WO2018003814A1 - 移動体誘導システム、移動体、誘導装置およびコンピュータプログラム - Google Patents

移動体誘導システム、移動体、誘導装置およびコンピュータプログラム Download PDF

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WO2018003814A1
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guidance command
guiding
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伊藤 順治
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日本電産株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a mobile body guidance system, a mobile body, a guidance device, and a computer program.
  • Automated guided vehicles are sometimes referred to as “AGV” (Automatic Guided Vehicle).
  • Patent Document 1 discloses a mobile body having a tag communication unit.
  • a tag communication unit In the travel target area, a plurality of IC tags each having position information are arranged in a distributed manner.
  • the tag communication unit performs wireless communication with the IC tag and reads position information of the IC tag. Thereby, the moving body can acquire information on the current position and perform automatic traveling.
  • Patent Document 2 discloses a system for moving an AGV to a designated position.
  • the AGV reads a location marker representing a position and moves to a designated position
  • the AGV corrects it using its own navigation system if the position is shifted.
  • the conventional AGV performs advanced control while collecting data indicating the position of the vehicle individually and travels autonomously toward the destination.
  • Such an AGV requires a high-performance processor, a large-capacity memory, a high-performance sensor, and the like, resulting in an increase in system cost.
  • an IC tag or a location marker necessary for detecting a position is arranged in the traveling area, and the AGV detects the current position by itself, and autonomously We used for running.
  • a reading device for reading position information and a device for performing autonomous traveling using the position information are required, and the cost of AGV is high.
  • One non-limiting exemplary embodiment of the present application provides an AGV and AGV control system that can be installed and operated at low cost.
  • the mobile guidance system is a mobile guidance system that guides at least one mobile, and measures the position of the mobile and the mobile to obtain position information of the mobile. It has a positioning device for outputting and a guidance device for guiding the moving body.
  • the moving body includes a power source that generates a driving force, a first communication circuit that receives a guidance command from the guidance device, and a driving device that controls the power source according to the guidance command and moves the movable body.
  • the guidance device includes a signal processing circuit that generates a guidance command for guiding the mobile body based on position information from the positioning device, and a second communication circuit that transmits the guidance command to the mobile body.
  • the second communication circuit When the guidance device guides the moving object from the first position to the third position via the second position, the second communication circuit generates the moving object generated by the signal processing circuit from the first position to the second position.
  • the first guidance command for guiding to is transmitted.
  • the signal processing circuit estimates the expected arrival position of the moving body based on the change in the position of the moving body measured by the positioning device. Then, a second guidance command for guiding the planned arrival position to the third position is generated.
  • the second communication circuit transmits the second guidance command to the mobile body at least once before the mobile body reaches the planned arrival position.
  • the mobile body of the present disclosure is used in a mobile body guidance system having a positioning device and a guidance device in an exemplary embodiment.
  • the moving body includes a power source that generates a driving force, a communication circuit that receives a guidance command from the guidance device, and a driving device that controls the power source according to the guidance command and moves the movable body.
  • the positioning device measures the position of the moving body and outputs position information of the moving body.
  • the guidance device transmits a guidance command for guiding the moving body based on the position information from the positioning device.
  • the communication circuit guides the first guidance from the guidance device to the second position from the first position. Receive a command.
  • the drive device moves the moving body from the first position to the second position in accordance with the first guidance command.
  • the communication circuit further receives a second guidance command from the guidance device at least once.
  • the second guidance command is a guidance command for guiding the mobile object from the planned arrival position to the third position, which is estimated by the guidance device based on the change in the position of the mobile object measured by the positioning device.
  • the guidance device of the present disclosure is a mobile body guidance system including at least one mobile body and a positioning device that measures the position of the mobile body and outputs position information of the mobile body. Used to guide.
  • the guidance device includes a signal processing circuit that generates a guidance command for guiding the mobile body based on position information from the positioning device, and a communication circuit that transmits the guidance command to the mobile body.
  • the signal processing circuit When guiding the moving body from the first position to the third position via the second position, the signal processing circuit generates a first guidance command for guiding the moving body from the first position to the second position.
  • the communication circuit transmits a first guidance command to the moving body.
  • the signal processing circuit estimates the expected arrival position of the moving body based on the change in the position of the moving body measured by the positioning device. Then, a second guidance command for guiding the planned arrival position to the third position is generated. The communication circuit transmits the second guidance command to the moving body at least once before the moving body reaches the expected arrival position.
  • the computer program of the present disclosure is executed by a mobile computer and a guidance computer, and operates the mobile body and the guidance device as described above.
  • the position of the moving body that is moving is measured by the positioning device. While the moving body is moving from the first position to the second position, the guidance device estimates the estimated arrival position of the moving object based on the change in the position of the moving object measured by the positioning device, A guidance command for guiding to the third position is generated.
  • the guidance device transmits the guidance command to the mobile body at least once before the mobile body reaches the planned arrival position. Thereby, the guidance device can guide the mobile body from the planned arrival position to the third position.
  • the moving body may be moved based on a guidance command from the guidance device. Therefore, the moving body does not need a device for acquiring position information. There is no need to install an IC tag or the like storing position information in the moving area of the moving body. Thereby, the introduction cost of a system including the cost of a mobile body can also be suppressed.
  • FIG. 1 shows an overview of the operation of a mobile guidance system 1 according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is an overhead view of a parking lot in which the guidance system 1 according to the exemplary embodiment is introduced.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the contents of information exchanged between the AGV 10 and the guidance device 20 or the positioning device 30.
  • FIG. 4 is an external view of the AGV 10.
  • FIG. 5 is an external view of the AGV 10 with the lift bar 19 deployed.
  • FIG. 6 is a hardware configuration diagram of the AGV 10.
  • FIG. 7 is a hardware configuration diagram of the guidance device 20.
  • FIG. 8 is a hardware configuration diagram of the positioning device 30.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating communication performed in the guidance system 1 when the AGV 10 is activated, and processing of the AGV 10, the guidance device 20, and the positioning device 30.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating communication performed when the positioning device 30 transmits a guidance command to the AGV 10 and processes of the AGV 10 and the guidance device 20.
  • FIG. 11A is a diagram illustrating an example of the operation of the AGV 10 based on the guidance commands 1 and 2.
  • FIG. 11B is a diagram illustrating an example of the estimation process.
  • FIG. 11C is a diagram illustrating an example of the operation of the AGV 10 based on the guidance command 1 and the corrected guidance command 2.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the transmission frequency of the guidance command.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an initial route (broken line) generated by the guidance device 20 and a route (solid line) of the AGV 10 based on a guidance command modified in consideration of the actual travel of the AGV 10.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a travel route of an AGV that does not perform the processing of the present disclosure.
  • FIG. 15A shows an original route (broken line) of AGV10 including a turning section having a turning radius R, and a route of AGV10 based on the guidance command, which is corrected in consideration of the actual travel route (solid line) of AGV10.
