の際も、連結装置１の制御により、後方を撮影する撮像部１３又は他の撮像部を用いて、進行方向のラインＬに沿うように走行する。

図４は、被牽引車Ｔを牽引した状態の無人搬送車Ｖの走行制御の概要図である。図４の概要図は、一般的な走行制御の例を示す。図４Ａから図４Ｅの順に、ラインＬに沿って後退する様子を示す。なお、図４Ａから図４Ｅは、説明を簡単とするために、被牽引車ＴとラインＬとの間の距離を大きく設けて図示している。図４Ａは、無人搬送車Ｖの連結部材２３と連結装置１の連結部１１とは直線上に沿う状態であって、連結角度θは０（ゼロ）度の状態である。後退時には、連結装置１の制御により、連結装置１の連結部１１と、無人搬送車Ｖの連結部材２３との間の連結角度θを、図４Ｂに示すように大きめに決定する。被牽引車ＴがラインＬに近づくと、連結装置１は、図４Ｃに示すように、連結角度θを戻して小さくする。被牽引車ＴがラインＬ上に乗ると、連結装置１は、図４Ｄに示すように連結角度θを反対側に設定する。これにより、図４Ｅに示すように、無人搬送車Ｖと被牽引車Ｔとの両方がラインＬ上に乗り始める。

図４に示した制御において、図４Ｂに示した連結角度を、大きく設定し過ぎると、被牽引車Ｔと無人搬送車Ｖとが接触してしまう事態や、無人搬送車Ｖの位置とラインＬとの間の偏差が大きくなったり小さくなったり収束しない事態となる可能性が高い。そこで、第１実施形態の無人搬送車Ｖ及び連結装置１は、被牽引車Ｔを牽引している状態で後退する際の制御として、連結角度θを過度に大きく設定しないように以下のように制御する。以下、被牽引車Ｔを牽引している状態の無人搬送車Ｖの後退時の制御についてフローチャートを参照して説明する。

なお、以下に示す処理では、図中に示す、被牽引車Ｔからの目標軌道であるラインＬに対する位置偏差ｄｘ、被牽引車Ｔの進行方向とラインＬとの間の角度偏差ｄθを用いる。

図５は、連結装置１による後退制御手順の一例を示すフローチャートである。連結装置１は、無人搬送車Ｖに取り付けられ、且つ、被牽引車Ｔと連結している状態で、無人搬送車Ｖの制御部２００との間でデータの授受をしつつ、以下の処理を実行する。

連結装置１の制御部１００は、プロセッサ１０１の処理により、無人搬送車Ｖの制御部２００から、後退指示を受けたか否かを判断する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１において、無人搬送車Ｖの制御部２００は、連結された被牽引車Ｔを先頭として後退する場所に到達した場合、連結装置１の制御部１００へ後退指示を送信する。

後退指示を受けていないと判断した場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、制御部１００は、処理をステップＳ１０１へ戻し、後退の指示を受けたと判断するまで待機する。制御部１００は、後退指示を受けたと判断した場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、無人搬送車Ｖから後輪２２２の後輪駆動部２２０の制御権を取得する（ステップＳ１０２）。以後、制御権を手放すまでは、制御部１００からの制御信号により、後輪２２２が制御され、被牽引車Ｔ及び連結装置１側が前方となって無人搬送車Ｖが移動する。

制御部１００は、走行経路情報を取得し、基準角度を算出する（ステップＳ１０３）。基準角度は、走行する経路（直線、曲線）上での走行の際の連結角度の基準となる。制御部１００は、無人搬送車Ｖの制御部２００から基準角度を取得してもよいし、目標軌道から所定のアルゴリズムにより算出してもよい。

