JPH07248822A

JPH07248822A - 無人搬送車の走行制御方法及び無人搬送車

Info

Publication number: JPH07248822A
Application number: JP6038976A
Authority: JP
Inventors: Masaichi Kobayashi; 政一小林
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-03-10
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】無人搬送車の走行制御方法及び無人搬送車に
関し、特に、制御のために特別な誘導線を必要としない
無人搬送車の制御方法及び無人搬送車を提供する。【構成】無人搬送車にカメラを搭載し、該カメラの映
像である無人搬送車の視野中の天井に存在する輝度の変
化点と、該輝度の変化点を結ぶ線を認識し、該輝度の変
化点が、視野中に該輝度の変化点を結ぶ線に平行に設定
したｘ−ｙ座標において、常に指定されたｘ座標、又は
ｙ座標を通るように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無人搬送車の制御方法
及び無人搬送車に係り、特に、制御のために特別な誘導
線を必要としない無人搬送車の走行制御方法及び無人搬
送車に関する。

【０００２】近年、製造工場における自動化の普及には
目を見張るものがある。自動化は、当初は部分的な組み
立て、試験から導入されたが、自動化できる作業が増え
るにつれて組み立て、試験はライン化されるようにな
り、更に、無人ライン化へと進んできた。従って、ライ
ン内及びライン間の搬送の自動化の重要性が極めて高く
なってきており、無人搬送車の制御方法及び該制御方法
に基づく無人搬送車の開発が重要課題になっている。

【０００３】

【従来の技術】従来の無人搬送車においては、走行の制
御方法として、床下に誘導線を埋設し、該誘導線に高
周波電流を流して、該誘導線からの漏洩磁束をたどらせ
る方法や、床に磁化されたテープを貼付して、該テー
プの磁力線をたどらせる方法が採用されている。

【０００４】しかし、上記の方法では、走路となるスペ
ースに変更が生ずれば当然のこと、走路となるスペース
に変更がなくても、走路自体を変更する度に、誘導線を
埋設し直したり、磁化されたテープを貼付し直す必要が
ある。このため、走路変更に対して柔軟な対応が不可能
なだけでなく、消耗費的な経費がかさむという問題が生
じている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
に対処して、無人搬送車の制御のために特別な誘導線を
必要としない無人搬送車の走行制御方法及び該制御方法
に基づく無人搬送車を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理
で、図１（イ）は全体図を示し、図１（ロ）は走行位置
の検出方法を示す。

【０００７】図１（イ）において、１０は天井に設置さ
れている蛍光灯、１１は天井における輝度の変化点（こ
れは蛍光灯の端の点に一致する。以下においては、特徴
点と呼ぶことにする）、１２は該特徴点を結んだｙ軸方
向の線（以下、ｙ軸方向の特徴線と呼ぶことにする）、
１３は該特徴点結んだｘ軸方向の線（以下、ｘ軸方向の
特徴線と呼ぶことにする）で、ｙ軸方向の特徴線のピッ
チ、即ち、ｘ軸方向の蛍光灯設置のピッチをａとし、ｘ
軸方向の特徴線のピッチ、即ち、ｙ軸方向の蛍光灯設置
のピッチをｂとする。そして、無人搬送車は、図１
（イ）のＡからＢの方向へと走るものとし、今は点Ｐを
走行しているものとする。

【０００８】無人搬送車は、天井を写すカメラを搭載し
ており、該カメラの視野が図１（イ）の１である。該カ
メラの視野は、無人搬送車の位置を原点として、ｘ軸方
向に±ａ（長さは２ａ）、ｙ軸方向に±ｂ（長さは２
ｂ）の長方形をカバーしている。

【０００９】

【作用】図１（ロ）において、１はカメラの視野、１１
と特徴点、１２はｙ軸方向の特徴線、１３はｘ軸方向の
特徴線である。視野は原点を中心とする２ａ×２ｂの長
方形であるので、視野中には必ずｙ軸方向の特徴線とｘ
軸方向の特徴線が２本入る。