  • FIG. 15B shows the path of AGV10 based on the guidance command, which is modified in consideration of the original path (broken line) of AGV10 including the turning section of the radius R and the actual travel path (solid line) of AGV10.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a path of the AGV 10 in a section from the position S to the target position T.
  • the position of each of the one or more moving bodies is measured by a positioning device provided outside the moving body.
  • the guidance device transmits a guidance command to each moving body and moves it to a target position.
  • Each moving body does not need to measure its own position during movement.
  • the mobile can be, for example, an automated guided vehicle (AGV), a self-propelled cart or wheelchair, an automated or autonomous driving car, a robot, a multicopter, a service robot.
  • the “position” may be a position in a two-dimensional plane or a position in a three-dimensional space.
  • AGV is exemplified as a moving body.
  • the AGV is a trackless cart that is loaded with products, parts, etc., that is self-propelled and that is unmannedly transported to a predetermined location.
  • AGV is sometimes called a transfer robot.
  • the AGV is a transport robot that transports an automobile in a parking lot.
  • the AGV used in the parking lot loads the parking lot user's vehicle and moves to an empty parking section in accordance with the guidance command received from the external guidance device 20.
  • the AGV drops the car into the parking area.
  • the car is then stored in that section.
  • the AGV moves to the section where the user's vehicle is parked according to the guidance command received from the guidance device, and loads the vehicle. Thereafter, the AGV moves to a delivery location that is a destination point based on a guidance command from the guidance device.
  • FIG. 1 shows an outline of the operation of the mobile object guidance system 1 according to an exemplary embodiment.
  • the mobile body guidance system 1 is referred to as “guidance system 1”.
  • the guidance system 1 includes an AGV 10, a guidance device 20, and a positioning device 30.
  • the AGV 10 may be in a state where a vehicle is being transported or may be in a state where it is not being transported.
  • k be a positive integer. Assume that the AGV 10 exists at the leftmost position Pk. It is assumed that the guidance device 20 tries to guide the AGV 10 from the position Pk to the position P (k + 2) via the position P (k + 1) using the map information held by itself. In FIG. 1, the route planned to be guided by the guidance device 20 is indicated by a broken line.
  • the AGV 10 and the guidance device 20 of the guidance system 1 operate as follows.
  • the AGV 10 starts traveling from the position Pk in accordance with the guidance command k from the guidance device 20 (“A1” in FIG. 1).
  • the guidance command k is a command indicating information necessary to reach the position P (k + 1) from the position Pk.
  • the guidance command is a command indicating a movement direction (angle) and a movement amount (distance).
  • the moving direction (angle) is an angle based on the current traveling direction of the AGV 10.
  • the AGV 10 only needs to travel a specified distance in a specified movement direction. The AGV 10 does not need to know the current position.
  • the AGV 10 When the AGV 10 starts traveling according to the guidance command k (“A1” in FIG. 1), the AGV 10 continues traveling until the operation according to the guidance command k is completed (“A2” in FIG. 1).
  • One section is determined by one guidance command.
  • the “section” is not limited to a straight line, and may include a curve.
  • the AGV 10 may include an inertial measurement device such as a gyroscope or a rate sensor, and correct a travel error using an output signal of the inertial measurement device. Although it is not essential in the present disclosure to correct the travel error using a sensor or the like provided in the AGV 10, it may be performed in order to increase the tracking accuracy of the travel path of the AGV 10.
  • the positioning device 30 can determine the position of the AGV 10 using, for example, identification information (RFID) transmitted in the form of electromagnetic waves from an IC tag of the AGV 10 (“B1” in FIG. 1).
  • RFID identification information
  • the method by which the positioning device 30 outside the AGV 10 determines the position of the AGV 10 is not limited to this example, and can be performed by measurement or estimation using various methods.
  • the AGV 10 may travel along a route (solid line) deviated from an assumed route (broken line) due to uneven wear of tires attached to wheels. However, it is not necessary for the AGV 10 to determine whether or not it has deviated from the assumed route (broken line). While the AGV 10 is traveling, the guidance device 20 estimates (predicts) the expected arrival position PE (K + 1) from the current position, traveling speed, moving direction, and the like of the AGV 10 (“B2” in FIG. 1).
  • the above-described deviation in the travel route can occur even if the travel error is corrected using the output signal of the gyroscope. This is because errors due to the detection accuracy of the gyroscope are accumulated. For example, if the angular accuracy of the gyroscope is ⁇ 1.15 degrees, the AGV 10 may deviate by 50 cm from the initial scheduled arrival position when the AGV 10 advances by 25 m, and may deviate by 1 m after the advance of 50 m.
  • the guidance device 20 generates a guidance command (k + 1) from the planned arrival position PE (K + 1) to the destination point P (k + 2) of the next section (“B3” in FIG. 1). Then, the guidance device 20 transmits the guidance command (k + 1) to the AGV 10 once or a plurality of times (“B4” in FIG. 1) before the travel in the current section is completed.
  • the guidance device 20 may increase the transmission frequency of the guidance command (k + 1). For example, when the distance between the AGV 10 and the estimated arrival position PE (K + 1) or the remaining distance that the AGV 10 should travel is equal to or less than a predetermined value, the guidance device 20 increases the transmission frequency of the guidance command (k + 1). Also good.
  • the guidance device 20 can guide the AGV 10 from the planned arrival position PE (K + 1) to the position P (k + 2). Even in this case, the AGV 10 may reach a position shifted from the position P (k + 2). Therefore, the guidance device 20 may obtain the estimated arrival position PE (K + 2) in the section (k + 1) and generate a guidance command from the estimated arrival position PE (K + 2) to the destination point P (k + 3) in the next section. .
  • the position shift of the AGV 10 is reset for each section. That is, the position shift of the AGV 10 is not accumulated. Thereby, the position shift at the final arrival point can be greatly reduced. Furthermore, the AGV 10 does not need to determine the route by holding map information by itself and use various sensor information etc. to autonomously travel, so it is necessary to adopt a high-performance microcomputer, large-capacity semiconductor memory, etc. Absent. Thereby, the cost of the hardware of AGV10 can be reduced. Even when the map information is changed due to the layout change or expansion of the traveling parking lot, only the map information held by the guidance device 20 need be updated. Therefore, the maintenance cost of the guidance system 1 can also be reduced.
  • the method of traveling based on the guidance command is greatly different from the traveling method in which the AGV 10 is instructed to move to a certain point and instructed to move from that point to another point.
  • the AGV 10 not only travels while maintaining route information, but the AGV 10 needs to autonomously determine whether or not it has reached the instructed position. Therefore, the AGV 10 controls the driving by determining whether the current position is a designated position, a memory for holding route information, a system for measuring the position of the vehicle (for example, GPS), and the current position. Therefore, an advanced arithmetic circuit or the like is required.
  • FIG. 2 is an overhead view of a parking lot in which the guidance system 1 according to the exemplary embodiment is introduced.
  • the illustrated guidance system 1 includes a plurality of AGVs 10 and a plurality of relay devices 32.