制御部１００は、無人搬送車Ｖの後方、即ち後退中の前方を撮影する撮像部１３からの画像を取得し（ステップＳ１０４）、取得した画像に基づき、被牽引車Ｔと、目標軌道との間の位置偏差ｄｘ及び角度偏差ｄθを算出する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５において制御部１００は、被牽引車Ｔの固定輪の両輪の間の中間位置と、ラインＬとの距離を、位置偏差ｄｘとして算出し、ラインＬと平行な線と、被牽引車Ｔの中心線との偏差（角度）を角度偏差ｄθとして算出する。制御部１００は、目標軌道が曲線の場合、撮像部１３から取得される画像に写る目標軌道の接線と、被牽引車Ｔの中心線との角度を角度偏差ｄθとして算出する。

制御部１００は、ステップＳ１０５で算出した位置偏差ｄｘ及び角度偏差ｄθに対応する、連結角度修正値の上限値を読み出す（ステップＳ１０６）。偏差が小さい場合、連結角度修正値の上限値は小さく、偏差が大きい場合、連結角度修正値の上限値は大きい（図６参照）。

制御部１００は、ステップＳ１０６で読み出した上限値を用いて連結角度の許容範囲を設定する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７において制御部１００は、連結角度の許容範囲を以下のように設定する。
許容範囲＝基準角度±連結角度修正値の上限値

制御部１００は、エンコーダ１１２からその時点における実連結角度を取得する（ステップＳ１０８）。制御部１００は、取得したその時点における実連結角度が、ステップＳ１０７で設定した連結角度の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ１０９）。

許容範囲内にあると判断された場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、制御部１００は、ステップＳ１０５で算出された偏差を減少させるように後輪２２２の左右の速度（回転量）を算出し（ステップＳ１１０）、後輪駆動部２２０へ左右の速度を示す制御信号を出力する（ステップＳ１１１）。

制御部１００は、無人搬送車Ｖ及び被牽引車Ｔが目標位置に到達したか否かを判断する（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１２において制御部１００は、撮像部１３にて目標のマーカ等を撮像できたか否かによって判断してもよいし、他の方法で判断してもよい。

無人搬送車Ｖ及び被牽引車Ｔが目標位置に到達したと判断した場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、制御部１００は、停止するように後輪駆動部２２０へ制御信号を出力する（ステップＳ１１３）。制御部１００は、無人搬送車Ｖへ後輪駆動部２２０の制御権を返し（ステップＳ１１４）、後退制御を終了する。

ステップＳ１０９において、連結角度が、連結角度の許容範囲内にないと判断された場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、制御部１００は、連結角度がその許容範囲内となるための後輪２２２の左右の速度（回転量）を算出し（ステップＳ１１５）、処理をステップＳ１１１へ進める。

ステップＳ１１２において、目標位置に到達していないと判断された場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、制御部１００は、処理をステップＳ１０４へ戻す。

図６は、偏差と連結角度の修正値の上限値との対応関係を示す図である。図６では、右側に偏差ｄｘの大きさを示し、左側に、各々の偏差ｄｘの範囲に対応する連結角度の許容範囲を示す。図６に示すように、目標位置であるラインＬまでの位置偏差ｄｘの範囲毎に、連結角度の上限値が設定されている。図６の例では、位置偏差ｄｘが第１所定値以下である場合は、連結角度の修正値の上限値はα度、位置偏差ｄｘが第１所定値超過であって第２所定値以下である場合は、連結角度の修正値の上限値はβ度、位置偏差ｄｘが第２所定値超過であって第３所定値以下である場合は、連結角度の修正値の上限値はγ度に設定されている。位置偏差ｄｘが第３所定値超過の場合、連結角度の修正値の上限値はγ度に設定される。角度偏差ｄθについても同様に図６に示したような対応関係が記憶されていてもよいし、位置偏差ｄｘ及び角度偏差ｄθの両方の範囲に対応付けて、上限値が記憶されていてもよい。