【００１０】無人搬送車は、走行位置の初期値として、
２本のｙ軸方向の特徴線上の特徴点のｘ座標の内、絶対
値が小さい方の座標を与えられている。この座標をαａ
（−１≦α≦１）とすると、図１（ロ）に示してある特
徴点Ｑ、Ｒのｘ座標はともにαａでなければならない。

【００１１】もし、Ｑのｘ座標がαａより大きく、Ｒの
ｘ座標がαａより小さければ、無人搬送車の進行方向が
真のｙ軸より右に向いていることを表しているから、無
人搬送車の進行方向を左に微調整して、ＱとＲのｘ座標
がともにαａに等しくなるように制御すれば、無人搬送
車を平均的にみてｙ軸方向に走らせることができる。

【００１２】

【実施例】上においては、特徴点と特徴線が決まってい
るかのように記述したが、ここでは特徴線の求め方につ
いて説明する。

【００１３】今、横長に設置されている一本の蛍光灯が
あるとする。その蛍光灯の軸に沿ってスキャンニングし
てみれば、最初は輝度が低く、蛍光灯上をスキャンニン
グしている間は輝度が高くなり、蛍光灯を外れると再び
輝度が低くなる。即ち、輝度が変化する蛍光灯の端の点
を、蛍光灯の特徴点として認識できる。上記のように、
一本の蛍光灯について、輝度が低い方から高い方に変化
する特徴点と、輝度が高い方から低い方へ変化する特徴
点の、２つの特徴点が得られるが、どちらか一方の特徴
点だけを採用して、該特徴点を複数の蛍光灯に対して認
識し、複数の特徴点を結べば特徴線が得られる。

【００１４】簡単のために、蛍光灯の軸に沿ってスキャ
ンニングするとして説明したが、上記の無人搬送車はカ
メラを搭載しているので、天井の蛍光灯の設置パターン
は映像として一括して取り込むことができる。該取り込
んだ映像を画像処理して輝度の変化点を求めれば、特徴
点を認識することができ、複数の蛍光灯の特徴点を認識
して結べば特徴線を求めることができる。尚、上記のよ
うな機能を有する画像処理装置は、画像技術とコンピュ
ータ技術とを融合して、実用化されており、一部では市
販されている。

【００１５】上記のようにして、無人搬送車の制御の
内、最も基本的な制御である直線走行の制御を行なうこ
とができる。尚、上記においては、ｘ軸、ｙ軸方向の無
人搬送車の視野を特徴線のピッチの２倍としているが、
原理的には該視野は特徴線のピッチだけあれば、必ず視
野内に両軸方向の特徴線を１本捉えることができて、直
線走行の制御を行なうことができる。しかし、特徴線を
１本しか捉えていない場合で、捉えている特徴線が視野
の端にある時には、走行方向が座標軸の向きから傾く
と、捉える特徴線が急に変わり、しかも捉える位置が左
右に変化する。このため、無人搬送車は特徴線を捉える
べき座標に合わせるべく、走路を特徴線のピッチだけ左
右に変更しようとして、指定の走路を外れてしまうとい
う問題が生ずる。これを避けるには、進行方向に平行な
特徴線を視野内に２本捉えるようにして、捉えるべき座
標としては絶対値の小さい方を指定するようにすれば、
走路が若干座標軸から傾くことがあっても安定に直線走
行させることができる。そして、進行方向を９０度変え
た時には、新しい進行方向に対して平行な特徴線を２本
捉えるのが望ましいので、最初からｘ軸、ｙ軸方向の特
徴線を各々２本視野内に捉えるようにしておくのがよ
い。

【００１６】さて、実際に無人搬送車を使用する場合に
は、直線走行だけではなく、角を曲がって走行すること
や、正確な位置で停止することが必要である。このため
には、曲がるべき位置や停止すべき位置を無人搬送車が
知る必要がある。即ち、走行距離を検出する必要があ
る。