  • the relay device 32 wirelessly receives the identification information of the AGV 10 transmitted from the AGV 10 and transmits it to the guidance device 20 and the positioning device 30 (not shown).
  • the relay device 32 receives the AGV 10 guidance command output from the positioning device 30 by wire and transmits it to the AGV 10 wirelessly.
  • AGV10 loads the car that has entered the parking lot, transports it to an empty parking section, and lowers it to the parking section.
  • the AGV 10 loads a parked car and transports it to a delivery place.
  • the movement of the AGV 10 is performed based on a guidance command transmitted from the guidance device 20.
  • FIG. 2 shows various AGVs 10 that are running.
  • AGV 10a is equipped with car 100a and has just arrived at vacant section 102a.
  • the AGV 10b is moving toward the position S where the car 100b is mounted.
  • the AGV 10b conveys the vehicle 100b to the vacant section 102b in accordance with the guidance command from the guidance device 20.
  • AGV10c is carrying out the parked car 100c from the parking section.
  • the AGV 10d takes the loaded vehicle 100d down at the delivery location and evacuates.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the contents of information exchanged between the AGV 10 and the guidance device 20 or the positioning device 30.
  • the guidance device 20 transmits a guidance command from the transmission antenna 33 of the relay device 32 toward each AGV 10.
  • the AGV 10 transmits identification information (RFID) for uniquely identifying itself and information indicating the current traveling state.
  • RFID identification information
  • Information transmitted from the AGV 10 is received by the receiving antenna 34 of the relay device 32.
  • the identification information is held in an RF tag that the AGV 10 has.
  • the information indicating the traveling state is, for example, the traveling distance and traveling direction (forward or backward) of the AGV 10.
  • the reception of identification information transmitted from the AGV 10 will be described.
  • the identification information is conveyed using radio waves.
  • the radio waves are received by the receiving antennas 34 of the plurality of relay devices 32.
  • the positioning device 30 can measure the position of the AGV 10 by using the arrival angle of the radio wave whose identification information is received by each receiving antenna 34. An example of specific processing of the positioning device will be described later.
  • the AGV 10 transmits the identification information and the traveling state information periodically, for example, every 0.1 second.
  • the frequency with which the guidance device 20 transmits the guidance command may vary.
  • the guidance device 20 transmits the guidance commands for each of the plurality of sections together before the start of traveling of the AGV 10. Thereafter, while the AGV 10 is moving in the current section, the guidance command for the next section is corrected and transmitted. At that time, the guidance command for the next section is transmitted a plurality of times at regular intervals or while changing the transmission frequency as described above.
  • FIG. 4 and 5 are external views of the AGV 10.
  • FIG. 5 a lift bar 19 used for transporting a vehicle is developed.
  • the AGV 10 shown in FIG. 4 and FIG. 5 is an appearance when the front is viewed from the rear, and the direction of the arrow is the forward direction.
  • the AGV 10 includes front wheels 11a and 11d, rear wheels 11b and 11c, a frame 12, front and rear bumpers 13a and 13b, and an IC tag 18.
  • the diameter of the front and rear wheels 11a to 11d of the AGV 10 is about 80 mm, for example. The diameter can be determined based on the minimum ground clearance of the vehicle to be transported. By making the diameter of the front and rear wheels smaller than the minimum ground clearance, the AGV 10 can sink under the vehicle to be transported.
  • the IC tag 18 is installed on the top of the pole so that communication can be stably performed even when the vehicle is transported. Details of the tag will be described later.
  • the AGV 10 has a steering motor 15 a, rear wheel drive motors 15 b and 15 c, and a rack shaft 16 in the frame 12. Front wheels 11a and 11d are attached to both ends of the rack shaft 16 via a steering mechanism (not shown).
  • a steering mechanism for adjusting the moving direction the AGV 10 according to the present embodiment has a rack and pinion type steering mechanism.
  • a pinion gear is attached to the rotating shaft of the steering motor 15a.
  • a rack gear is attached to the rack shaft 16.
  • the motor 15a rotates forward
  • the rack gear is pushed rightward in the moving direction by the pinion gear, and the steering mechanism turns the front wheels 11a and 11d to the right.
  • the course of AGV10 can be changed in the right direction.
  • the motor 15a rotates in the reverse direction the course of the AGV 10 can be changed to the left.
  • the motors 15b and 15c are power sources that generate propulsive force (driving force) for propelling the AGV 10 by rotating the rear wheels 11b and 11c, respectively.
  • the rear wheels 11b and 11c may be referred to as drive wheels.
  • the AGV 10 uses power stored in the battery in order to operate the motors 15a to 15c and the like.
  • the description of the battery is omitted.
  • the AGV 10 has bumper switches 14a and 14b in the front and rear bumpers 13a and 13b, respectively.
  • the bumper switches 14a and 14b are turned on when an object contacts the bumper. Based on the outputs of the bumper switches 14a and 14b, it is possible to detect that the AGV 10 has contacted or collided with another object.
  • the AGV 10 has a gyroscope 14 c in the frame 12.
  • the gyroscope 14c is a rate sensor that detects an angular velocity (yaw angular velocity) in a direction in which the AGV 10 turns (rotates). By integrating the value of the angular velocity output from the gyroscope 14c, the angle at which the AGV 10 turns can be obtained.
  • the traveling control device 17 controls the operation of the AGV 10. Specifically, the traveling control device 17 controls the rotation angle of the motor 15a to change the angles of the front wheels 11a and 11d so as to face the moving direction instructed by the guidance command received from the guidance device 20. For example, the traveling control device 17 holds information on the angle change A in the moving direction per rotation of the motor 15a, and calculates the rotation speed of the motor 15a by dividing the angle instructed by the guidance command by A. can do. The traveling control device 17 outputs a control signal (PWM signal) that rotates the motor 15a by the calculated number of rotations.
  • PWM signal control signal
  • the moving direction (angle) is given as an angle based on the current traveling direction of the AGV 10. For example, when the angle ⁇ has a positive value, it indicates an angle that proceeds to the left in the traveling direction, and when the angle ⁇ has a negative value, indicates the angle that proceeds to the right in the traveling direction.
  • the traveling control device 17 determines the rotation direction of the motor 15a according to the positive / negative of the angle ⁇ .
  • the traveling control device 17 determines the rotational speeds of the motors 15b and 15c so as to travel the distance instructed by the guidance command, and independently rotates the motors 15b and 15c by that rotational speed. For example, the traveling control device 17 holds information on the traveling distance L per rotation of the tires of the rear wheels 11b and 11c, and the rear wheel 11b and 11c is divided by dividing the distance instructed by the guidance command by L. Can be calculated. The traveling control device 17 outputs a control signal (PWM signal) that rotates the motors 15b and 15c by the calculated number of rotations.
  • PWM signal control signal
  • the angle of the front wheels 11a and 11d is controlled using the motor 15a, and the moving direction is adjusted.