図７は、無人搬送車Ｖの位置のラインＬからの偏差（位置）の時間推移を示すグラフである。図７は、図５のフローチャートに示した処理手順により上限値を設定した場合の偏差ｄの推移を実線で示し、上限値を設定しない場合の位置偏差ｄｘの推移を破線で示す。図７に示すように、図５のフローチャートに示した上限値を設定した制御によって、被牽引車ＴとラインＬとの間の位置偏差ｄｘは、収束しやすい。

上述の処理により、図７に示すように、無人搬送車Ｖの駆動輪２２２の位置は、時間に応じて小さくなり、ラインＬ上に乗る。これにより、無人搬送車Ｖの駆動輪２２２の位置と、ラインＬとの間の偏差が大きいほどに、連結角度を大きくしてラインＬへより早く戻りつつ、限界まで連結角度を折り、戻し角度も大きくして連結角度が収束しない状態に陥ることを回避させることができる。

図８は、連結装置１による走行制御の概要図を示す。図８では、被牽引車Ｔと連結された無人搬送車Ｖを、曲線ラインＬに沿って後退させる様子を示す。図８では、上部から時計回りに順に動いていく様子を示す。図８Ａの状態で、連結装置１の制御部１００は、曲線ラインＬに沿って走行するための基準角度を算出する。例えば制御部１００は、所定のＲ曲線を更新する際の基準角度を設定する。図８Ｂの状態で、制御部１００は、基準角度を目標にして連結角度θが作られている。図８Ｂの状態では比較的大きな連結角度θが作られている。被牽引車ＴとラインＬとの位置偏差ｄｘが比較的大きいため、連結角度θが大きくなっても許容されている。連結装置１の制御部１００は、連結角度θが許容範囲内を維持するように、駆動輪２２２を制御して後進させる。図８Ｃの状態では、制御部１００は、位置偏差ｄｘが小さく、制御部１００は角度を小さく戻しつつ、図８Ｄの状態では更に角度を小さくしている。これにより、被牽引車Ｔは曲線ラインＬ上に乗って後進する。

（第２実施形態）
第２実施形態では、連結装置１による後退制御のうち、Ｓ１０５における目標の連結角度の算出をより精度よく実行する。図９は、第２実施形態の無人搬送車Ｖ及び連結装置１の構成を示すブロック図である。第２実施形態の無人搬送車Ｖ、連結装置１及び被牽引車Ｔの構成は、以下に示す寸法データ（幾何学データ）を用いることと、目標連結角の算出方法の詳細な手順以外は、第１実施形態の構成と同様である。したがって、共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

第２実施形態では、被牽引車Ｔの識別データを取得するための取得部１４が連結装置１に設けられている。取得部１４は、無人搬送車Ｖの走行方向における後方を撮影する撮像部であって、被牽引車Ｔに貼付された二次元コード、バーコード等から識別データを取得するものであってもよいし、ＲＦＩＤ等で近距離無線によって被牽引車Ｔに取り付けられたタグから識別データを取得するものであってもよい。

また第２実施形態では、図９に示すように、目標連結角を算出するために、メモリ１０２に、無人搬送車Ｖの寸法データと、被牽引車Ｔの識別データに対応付けて寸法データとを含む寸法データが記憶されている。図１０は、寸法データの概要図である。無人搬送車Ｖの寸法データは、無人搬送車Ｖを上方から見た場合の駆動輪である左右の後輪２２２の軸中心を結ぶ線分ＶＬの中心点Ｑを基準として、後輪２２２の幅Ｗ１、中心点Ｑと連結軸２３１の中心点Ｐまでの長さＬ１を含む。被牽引車Ｔの寸法データは同様にして牽引される場合の後輪の軸中心を結ぶ線分ＴＬの中心点Ｒを基準として、後輪の幅Ｗ２、中心点Ｒと、連結装置１を介して接続された場合の無人搬送車Ｖの連結部材２３の連結軸２３１の中心点Ｐまでの長さＬ２を含む。