【００１７】図２は、走行距離の検出方法を示す図で、
図２（イ）は或る時刻ｔ₁でのカメラの映像で、図２
（ロ）は異なる時刻ｔ₂でのカメラの映像である。時刻
ｔ₁においては、特徴線Ｘ₁−Ｘ₁'上の特徴点は正のｙ
座標に写っているが、無人搬送車がｙ軸方向に走行すれ
ば、必ず該特徴点はｙ座標が０の位置に写るようになる
（図２（ロ））。更に走行を続ければ、次の特徴線上の
特徴点がｙ座標が０の位置を通過するということが繰り
返される。又、通常特徴線のピッチは一定であるから、
ｙ＝０を特徴点が通過する回数を計数して、計数結果と
ピッチｂとの積から走行距離を求めることができる。

【００１８】しかし、無人搬送車が走行する時に、必ず
特徴線間の距離の整数倍の距離を走行するわけではな
く、特徴線の間で停止したり、カーブを始めなければな
らないことが一般的である。そこで、第二の走行距離の
検出方法を併用する。

【００１９】第二の走行距離の検出方法には、無人搬送
車の車輪の回転を利用する。しかし、車輪の回転で長い
距離を測定すると誤差が大きくなるので、車輪の回転で
測定するのは、特徴線間の距離より短い距離とする。こ
のようにするためには、無人搬送車が特徴点の位置を通
過する時に（上記のように、映像上で特徴点がｙ＝０を
通る時に）車輪での走行距離の測定結果をリセットしな
がら測定すればよい。

【００２０】そして、全体の走行距離は、特徴線間の距
離と特徴点を通過した回数の積から得られる距離と、車
輪の回転によって求められる距離を加算することで知る
ことができる。

【００２１】図３は、カーブを開始する位置の決定方法
である。一般に、無人搬送車は一定の曲率半径でカーブ
するので、これを利用する。今、無人搬送車はｙ軸方向
に走行しており、所定のｘ軸方向の特徴線（Ｘ₁−Ｘ₁'
とする) をβｂだけ過ぎた線の上を−ｘ軸方向に向かう
ものとする。これは、カーブする角度を９０度に限定す
るものであるが、通常、工場のレイアウトは矩形を基本
に行われ、又、その矩形の辺は蛍光灯の特徴点からでき
る矩形の辺と平行であるから、実用的になんら問題はな
い。又、無人搬送車がカーブする時の曲率半径はｒであ
るものとする。ｘ軸方向の特徴線間の距離はｂであるか
ら、図３からも容易に理解できるように、無人搬送車は
ｘ軸方向の特徴線を通過してから（１＋β）ｂ−ｒだけ
走った点でカーブを開始すればよい。図３において、２
つの場合に分けて示しているように、（１＋β）ｂ−ｒ
＜ｂならばＸ₁−Ｘ₁'の１つ前の特徴線上の特徴点を通
過してから（１＋β）ｂ−ｒ走行した点でカーブを開始
し、（１＋β）ｂ−ｒ＞ｂならば、Ｘ₁−Ｘ₁'上の特徴
点を通過してからβｂ−ｒ走行した点でカーブを開始す
ることになる。この（１＋β）ｂ−ｒ又はβｂ−ｒは車
輪の回転によって測定するが、いずれの特徴点を通過し
てから距離を測定するかは、無人搬送車に与える初期条
件によって決められる。

【００２２】このようにして、走行方向が９０度変わる
時、カメラの向きをそのままにしておくと、特徴線でで
きる矩形が正方形である場合を除いて、視野の中にｘ、
ｙ軸のいずれかの方向の特徴線を２本捉えることができ
なくなる上に、映像上でｘ軸とｙ軸が逆転する。この不
都合を取り除くために、走行方向が９０度変わる時には
カメラの向きを水平面内で逆方向に９０度回転させるの
が望ましい。