  • the movement direction may be changed by controlling the motors 15b and 15c to change the rotational speeds of the left and right rear wheels 11b and 11c, which are drive wheels. In this case, it is not necessary to provide the motor 15a and the rack shaft 16.
  • FIG. 5 shows eight lift bars 19 of the AGV 10.
  • the AGV 10 is provided with four lift bars, with two lift bars 19 as one set.
  • the lift bar 19 is housed in the lower part of the frame 12 when the vehicle is not transported (FIG. 4).
  • the AGV 10 approaches while retreating from the front or rear of the vehicle and sinks under the vehicle.
  • the position of the tire of the car is determined by an image using a camera (not shown), for example, and stopped at that position.
  • the lift bar 19 is unfolded from the lower part of the frame 12, one tire of the vehicle is sandwiched between a pair of two lift bars 19, and the distance is gradually reduced, whereby the tire can be floated.
  • the AGV 10 can transport the car.
  • FIG. 6 shows the hardware configuration of AGV10. The description of the components described in relation to FIGS. 4 and 5 is omitted.
  • AGV10 has a motor 15d.
  • the motor 15d is used for storing and unfolding the lift bar 19 shown in FIG. 5 and changing the interval between the pair of lift bars 19. Although only one motor 15d is shown in FIG. 6, in practice, for example, it may be provided for each set of lift bars 19.
  • the AGV 10 has motor control circuits 58a to 58d.
  • the motor control circuits 58a to 58d are inverter circuits. Each of the motor control circuits 58a to 58d controls the current and voltage flowing in each of the motors 15a to 15d based on a control signal (PWM signal) output from the microcomputer 55 of the travel control device 17 described later, and rotates the motor. Change the speed.
  • PWM signal a control signal output from the microcomputer 55 of the travel control device 17 described later
  • the traveling control device 17 of the AGV 10 includes a microcomputer 55, a memory 56, and a communication circuit 57.
  • the microcomputer 55 is a microcomputer or a computer, and controls the operation of the AGV 10.
  • the memory 56 develops a computer program executed by the microcomputer 55 and temporarily stores a guidance command received from the guidance device 20.
  • the memory 56 is a block that includes a so-called DRAM and a flash memory. For example, a computer program to be executed by the microcomputer 55 is stored in the flash memory.
  • the microcomputer 55 outputs a control signal for rotating the steering motor 15a by an angle corresponding to the movement direction to the motor control circuit 58a based on the movement direction included in the guidance command transmitted from the positioning device 30. To do. Further, based on the travel distance included in the guidance command, the microcomputer 55 outputs a control signal for rotating the motors 15b and 15c to the motor control circuits 58b and 58c by the number of times corresponding to the travel distance. Further, the microcomputer 55 unfolds and stores the lift bar 19, and outputs a control signal for rotating the motor 15d as many times as necessary to change the interval to the motor control circuit 58d.
  • the microcomputer 55 receives the analog output signal of the gyroscope 14c, internally performs AD conversion, integrates the angular velocity signal, performs Kalman filter processing as necessary, and calculates the angle at which the AGV 10 turns.
  • the microcomputer 55 When the microcomputer 55 detects that the output signals of the front and rear bumper switches 14a and 14b are at a high level indicating “contact”, the microcomputer 55 performs an emergency stop process. Specifically, the microcomputer 55 transmits a control signal to all or part of the motor control circuits 58a to 58d, and stops the rotation of the motors 15a to 15d.
  • FIG. 6 also shows the configuration of the IC tag 18.
  • the IC tag 18 includes an IC 51 for generating a high-frequency signal, a storage device 52, and an antenna 54.
  • the storage device 52 is a flash ROM, for example, and stores unique identification information 53 for each AGV 10.
  • the IC 51 periodically transmits identification information using the antenna 54.
  • the IC tag 18 is not connected to the microcomputer 55 or the like. This is because the IC 51 of the IC tag 18 only needs to transmit identification information periodically. However, the identification information may be transmitted in accordance with an instruction from the microcomputer 55 connected to the microcomputer 55. Note that all of the above processing may be realized by a single chip using a multi-core IC.
  • the IC tag 18 radiates a signal wave in accordance with the Bluetooth (registered trademark) Low Energy (BLE) standard. More specifically, the IC tag 18 continuously transmits a signal wave including an advertisement packet for each channel using three channels.
  • the frequency of the signal wave is, for example, a microwave band, but may be a millimeter wave band.
  • the IC tag 18 can emit a 2.4 GHz signal wave at a time interval of, for example, 10 milliseconds or more and 200 milliseconds or less, typically 100 milliseconds.
  • the frequency of the signal wave does not need to be constant as long as it can be received by the array antenna 20, and a plurality of frequencies can be hopped.
  • the IC tag 18 can operate as a so-called “non-connectable beacon” that only broadcasts advertising packets and does not accept connection requests from the positioning device 30 or the like.
  • the IC tag 18 may be a “connectable beacon” that can accept a connection request from the positioning device 30 or the like and can transmit and receive data.
  • the IC tag 18 may be a device that operates in accordance with another standard.
  • FIG. 7 shows the hardware configuration of the guidance device 20.
  • the guidance device 20 has a CPU 25, a memory 26, a communication circuit 27, and a map information database (DB) 28, which are connected by an internal bus 29.
  • DB map information database
  • the CPU 25 is a signal processing circuit that generates a guidance command for guiding each AGV 10 by a process described later.
  • the CPU 25 is a computer configured by a semiconductor integrated circuit.
  • the memory 26 is a DRAM, for example, and is a work memory used in connection with the processing of the CPU 25.
  • the memory 26 stores information such as the current parking lot state, for example, information indicating vacancy or in use for each parking section, and position information of each AGV 10. In either case, the CPU 25 updates the data every moment.
  • the communication circuit 27 is a communication circuit that has, for example, one or a plurality of communication connectors and performs wired communication of the Ethernet (registered trademark) standard.
  • the communication circuit 27 acquires position information indicating the position of each AGV 10 from the positioning device 30.
  • the communication circuit 27 receives the travel status information from the AGV 10 via the reception antenna 34 of the relay device 32.
  • the positioning device 30 may relay the communication.
  • the communication circuit 27 transmits a guidance command to each AGV 10 via the transmission antenna 33 of the relay device 32.
  • the map information DB 28 holds information such as the layout in the parking lot where the guidance system 1 is introduced, the region where the AGV 10 can travel, the shortest route from the vehicle entry position to each parking section, the detour route, and the like.
  • FIG. 8 shows a hardware configuration of the positioning device 30.
  • the positioning device 30 includes a CPU 35, a memory 36, and a communication circuit 37.
  • the CPU 35 measures the position of each AGV 10 through processing described later, and generates position information indicating the measured position.
  • the memory 26 is a DRAM, for example, and is a work memory used in connection with the processing of the CPU 35.
  • the communication circuit 37 is a communication circuit having one or more communication connectors, for example.