寸法データを用いた連結装置１による制御処理について説明する。図１１は、第２実施形態における無人搬送車Ｖの走行例を示す図である。無人搬送車Ｖは、図１１に示すように、床面に付された環状の特定の色のラインＬに沿って自動的に走行する。被牽引車Ｔと連結した無人搬送車Ｖは、ラインＬに沿って目的地の特定のエリアＢへ向かう。特定のエリアＢは、被牽引車Ｔに載せられている物品を必要とする現場付近で、被牽引車Ｔを停めておくエリアである。特定のエリアＢは、図１１に示すように、特定の色、模様、光彩等のラインで区切られた駐車スペースである。無人搬送車Ｖ及び連結装置１は、特定のエリアＢ付近の特定ポイントに到着すると、駐車スペースに被牽引車Ｔを収容させるために後退で被牽引車Ｔを押し込むように駆動輪２２２及び連結角度を制御する。駐車スペース内に被牽引車Ｔが収まったことを確認すると、無人搬送車Ｖ及び連結装置１は、被牽引車Ｔとの連結を解除し、前進でラインＬへ向かい、ラインＬ上に戻ってラインＬ上の巡回を再開する。

図１１に示す走行例において、駐車スペースに被牽引車Ｔを収容させるために後退で被牽引車Ｔを押すように、駆動輪２２２及び連結角度を制御する際の処理手順についてフローチャートを参照して説明する。

図１２は、第２実施形態の連結装置１の制御部１００による制御処理手順の一例を示すフローチャートである。連結装置１は、無人搬送車Ｖに取り付けられ、且つ、被牽引車Ｔと連結している状態で、無人搬送車Ｖの制御部２００との間でデータの授受をしつつ、以下の処理を実行する。

連結装置１の制御部１００は、プロセッサ１０１の処理により、無人搬送車Ｖの制御部２００から、後退指示を受けたか否かを判断する（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１において、無人搬送車Ｖの制御部２００は、図１１に示した経路において特定のエリアＢ付近の特定ポイント（エリアＢを通過したポイント）に到着すると停止し、被牽引車Ｔを駐車スペースに押し込むように、連結装置１の制御部１００へ後退指示を送信する。

後退指示を受けていないと判断した場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、制御部１００は、処理をステップＳ２０１へ戻し、後退の指示を受けたと判断するまで待機する。制御部１００は、後退指示を受けたと判断した場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、無人搬送車Ｖから後輪２２２の後輪駆動部２２０の制御権を取得する（ステップＳ２０２）。以後、制御権を手放すまでは、制御部１００からの制御信号により、後輪２２２が制御され、被牽引車Ｔ及び連結装置１側が前方となって無人搬送車Ｖが移動する。

制御部１００は、取得部１４によって被牽引車Ｔの識別データを取得し（ステップＳ２０３）、取得した識別データに対応付けられた寸法データをメモリ１０２から読み出す（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０３において制御部１００は、被牽引車Ｔと連結する際に、被牽引車Ｔから、取得部１４によって識別データを取得しておいてもよい。

制御部１００は、寸法データを用いて、被牽引車Ｔを押し込むための目標連結角度を導出する（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５の導出方法については、詳細を後述する。

制御部１００は、エンコーダ１１２から、連結装置１と無人搬送車Ｖとの間の実連結角度を取得する（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０６において制御部１００は、後述するように、エンコーダ１１２のみならず、ＴＯＦセンサを用いてもよい。

制御部１００は、実連結角度が目標連結角度となるように、後輪２２２の左右の速度（回転量）を算出し（ステップＳ２０７）、算出した速度で連結角度を作るように制御信号を出力する（ステップＳ２０８）。

制御部１００は、駆動輪２２２の速度と被牽引車Ｔを押し込み始めてからの経過時間により、無人搬送車Ｖ及び被牽引車Ｔの位置を推定し（ステップＳ２０９）、被牽引車Ｔが目的位置に到達したか否かを判断する（ステップＳ２１０）。