【００２３】以上説明した制御を組み合わせることによ
って、無人搬送車を運転することができる。図４は、無
人搬送車の走行制御のフローチャートである。以下、図
４の符号に沿って、走行制御の全容を説明する。Ａ．走行に必要なデータを全て読み込む。走行に必要な
データとは、特徴点を捉えるべき座標、通過すべき特徴
線の数、所定数の特徴線を通過した後に車輪で計測すべ
き距離、所定距離を走行した後に行なう制御（カーブ、
停止）であり、一回の直線走行についてセットにして読
み込む。又、特徴線を通過する回数を計数するカウンタ
をリセットする。Ｂ．進行方向のデータをレジスタに設定する。Ｃ．映像上で特徴点が設定座標にあるか否かによって、
走行位置が正しいか否か判定する。走行位置が正しけれ
ば（Ｙｅｓ）、そのまま走行する。Ｄ．走行位置が正しくない時（Ｎｏ）には、映像上の特
徴点の座標を設定座標に合わせるように制御して、走行
位置の修正を行なう。Ｅ．進行方向に直角な特徴線を通過したか否か判定す
る。通過していない場合（Ｎｏ）にはＣに戻る。Ｆ．特徴線を通過した時（Ｙｅｓ）には、カウンタを歩
進させると共に、Ｇ．車輪による走行メータをリセットして、走行距離の
測定を再開する。Ｈ．カウント値が所定数であるか否かを判定する。所定
数でない場合（Ｎｏ）には、Ｃに戻る。Ｉ．カウント値が所定数である時（Ｙｅｓ）には、車輪
による走行メータの距離が所定の距離であるか否かを判
定する。車輪による走行メータが所定距離に達していな
い時（Ｎｏ）には、Ｇに戻る。Ｊ．車輪による走行距離も所定距離に達した時（Ｙｅ
ｓ）には、走行が終了か否かをレジスタの内容で確認す
る。走行終了であれば（Ｙｅｓ）、Ｎにジャンプして停
止する。Ｋ．走行終了でなければ（Ｎｏ）、カーブ制御を行な
う。Ｌ．所定の特徴点の座標がレジスタに格納のデータに一
致するか否かによって、９０度曲がったか否かを判定す
る。９０度曲がってはいない時（Ｎｏ）には、Ｋに戻
る。Ｍ．９０度曲がった時（Ｙｅｓ）には、カメラを水平面
内で９０度回転させて、視野を曲がる以前と同じに保っ
て、Ｂに戻る。

【００２４】上において説明した方法では、走行距離、
即ち、絶対位置を知るのに特徴線を通過する回数をカウ
ントするという相対的な方法を利用しているが、画像処
理によるパターン認識を応用すれば、直接的に絶対位置
を知ることができるようになる。

【００２５】図５は、直接的に絶対位置を知る方法であ
る。図５において、１は視野、１２、１３は特徴線、１
４は識別マークである。該識別マークは、蛍光灯上を含
む天井に貼付されており、貼付される場所によって異な
るパターンを有する。無人搬送車はマークが視野に入っ
てきたら、画像認識により該マークのパターンを識別
し、指定されているマークか否かを判定する。該マーク
が指定のマークであれば、該マークをｙ＝０で捉えた時
に指定距離を走行したと判断して、指定されているカー
ブや停止の制御を行なう。この制御方法は、特徴線を通
過した回数と車輪による走行距離測定に基づく制御を代
替しうるものである。

【００２６】ところで、識別マークのパターンは、貼付
される場所によって異なっていればどのようなパターン
でも差支えないが、汎用性を考慮すれば、バーコードを
採用するのが望ましい。

【００２７】又、識別マークは個別に識別できるので、
走路や走路となるスペースに変更が生じても、貼付しな
おす必要がない。さて、これまでは、既に天井に設置さ
れている蛍光灯を利用して無人搬送車を制御する方法に
ついて述べてきたが、夜間に無人ラインを稼働する場合
には、蛍光灯を点灯していては電力の浪費である。上記
の場合には、消費電力の小さいランプを格子状に設置
し、該ランプを特徴点として既に述べた制御に利用すれ
ばよい。特徴点の抽出は、画像処理によって輝度の変化
点を求める方法によっているので、蛍光灯の端を抽出す
るのも、点灯しているランプを抽出するのも全く同じ技
術、同じ装置によって行なうことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明により、無人搬
送車の走行を、既に設置されている蛍光灯の特徴点や、
格子状に設置したランプの点灯を認識することによって
制御することができる。本発明の最も大きな特徴は、無
人搬送車の走路となるスペースの変更や、該スペース自
体には変更がないにしても、走路が変わることに応じて
蛍光灯やランプの配置を変更する必要がないことであ
る。従来のように特別な誘導線を設置する方法によれ
ば、工場のレイアウト変更の度に誘導線を設置しなおす
必要が生じ、そのための経費も無視できないのに対し
て、本発明は絶大な効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理。