  • the communication circuit 37 is connected to the reception antenna 34 of the relay device 32 by wire. More specifically, the communication circuit 37 is connected to the output of the antenna element provided in the antenna element 34a of each receiving antenna 34, and receives a high-frequency electric signal generated from the electromagnetic wave received by the antenna element 34a. Receive.
  • the communication circuit 37 is connected to the communication circuit 27 of the guidance device 20 via a wired communication line that performs, for example, Ethernet (registered trademark) standard wired communication.
  • the positioning apparatus 30 measures the position of the AGV 10 using one of these positioning processes or a combination of a plurality of positioning processes.
  • the positioning process will be exemplified.
  • the positioning device 30 measures the arrival direction of the radio signal transmitted by the IC tag 18 of the AGV 10 and determines the position of the moving body (AOA (Angle Of The Arrival) method).
  • AOA Angle Of The Arrival
  • the AOA method when signals transmitted by the IC tag 18 are received by a plurality of receiving antennas 34, the arrival angle of the arrival radio wave is measured based on a reference direction (for example, the front direction of the receiving antenna), and the AGV 10 This is a method for determining the position. Since the minimum number of base stations (the number of relay apparatuses 32 having the receiving antenna 34) required for determining the position is two, the number of relay apparatuses 32 required at the same time is small. Further, since the angle can be accurately measured, the position of the AGV 10 can be determined with high accuracy when there is no obstacle from the base station to the terminal and the line of sight is clear.
  • an array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally can be used.
  • a phased array antenna that controls the beam direction and radiation pattern by adjusting the phase of the current flowing through each antenna element can also be used.
  • the direction of the IC tag 18 relative to the receiving antenna 34 can be specified by the single receiving antenna 34.
  • the position of the IC tag 18 can be determined by one receiving antenna 34. For example, when the direction of the IC tag 18 with respect to the receiving antenna 34 arranged on the ceiling surface at a predetermined height is specified, if the height of the IC tag 18 with respect to the floor surface is known or estimated, the IC tag 18 Can be determined. For this reason, it is also possible to position the IC tag 18 with one receiving antenna 34.
  • the positioning device 30 receives a radio signal emitted from the IC tag 18 by a plurality of receiving antennas 34 (or antenna elements 34a), and determines the position of the moving body from the difference in reception time at each antenna element 34a (TDOA (Time Difference Of Arrival) method).
  • the relay device 32 having the reception antenna 34 functions as a base station and must accurately measure the reception time. It is necessary to perform accurate time synchronization in nanosecond units between the relay devices 32.
  • the positioning device 30 determines the position from the reception intensity of the radio signal emitted by the IC tag 18 by using the fact that the position of the receiving antenna 34 is known and the radio wave attenuates according to the distance. (RSSI (Received Signal Signal Strength Indication) method). However, since the intensity of the received signal is affected by multipath, a distance attenuation model is required for each parking lot where the guidance system 1 is introduced in order to calculate the distance (position).
  • RSSI Receiveived Signal Signal Strength Indication
  • the positioning device 30 captures an image (for example, QR code (registered trademark)) to which the identification information of the AGV 10 is added with a camera, and the position of the camera, the direction in which the camera is facing, and the AGV 10 in the captured image.
  • the position of the AGV 10 can also be determined based on the position of
  • the position measurement accuracy varies depending on the positioning process.
  • the position measurement accuracy is determined by the angular resolution of the antenna and the distance between the object to be measured, and 10 cm is realized in a general building.
  • the positioning process (c) there is a possibility that an error of several meters in a general room or about 1 m even under good conditions may occur due to a change in radio wave intensity due to interference of radio waves emitted from the IC tag.
  • the positioning error depends on the number of pixels of the image sensor, spatial resolution, and distortion caused by the lens. In addition, a relatively heavy processing such as object recognition is required.
  • the positioning process (a) described above is excellent at the present time.
  • the guidance system 1 of the present disclosure may be constructed using any one of the positioning processes (b) to (d).
  • FIG. 9 shows communication performed in the guidance system 1 when the AGV 10 is activated, and the processing of the AGV 10, the guidance device 20, and the positioning device 30.
  • the purpose of performing the process shown in FIG. 9 is to allow the guidance device 20 to recognize the position of the AGV 10 and the direction in which the AGV 10 is currently facing.
  • the guidance command is information indicating the moving direction and the travel distance of the AGV 10 transmitted from the positioning device 30 to the AGV 10.
  • the guidance device 20 indicates the moving direction of the AGV 10, it is necessary to recognize the direction in which the AGV 10 is currently facing.
  • the main operations are the AGV 10, the guidance device 20, and the positioning device 30, but in reality, the microcomputer 55 of the AGV 10, the CPU 25 of the guidance device 20, and the CPU 35 of the positioning device 30 are the main components. Information is transmitted and received through a circuit. 9 and 10, the processes of the AGV 10, the guidance device 20, and the positioning device 30 are represented as “S1xx”, “S2xx”, and “S3xx”, respectively.
  • step S101 the power of the AGV 10 is turned on by the user or the internal timer of the AGV 10 or the like.
  • step S101 may mean starting of the guidance system 1 whole.
  • step S102 the AGV 10 starts transmitting identification information (RFID) from the IC tag 18. Thereafter, the AGV 10 periodically transmits RFID.
  • RFID identification information
  • step S202 the positioning device 30 receives the RFID from the AGV 10, and measures the position of the AGV 10 using one or more positioning processes described above.
  • step S ⁇ b> 301 the guidance device 20 acquires information on the position of the AGV 10 measured from the positioning device 30 and stores it in the memory 26.
  • AGV10 performs step S103 in order to make guidance device 20 grasp the front of AGV10.
  • the front of the AGV 10 means the direction of the arrows in FIGS. 4 and 5.
  • step S103 the AGV 10 moves back and forth by a predetermined distance. Simultaneously with the movement, the AGV 10 transmits information on the traveling state, more specifically, information indicating the traveling direction to the guidance device 20. For example, the AGV 10 transmits information indicating that the traveling direction is “front” while moving forward, and after moving a predetermined distance, stops temporarily, and then moves backward, while the traveling direction is “rear”. Sends information indicating that there is.
  • the AGV 10 continues the reciprocating motion a predetermined number of times, for example, three times. It should be noted that the distance between the forward path and the return path of the reciprocating motion performed by the AGV 10 can be determined depending on the resolution of the positioning device 30, that is, the minimum distance at which the position of the AGV 10 can be measured.
  • step S202 the positioning device 30 sequentially measures the position of the AGV 10 during the reciprocating motion, and transmits position information to the guidance device 20.
  • step S302 the guidance device 20 recognizes the forward direction of the AGV 10 based on the travel direction information received from the AGV 10 and the change in the position of the AGV 10.
  • the guidance device 20 was able to recognize the current position of the AGV 10 and the traveling direction (forward) of the AGV 10.
  • FIG. 10 shows communication performed when the positioning device 30 transmits a guidance command to the AGV 10, and processing of each of the AGV 10 and the guidance device 20.