被牽引車Ｔが目的位置に到達したと判断された場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、制御部１００は、停止するように後輪駆動部２２０へ制御信号を出力する（ステップＳ２１１）。制御部１００は、無人搬送車Ｖへ後輪駆動部２２０の制御権を返し（ステップＳ２１２）、後退制御を終了する。

被牽引車Ｔが目的位置に到達していいないと判断された場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、制御部１００は、処理をステップ２０６へ処理を戻す。

図１２のフローチャートに示した処理手順をより詳細に説明する。図１３は、決定される目標軌跡の一例を示す図である。被牽引車Ｔの基準Ｒと、目的位置となる基準点Ｒ´とは、図１３に示すように９０度の円弧Ｒ－Ｒ”を含む軌跡で結ばれている。制御部１００は、円弧の半径ｒ２及び中心点Ｏを特定する。制御部１００は、無人搬送車Ｖが牽引している被牽引車Ｔに対応する寸法データから、被牽引車Ｔの後輪の軸中心を結ぶＴＬの中心点である基準点Ｒと連結軸２３１の中心点Ｐまでの長さＬ２を読み出す。制御部１００は、無人搬送車Ｖにおける基準点Ｑと連結軸２３１の中心点Ｐまでの長さＬ１を読み出す。

図１４は、連結角度の制御の一例を示す図である。図１４は、被牽引車Ｔの基準点Ｒが図１３に示した目標軌跡（円弧Ｒ－Ｒ”）を描くために必要な連結角度を導出するための無人搬送車Ｖの基準点Ｑ、連結軸２３１の中心点Ｐ、連結角度θの幾何学データを図示したものである。

無人搬送車Ｖの駆動輪である後輪２２２を結ぶ線分ＶＬ及びその長さ（幅）Ｗ１、被牽引車Ｔの固定軸（後輪）を結ぶ線分ＴＬ及びその長さ（幅）Ｗ２、並びに長さＬ１、Ｌ２と、連結角度θとは、図１６に示す関係を示す。連結角度θを一定に維持するように、被牽引車Ｔと連結したまま無人搬送車Ｖを後退させた場合、無人搬送車Ｖは、線分ＶＬの延長線と線分ＴＬの延長線との交点Ｏを中心に、基準点Ｑまでの距離を半径ｒ１で回転運動する。同様に、連結角度θを一定に維持するように、被牽引車Ｔと連結したまま無人搬送車Ｖを後退させた場合、被牽引車Ｔは、交点Ｏを中心に、基準点Ｒまでの距離を半径ｒ２で回転運動する。

図１４に示した幾何学的関係を特定できることにより、被牽引車Ｔとの長さＬ２等の寸法データに基づいて連結角度θを算出したり、逆に、連結角度θが特定できる場合には、連結角度θから被牽引車Ｔの基準点Ｒの軌跡（半径ｒ２及び中心点Ｏ）を算出したりすることができる。

制御部１００は、特定された基準点Ｑ、Ｒ、連結軸２３１の中心点Ｐ、目的軌跡の円弧の半径ｒ２、及び中心Ｏと、読み出した長さＬ１、Ｌ２とに基づき、図１４に示すように、制御プログラム１Ｐに基づいて以下の式（１）から（３）に示すように連結角度θを算出する。

角度ＰＯＲ＝φ２＝ａｒｃＴＡＮ（Ｌ２／ｒ２）…（１）
半径ｒ＝ｒ２／ＣＯＳφ２…（２）
θ＝ａｒｃＳＩＮ（Ｌ１／ｒ）＋ａｒｃＳＩＮ（Ｌ２／ｒ）…（３）

連結装置１の制御部１００は、このように算出した連結角度θを維持するように無人搬送車Ｖの後輪２２２の左右の回転速度を設定して制御する。これにより、連結軸２３１の中心点Ｐは中心点Ｏに対して半径ｒの円軌道上を動き、無人搬送車Ｖの基準点Ｑは中心点Ｏに対して半径r１の円軌道上を動き、被牽引車Ｔの基準点Ｒは中心点Ｏに対して半径ｒ２の円軌道上を動く。