【図２】走行距離の検出方法。

【図３】曲がる位置の決定方法。

【図４】無人搬送車の走行制御のフローチャート。

【図５】直接的に絶対位置を知る方法。

【符号の説明】

１視野１０蛍光灯１１特徴点１２ｙ軸方向の特徴線１３ｘ軸方向の特徴線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無人搬送車にカメラを搭載し、該カメラ
の映像である無人搬送車の視野中の天井に存在する輝度
の変化点（１１）と、該輝度の変化点を結ぶ線（１２、
１３）を認識し、該輝度の変化点が、視野中に設定した該輝度の変化点を
結ぶ線に平行なｘ−ｙ座標において、常に指定されたｘ
座標、又はｙ座標となるように制御することを特徴とす
る無人搬送車の走行制御方法。
【請求項２】無人搬送車にカメラを搭載し、該カメラ
の映像である無人搬送車の視野中の天井に存在する輝度
の変化点と、該輝度の変化点を結ぶ線を認識し、該輝度の変化点が、視野中に設定した該輝度の変化点を
結ぶ線に平行なｘ−ｙ座標において、ｘ軸又はｙ軸を通
過する回数を計数することによって、無人搬送車の走行
距離を認識することを特徴とする無人搬送車の走行制御
方法。
【請求項３】請求項２記載の無人搬送車の走行制御方
法において、無人搬送車の車輪の回転による走行距離測定方法を併用
し、前記輝度の変化点が、視野中に設定した前記輝度の変化
点を結ぶ線に平行なｘ−ｙ座標において、ｘ軸又はｙ軸
を通過する回数を計数すると共に、該輝度の変化点がｘ
軸又はｙ軸を通過する度に該車輪の回転による走行距離
の測定をリセットして改めて走行距離を測定し、該計数した回数が所定の回数に達した時に、前記輝度の
変化点を結ぶ線のピッチと該計数回数の積と、該車輪の
回転による走行距離の測定結果との和によって無人搬送
車の走行距離を認識することを特徴とする無人搬送車の
走行制御方法。
【請求項４】請求項１記載の無人搬送車の走行制御方
法において、照明器具を含む天井に、場所に固有な識別マークを設
け、該識別マークを前記カメラによって認識し、無人搬送車が走行している位置を絶対的に認識すること
を特徴とする無人搬送車の走行制御方法。
【請求項５】天井を撮影するカメラと、該カメラが撮
影する映像から天井に存在する輝度の変化点と、該輝度
の変化点を結ぶ線を抽出し、該輝度の変化点が、映像中
に設定した該輝度の変化点を結ぶ線に平行なｘ−ｙ座標
において、ｘ座標、又はｙ座標を通過すること、及び、
照明器具を含む天井に設けられた識別マークを認識する
画像処理装置と、該輝度の変化点が該ｘ座標、又はｙ座標を通過すること
を該画像処理装置が認識したことを計数する計数器と、該輝度の変化点が該ｘ座標、又はｙ座標を通過したこと
を該画像処理装置が認識した時にリセットされる、車輪
の回転により走行距離を測定する走行距離測定器とを備
えることを特徴とする無人搬送車。
【請求項６】請求項５記載の無人搬送車であって、無人搬送車を進行方向に対して所定の角度カーブさせた
時に、前記カメラを水平面内で逆方向に該所定の角度回
転させることを特徴とする無人搬送車。