  • the positioning device 30 is not shown in FIG. However, it should be noted that the positioning device 30 continues the process of receiving the identification information transmitted by the AGV 10 and measuring the position of the AGV 10 and sequentially transmitting the position information to the guidance device 20.
  • the guidance device 20 refers to the map information and determines the movement route of the AGV.
  • the “movement route” is a route from the current position of the AGV 10 to the final destination position.
  • the movement route is one section that travels by one guidance command or N sections (N: an integer of 2 or more) that are divided by traveling by a plurality of guidance commands. In the following description, it is assumed that the movement route is N sections (N: an integer of 2 or more).
  • step S312 the guidance device 20 transmits a guidance command from the first section to the Nth section for each section.
  • step S111 the AGV 10 receives each guidance command from the guidance device 20, and transmits reception confirmation of each guidance command to the guidance device 20.
  • the AGV 10 stores the received guidance commands in the memory 56 and substitutes 1 for the variable k.
  • the variable k means that the guidance command currently being executed is the kth guidance command.
  • the variable k also means that the traveling section is the k-th section.
  • Table 1 shows an example of a guidance command table stored in the memory 56 of the AGV 10. Note that “*” means an initial value designated or assumed by the guidance device 20.
  • FIG. 11A shows an example of the operation of the AGV 10 based on the guidance commands 1 and 2.
  • AGV10 from the current position (x0, y0), firstly the angle theta 1 * the distance L 1 * only proceeds positions according induction command 1 (x1 *, y1 *) reaches a. After that, the AGV 10 further moves from the arrival position (x1 * , y1 * ) to the angle ⁇ 2 * by the distance L 2 * to reach the position (x2 * , y2 * ).
  • the traveling of the section p based on the guidance command p is completed, the AGV 10 travels in the section (p + 1) based on the next guidance command (p + 1) at that position.
  • step S313 the guidance device 20 receives the reception confirmation of each guidance command transmitted from the AGV 10. If the reception confirmation is not received from the AGV 10 within a predetermined time after the transmission of the guidance command, the guidance device 20 may retransmit the guidance command that has not received the reception confirmation. In step S314, the guidance device 20 substitutes 1 for the variable k.
  • step S113 the AGV 10 starts moving based on the guidance command for the k-th section, and transmits the progress status (traveled distance and direction) to the guidance device 20.
  • step S315 the guidance device 20 estimates the expected arrival position after execution of the guidance command in the k-th section based on the current position and the progress status.
  • the reason why the estimation process is required is that, as described above, the AGV 10 can travel on a route (solid line) that deviates from the assumed route (dashed line).
  • step S316 the guidance device 20 transmits a guidance command from the planned arrival position to the end point of the (k + 1) th section.
  • FIG. 11B shows an example of the estimation process.
  • a broken line indicates a route of the AGV 10 assumed by the guidance device 20, and a solid line indicates a route on which the AGV 10 actually travels.
  • the AGV 10 starts running at ⁇ 1 where it should start running at an angle ⁇ 1 * based on the guidance command 1. This is because the degree of wear of the rear wheels is not even on the left and right.
  • the guidance device 20 estimates the arrival position (x1, y1) of the AGV 10 when, for example, a certain time t has elapsed.
  • the estimation can be obtained from the position (xt, yt) of the AGV 10, the moving direction, the remaining traveling time, and the current traveling speed.
  • the “remaining travel time” is a time obtained by subtracting the time t from the scheduled travel time.
  • “Scheduled travel time” is the time for the guidance device 20 to reach the position (x1 * , y1 * ) based on the guidance command 1 initially assumed.
  • the “scheduled travel time” can be calculated in advance from the travel speed and travel distance of the AGV 10, for example.
  • the guidance device 20 can estimate the arrival position (x1 * , y1 * ) of the AGV 10.
  • the scheduled arrival position (x1, y1) means the actual start point of the section 2 based on the guidance command 2. Therefore, the guidance device 20 next corrects the initial guidance command so that the AGV 10 travels from the planned arrival position (x1, y1) to the arrival position (x2 * , y2 * ) in the section 2. That is, the angle ⁇ 2 ** and the distance L 2 ** from the expected arrival position (x1, y1) to the position (x2 * , y2 * ) are calculated. The calculated angle ⁇ 2 ** and distance L 2 ** become a corrected guidance command that replaces the existing guidance command 2.
  • the guidance device 20 transmits the corrected guidance command 2 to the AGV 10 a plurality of times. The reason for transmitting “multiple times” is that the guidance command (k + 1) may not be received by the AGV 10 depending on the radio wave situation when the guidance command 20 transmits the guidance command to the AGV 10.
  • FIG. 12 shows an example of the transmission frequency of the guidance command.
  • the right direction in the figure indicates time, and the vertical direction in the figure indicates a signal to be transmitted.
  • the periodic pulse on the left side of the figure indicates the frequency of identification information (RFID) transmitted from the AGV 10.
  • RFID identification information
  • the pulse on the right side of the figure indicates the frequency of the guidance command transmitted from the guidance device 20.
  • the guidance device 20 modifies the guidance command
  • the guidance command after modification is initially transmitted three times in a cycle F1, but when it approaches the target position in the current section, it is further transmitted three times in a cycle F2 ( ⁇ F1). .
  • the opportunity for the AGV 10 to receive the guidance command can be increased.
  • the opportunity that the AGV 10 can receive can be increased.
  • the guidance device 20 may increase the transmission frequency of the guidance command (k + 1).
  • step S114 the AGV 10 receives the corrected guidance command 2 from the guidance device 20, and transmits a reception confirmation of the guidance command.
  • the AGV 10 updates the guidance command for the (k + 1) -th section stored in the memory 56.
  • Table 2 shows a table in which the guidance command 2 is corrected. It is understood that the moving direction ⁇ and the moving amount L are updated to ⁇ 2 ** and L 2 ** , respectively.
  • step S317 the guidance device 20 receives the reception confirmation transmitted from the AGV 10.
  • This process is a process for determining whether or not the guidance command generated in step S316 is a guidance command for the (k + 1) -th section.
  • the guidance device 20 increases the current value of k by 1 in step S319, and the process returns to step S315.
  • the AGV 10 continues traveling based on the guidance command k until the current traveling of the k-th section is completed. This means that the AGV 10 has received a corrected guidance command for the next (k + 1) th section from the guidance device 20 until the traveling of the kth section is completed.
  • FIG. 13 shows the initial route (broken line) generated by the guidance device 20 and the route (solid line) of the AGV 10 based on the guidance command modified in consideration of the actual travel of the AGV 10.
  • the AGV 10 travels from the first position S to the final target position T based on six guidance commands.
  • these routes correspond to the mounting position S of the car that has entered the parking lot and T in the vacant parking section 102b.
  • the next section approaches the target position ( ⁇ ) again in the section.
  • the guidance command is corrected.
  • the estimated arrival position ( ⁇ ) of the section is estimated while traveling in a certain section, and the guidance command is corrected with the estimated arrival position as the start position of the next section.