逆に、制御部１００は、特定した基準点Ｑ、Ｒ、連結軸２３１の中心点Ｐと、読み出した長さＬ１、Ｌ２と、エンコーダ１１２から得られる実連結角度θとに基づき、図１６に示す幾何学関係に基づいて、以下のように、被牽引車Ｔの軌跡を導出することができる。制御部１００はまず、無人搬送車Ｖの後輪２２２の中心を結ぶＶＬの延長線と、被牽引車Ｔの後輪の軸中心を結ぶ線分ＴＬの延長線との交差点を円弧の中心Ｏと特定する。制御部１００は、交点Ｏを中心とし、基準点Ｒまでの距離ｒ２を半径とする円弧を、被牽引車Ｔの軌跡として導出できる。

上述したように、図１４に示した幾何学関係を用い、被牽引車Ｔに応じた長さＬ２に基づいて連結角度θ、あるいは、中心点Ｏ及び半径ｒ２によって規定される軌道を算出することができる。

また連結装置１は、係合部１２による係合対象、即ち無人搬送車Ｖに連結させる被牽引車Ｔとの連結角度を、連結装置１の被牽引車Ｔと対向する面に水平方向に並設した複数の距離センサ（ＴＯＦセンサ等）を用いて測定してもよい（Ｓ２０６）。この場合、連結装置１は、複数の距離センサからそれぞれ測定された距離データの差分から、幾何学的に連結角度を算出可能である。また、連結装置１は、連結する被牽引車Ｔの種類、寸法を識別する識別データを、被牽引車Ｔに付されているタグから取得部１４によって読み取り、長さＬ２のデータを取得してもよい。タグは、取得部１４が撮像部である場合、バーコード、二次元コード等であってもよいし、取得部１４が近距離無線通信によるリーダである場合、ＲＦＩＤ等の無線通信により記憶されている識別データ等の情報の読み取りが可能な記憶媒体であってもよい。

第１実施形態及び第２実施形態の連結装置１の制御により、被牽引車Ｔを連結した状態での無人搬送車Ｖの後退を、連結角度θの単純増を回避しつつ、被牽引車Ｔを目的の位置へ押し込むように制御できる。

第１実施形態及び第２実施形態では、連結装置１の制御部１００が、無人搬送車Ｖから駆動輪である後輪２２２の制御権を受け取って制御するものとして説明した。しかしながら、上述した後退制御の処理手順は、無人搬送車Ｖの制御部２００自身によって実施されてもよい。

上述のように開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。

１ 連結装置
１１ 連結部
１１２ エンコーダ（センサ）
１２ 係合部
１３ 撮像部
１４ 取得部
１００ 制御部（コンピュータ）
１０２ メモリ（記憶部）
Ｖ 無人搬送車
２００ 制御部（コンピュータ）
２２２ 後輪（駆動輪）
２３１ 連結軸
Ｔ 被牽引車
Ｔ１ フレーム
Ｔ２ 車輪

Claims (9)

1. 無人搬送車の駆動輪をコンピュータが制御する制御方法であって、
   被牽引車が、前記無人搬送車の進行方向に対して左右に回転可能に連結軸で連結されており、
   前記コンピュータは、
   後退指示を受けた場合、
   前記無人搬送車の後方を撮像する撮像部から撮像画像を取得し、
   取得した撮像画像に基づき、前記被牽引車の直線又は曲線を含む目標軌道と前記被牽引車との偏差を算出し、
   予め偏差の大きさに応じて記憶部に記憶してある連結角度の修正値の上限値から、算出した偏差に対応する上限値を読み出し、
   前記連結軸における前記被牽引車の連結角度を、前記上限値を超えない範囲に設定し、
   設定した連結角度に基づき前記無人搬送車を後退させるための前記駆動輪の左右の回転量を算出し、
   算出した回転量に基づき前記駆動輪を制御する
   無人搬送車の制御方法。
2. 無人搬送車の駆動輪をコンピュータが制御する制御方法であって、
   被牽引車が、前記無人搬送車の進行方向に対して左右に回転可能に連結軸で連結されており、
   前記コンピュータは、
   後退指示を受けた場合、前記連結軸における前記被牽引車の連結角度を以下の式（１）から（３）により導出して設定し、
   角度ＰＯＲ＝φ２＝ａｒｃＴＡＮ（Ｌ２／ｒ２）…（１）
   半径ｒ＝ｒ２／ＣＯＳφ２…（２）
   θ＝ａｒｃＳＩＮ（Ｌ１／ｒ）＋ａｒｃＳＩＮ（Ｌ２／ｒ）…（３）
   Ｏ：無人搬送車の駆動輪の回転軸の延長線と被牽引車の駆動輪の回転軸の延長線とが
   交差する点
   Ｐ：連結軸の中心点
   Ｑ：無人搬送車の駆動輪の回転軸の中心点
   Ｒ：被牽引車の固定輪の回転軸の中心点
   Ｌ１：線分Ｐ－Ｑの長さ
   Ｌ２：線分Ｐ－Ｒの長さ
   ｒ：点Ｏを中心とする点Ｐの回転半径
   ｒ２：点Ｏを中心とする点Ｒの回転半径
   θ：連結角度（無人搬送車の進行方向と被牽引車の進行方向との偏差）
   設定した連結角度に基づき前記無人搬送車を後退させるための前記駆動輪の左右の回転量を算出し、
   算出した回転量に基づき前記駆動輪を制御する
   無人搬送車の制御方法。
3. 前記コンピュータは、
   連結軸における前記連結角度を測定するセンサを用い、
   前記センサにより測定された実際の連結角度と、前記式（１）から式（３）に基づいて前記被牽引車の軌道を導出する
   請求項２に記載の無人搬送車の制御方法。
4. 前記コンピュータは、
   予め被牽引車を識別する識別データに対応付けて前記被牽引車の寸法データを記憶しておき、
   連結された被牽引車の識別データに対応する寸法データを読み出し、
   寸法データに含まれる長さＬ２を前記式（１）から（３）で用いて前記連結角度を算出する、
   請求項２又は３に記載の無人搬送車の制御方法。
5. 前記コンピュータは、無人搬送車の後部に前記連結軸を介して接続され、前記被牽引車と係合する係合部を有して連結する連結装置に設けられている、
   請求項１又は２に記載の無人搬送車の制御方法。
6. 無人搬送車の駆動輪をコンピュータが制御する制御部を備える制御装置であって、
   被牽引車が、前記無人搬送車の進行方向に対して左右に回転可能に連結軸で連結されており、
   前記制御部は、
   後退指示を受けた場合、前記無人搬送車の後方を撮像する撮像部から撮像画像を取得し、
   取得した撮像画像に基づき、前記被牽引車の直線又は曲線を含む目標軌道と前記被牽引車との偏差を算出し、
   予め偏差の大きさに応じて記憶部に記憶してある連結角度の修正値の上限値から、算出した偏差に対応する上限値を読み出し、
   前記連結軸における前記被牽引車の連結角度を、前記上限値を超えない範囲に設定し、
   設定した連結角度に基づき前記無人搬送車を後退させるための前記駆動輪の左右の回転量を算出し、