  • the guidance command is updated to the corrected section in the next section.
  • FIG. 14 shows a traveling route of AGV that does not perform the processing of the present disclosure.
  • the broken line indicates the initially assumed AGV route, and the solid line indicates the route on which the AGV 10 actually travels.
  • the left rear wheel which is the drive wheel
  • the guidance commands for all the sections are transmitted in advance and are not updated thereafter, so that the running error in the left direction is accumulated.
  • the difference between the initial planned arrival position ( ⁇ ) and the arrival position ( ⁇ ) of each section gradually increases.
  • the AGV comes into contact with other cars, side walls and the like that are parked at the position U.
  • Such a guidance system is largely unreliable.
  • the motors 15b and 15c of the AGV 10 may be calibrated on the assumption that the wear of the left and right rear wheels as drive wheels is not uniform.
  • the microcomputer 55 rotates the motors 15b and 15c of the AGV 10 in the opposite directions at the same rotational speed. If the left and right rear wheels are evenly worn, the AGV 10 rotates on the spot. However, if the left and right rear wheels are not evenly worn, the position of the AGV 10 gradually shifts. Therefore, the microcomputer 55 of the traveling control device 17 calculates the rotation speed at which the position does not shift by making one rotation faster than the other rotation. Whether or not the AGV 10 is rotating can be determined from the integral value of the output value of the gyroscope 14c.
  • the microcomputer 55 After the rotational speed at which the motors 15b and 15c are not displaced is calculated, for example, the microcomputer 55 stores information on the difference or ratio between the rotational speeds of the motors 15b and 15c and stores it for use in the subsequent processing. Just keep it.
  • the microcomputer 55 of the travel control device 17 rotates the motor 15c at a rotational speed of M times. Thereby, AGV10 can go straight ahead.
  • the microcomputer 55 may perform processing for calculating the distance from the number of rotations of the wheels.
  • each guidance command includes information specifying an angle indicating the moving direction of the AGV 10 and a distance indicating the moving amount of the AGV 10. Therefore, the “section” was a straight line.
  • information on the rotation radius R when the AGV 10 is turning may be included.
  • 15A and 15B show the path of AGV10 based on the guidance command modified in consideration of the original path (broken line) of AGV10 including the turning section of radius R and the actual travel path (solid line) of AGV10. Show. Similar to the above-described processing, it is assumed that guidance commands for all sections are transmitted from the guidance device 20 to the AGV 10 in advance.
  • the guidance device 20 estimates the expected arrival position T1 of the turning section and corrects the guidance command from the position to the target position T2 of the next section.
  • the AGV 10 travels in the next section based on the corrected guidance command.
  • the guidance device 20 estimates the estimated arrival position T2 'of the AGV 10 in the next travel section, and further corrects the guidance command to the target position T3 in the next section. In this way, the guidance device 20 can cause the AGV 10 to perform turning.
  • FIG. 16 shows the path of the AGV 10 in the section from the position S to the target position T.
  • a broken line indicates a path connecting the position S to the target position T with a straight line, and a solid line indicates a path through which the AGV 10 passes.
  • the AGV 10 uses the gyroscope 14c to correct the deviation from the angle instructed by the guidance command.
  • the microcomputer 55 of the AGV 10 integrates the value of the angular velocity output from the gyroscope 14c, and obtains the angle deviated from the initial traveling direction, in other words, the deviation from the direction toward the target position during traveling.
  • the microcomputer 55 controls the motor control circuits 58b and 58c to adjust the rotational speeds of the motors 15b and 15c so that the deviation is reduced, and more preferably, the angle is set to zero.
  • the AGV 10 adjusts the traveling direction itself, the traveling route can be traced more accurately. However, the deviation that still occurs requires correction of the guidance command by the guidance device 20.
  • the guidance device 20 may transmit a guidance command that returns to the route according to the original guidance command to the AGV 10 to restore the AGV 10 to the originally assumed route.
  • the AGV 10 can transmit information about the angle deviated from the initial traveling direction, which is output from the gyroscope 14c, to the guidance device 20. Thereby, the guidance device 20 can know the current traveling direction of the AGV 10 more accurately, and can determine the accurate moving direction when the guidance command is corrected.
  • the guidance device 20 and the positioning device 30 are described as separate devices. However, the guidance device 20 and the positioning device 30 may be integrated.
  • the guidance device 20 may have a function corresponding to the function of the positioning device 30, and may generate a guidance command by measuring position information of the AGV. In that case, the guidance device 20 is connected to the antenna element 34a, and the CPU 25 of the guidance device 20 performs a positioning process.
  • a route from the current position of the AGV to a preset final destination position is divided into a plurality of sections, and a guidance command is generated so that the guidance device 20 guides to the destination point for each section.
  • the final destination position may be changed while the AGV is running.
  • the guidance device 20 re-divides the route from the current position of the AGV to the changed final destination position into a plurality of sections, and guides each section to guide to the next destination point.
  • a command may be generated.
  • the acquisition of position information and the generation or correction of a guidance command are not necessarily synchronized.
  • the guidance device 20 acquires position information from the positioning device 30, but does not generate a guidance command. Therefore, the guidance device 20 stops the transmission of the guidance command for the section next to the currently traveling section.
  • the guidance device 20 may transmit a command to travel to the AGV 10 using the guidance command for the next section as it is.
  • the guidance device guides the AGV in the parking lot.
  • an AGV function can be given to the vehicle to be transported.
  • a car to be parked is provided with an automatic driving function for automatically driving without being operated by a driver, a transmitting function for transmitting its own identification information (RFID), and a receiving function for receiving a guidance command.
  • RFID identification information
  • a vehicle may have a configuration equivalent to or similar to the configuration shown in FIG.
  • an engine may be used as a power source.
  • Such a vehicle communicates with a guidance device provided in a parking lot, thereby receiving a guidance command and automatically driving in accordance with the guidance command.
  • the guidance device 20 measures the position of the vehicle using the positioning device 30 and transmits a guidance command corrected by the above-described processing.
  • the vehicle travels in the next section according to the corrected guidance command and moves to the parking position.
  • the guidance system according to the present disclosure described above can be used for purposes other than the purpose of guiding the AGV used in a parking lot.
  • AGV used in a factory can be guided by the mobile guidance system of the present disclosure.
  • the AGV is not limited to moving on land by wheels.
  • the AGV may be a multicopter having three or more rotor blades and flying in a factory.
  • the moving body guidance system of the present disclosure can also be used outdoors.
  • the moving body guidance system may be used in an outdoor space where it is difficult to use GPS (Global Positioning System), such as a space between buildings in a forest or in a tunnel.
  • GPS Global Positioning System
  • a mobile body guidance system of the present disclosure by using a mobile body guidance system of the present disclosure by providing a receiver that receives tag identification information on a wall surface, a streetlight, a tree, and the like, and a transmitter that can transmit a guidance command, A moving body that travels or flies in the outdoor space can be guided.
  • the mobile body guidance system of the present disclosure may be used even in a situation where GPS can be used.