   算出した回転量に基づき前記駆動輪を制御する
   無人搬送車の制御装置。
7. 無人搬送車の駆動輪をコンピュータが制御する制御部を備える制御装置であって、
   被牽引車が、前記無人搬送車の進行方向に対して左右に回転可能に連結軸で連結されており、
   前記制御部は、
   後退指示を受けた場合、前記連結軸における前記被牽引車の連結角度を以下の式（１）から（３）により導出して設定し、
   角度ＰＯＲ＝φ２＝ａｒｃＴＡＮ（Ｌ２／ｒ２）…（１）
   半径ｒ＝ｒ２／ＣＯＳφ２…（２）
   θ＝ａｒｃＳＩＮ（Ｌ１／ｒ）＋ａｒｃＳＩＮ（Ｌ２／ｒ）…（３）
   Ｏ：無人搬送車の駆動輪の回転軸の延長線と被牽引車の駆動輪の回転軸の延長線とが
   交差する点
   Ｐ：連結軸の中心点
   Ｑ：無人搬送車の駆動輪の回転軸の中心点
   Ｒ：被牽引車の固定輪の回転軸の中心点
   Ｌ１：線分Ｐ－Ｑの長さ
   Ｌ２：線分Ｐ－Ｒの長さ
   ｒ：点Ｏを中心とする点Ｐの回転半径
   ｒ２：点Ｏを中心とする点Ｒの回転半径
   θ：連結角度（無人搬送車の進行方向と被牽引車の進行方向との偏差）
   設定した連結角度に基づき前記無人搬送車を後退させるための前記駆動輪の左右の回転量を算出し、
   算出した回転量に基づき前記駆動輪を制御する
   無人搬送車の制御装置。
8. 無人搬送車の駆動輪を制御するコンピュータに、被牽引車が、進行方向に対して左右に回転可能に連結軸で連結されている状態での制御処理を実行させるコンピュータプログラムであって、
   前記コンピュータに、
   後退指示を受けた場合、
   前記無人搬送車の後方を撮像する撮像部から撮像画像を取得し、
   取得した撮像画像に基づき、前記被牽引車の直線又は曲線を含む目標軌道と前記被牽引車との偏差を算出し、
   予め偏差の大きさに応じて記憶部に記憶してある連結角度の修正値の上限値から、算出した偏差に対応する上限値を読み出し、
   前記連結軸における前記被牽引車の連結角度を、前記上限値を超えない範囲に設定し、
   設定した連結角度に基づき前記無人搬送車を後退させるための前記駆動輪の左右の回転量を算出し、
   算出した回転量に基づき前記駆動輪を制御する制御信号を出力する
   処理を実行させるコンピュータプログラム。
9. 無人搬送車の駆動輪を制御するコンピュータに、被牽引車が、進行方向に対して左右に回転可能に連結軸で連結されている状態での制御処理を実行させるコンピュータプログラムであって、
   前記コンピュータに、
   後退指示を受けた場合、前記連結軸における前記被牽引車の連結角度を以下の式（１）から（３）により導出して設定し、
   角度ＰＯＲ＝φ２＝ａｒｃＴＡＮ（Ｌ２／ｒ２）…（１）
   半径ｒ＝ｒ２／ＣＯＳφ２…（２）
   θ＝ａｒｃＳＩＮ（Ｌ１／ｒ）＋ａｒｃＳＩＮ（Ｌ２／ｒ）…（３）
   Ｏ：無人搬送車の駆動輪の回転軸の延長線と被牽引車の駆動輪の回転軸の延長線とが
   交差する点
   Ｐ：連結軸の中心点
   Ｑ：無人搬送車の駆動輪の回転軸の中心点
   Ｒ：被牽引車の固定輪の回転軸の中心点
   Ｌ１：線分Ｐ－Ｑの長さ
   Ｌ２：線分Ｐ－Ｒの長さ
   ｒ：点Ｏを中心とする点Ｐの回転半径
   ｒ２：点Ｏを中心とする点Ｒの回転半径
   θ：連結角度（無人搬送車の進行方向と被牽引車の進行方向との偏差）
   設定した連結角度に基づき前記無人搬送車を後退させるための前記駆動輪の左右の回転量を算出し、
   算出した回転量に基づき前記駆動輪を制御する
   処理を実行させるコンピュータプログラム。

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