  • the AGV that is an automatic guided vehicle is exemplified as the moving body.
  • the mobile body guidance system of this indication can also guide a manned mobile body.
  • the driving force for moving the moving body is not limited to the case where it is transmitted to the wheels. It may be a moving body that moves using two or more legs. Further, the moving body may be an unmanned or manned submarine that moves in water. For example, ultrasonic waves can be used to measure the position of the moving body in water.
  • the guidance system of the present disclosure can be widely used for controlling the position of a moving body that moves indoors or outdoors.
  • Mobile body guidance system 10 Automated guided vehicle (AGV) 14a, 14b Bumper switch 14c Gyroscope 15a-15d Motor 17 Travel controller 18 IC tag 20 Guidance device 25 CPU 26 Memory 27 Communication Circuit 28 Map Information Database (DB) 30 Positioning Device 32 Relay Device 33 Transmitting Antenna 34 Receiving Antenna 34a Antenna Element 35 CPU 36 Memory 37 Communication circuit 52 Storage device 53 Identification information (RFID) 54 Antenna 55 Microcomputer 56 Memory 57 Communication circuit 58a to 58d Motor control circuit

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Abstract

低いコストで導入し運用することが可能な自動搬送車(AGV)などの移動体、および当該移動体の制御システムを提供する。移動体を誘導する移動体誘導システムは、移動体と、移動体の位置を測定して移動体の位置情報を出力する測位装置と、移動体を誘導する誘導装置とを有する。誘導装置が、移動体を、第1位置から、第2位置を経て第3位置へ誘導するときにおいて、誘導装置は、移動体を第1位置から第2位置に誘導するための第1誘導指令を送信する。移動体が第1誘導指令に従って第1位置から第2位置まで移動している間に、誘導装置は、測位装置が測定した移動体の位置の変化に基づいて移動体の到達予定位置を推定する。誘導装置は、到達予定位置から第3位置へ誘導するための第2誘導指令を生成し、移動体が到達予定位置に到達する前に、第2誘導指令を少なくとも1回、移動体に送信する。

Description

移動体誘導システム、移動体、誘導装置およびコンピュータプログラム
 本開示は、移動体誘導システム、移動体、誘導装置およびコンピュータプログラムに関する。
 無人搬送車および当該無人搬送車の移動を制御するシステムの開発が進められている。無人搬送車は「AGV」(Automatic Guided Vehicle)と呼ばれることがある。
 特許文献1は、タグ通信部を有する移動体を開示する。走行対象エリアには、各々の位置情報を有する複数のICタグが分散して配置されている。移動体が走行すると、タグ通信部はICタグと無線通信を行ってICタグの位置情報を読み取る。これにより、移動体は現在の位置の情報を取得し、自動走行を行うことができる。
 特許文献2は、指定された位置にAGVを移動させるシステムを開示する。AGVは、位置を表すロケーションマーカを読み取り、指定された位置に移動する際、自らの位置がずれている場合には、自らのナビゲーションシステムを用いて修正する。
国際公開第2008/035433号 特開平11-154013号公報
 従来のAGVは、自車の位置を示すデータを個々に収集しながら高度な制御を行い、目的地に向かって自律的に走行する。そのようなAGVには高性能なプロセッサ、大容量のメモリ、高性能のセンサ等が必要であるため、システムのコストが嵩んでいた。
 たとえば、上述の特許文献1および2の技術では、いずれも、位置を検出するために必要なICタグまたはロケーションマーカが走行エリア内に配置されており、AGVが現在の位置を自ら検出し、自律走行に利用していた。位置情報を読み取るための読み取り装置、および、その位置情報を利用した自律走行を行うための装置が必要とされ、AGVのコストが嵩んでいた。
 本願の、限定的ではない例示的なある実施形態は、低いコストで導入し、運用することが可能な、AGVおよびAGVの制御システムを提供する。
 本開示の移動体誘導システムは、例示的な実施形態において、少なくとも1つの移動体を誘導する移動体誘導システムであって、移動体と、移動体の位置を測定して移動体の位置情報を出力する測位装置と、移動体を誘導する誘導装置とを有している。移動体は、駆動力を発生させる動力源と、誘導装置から誘導指令を受信する第1通信回路と、誘導指令に従って動力源を制御し、移動体を移動させる駆動装置とを有している。誘導装置は、測位装置からの位置情報に基づいて移動体を誘導するための誘導指令を生成する信号処理回路と、誘導指令を移動体に送信する第2通信回路とを有している。誘導装置が、移動体を、第1位置から、第2位置を経て第3位置へ誘導するときにおいて、第2通信回路は、信号処理回路が生成した、移動体を第1位置から第2位置に誘導するための第1誘導指令を送信する。移動体が第1誘導指令に従って第1位置から第2位置まで移動している間に、信号処理回路は、測位装置が測定した移動体の位置の変化に基づいて移動体の到達予定位置を推定し、到達予定位置から第3位置へ誘導するための第2誘導指令を生成する。第2通信回路は、移動体が到達予定位置に到達する前に、第2誘導指令を少なくとも1回、移動体に送信する。
 本開示の移動体は、例示的な実施形態において、測位装置および誘導装置を有する移動体誘導システムにおいて用いられる。移動体は、駆動力を発生させる動力源と、誘導装置から誘導指令を受信する通信回路と、誘導指令に従って動力源を制御し、移動体を移動させる駆動装置とを有している。測位装置は、移動体の位置を測定して移動体の位置情報を出力する。誘導装置は、測位装置からの位置情報に基づいて移動体を誘導するための誘導指令を送信する。誘導装置が、移動体を、第1位置から、第2位置を経て第3位置へ誘導するときにおいて、通信回路は、誘導装置から、第1位置から第2位置に誘導するための第1誘導指令を受信する。駆動装置は、第1誘導指令に従って第1位置から第2位置まで移動体を移動させる。移動が完了するまでの間に、通信回路は、少なくとも1回、誘導装置からさらに第2誘導指令を受信する。第2誘導指令は、測位装置が測定した移動体の位置の変化に基づいて誘導装置によって推定された、移動体の到達予定位置から第3位置へ誘導するための誘導指令である。
 本開示の誘導装置は、例示的な実施形態において、少なくとも1つの移動体、および、移動体の位置を測定して移動体の位置情報を出力する測位装置を有する移動体誘導システムで移動体を誘導するために用いられる。誘導装置は、測位装置からの位置情報に基づいて移動体を誘導するための誘導指令を生成する信号処理回路と、誘導指令を移動体に送信する通信回路とを有している。移動体を、第1位置から、第2位置を経て第3位置へ誘導するときにおいて、信号処理回路は、移動体を第1位置から第2位置に誘導するための第1誘導指令を生成する。通信回路は、第1誘導指令を移動体に送信する。移動体が第1誘導指令に従って第1位置から第2位置まで移動している間に、信号処理回路は、測位装置が測定した移動体の位置の変化に基づいて移動体の到達予定位置を推定し、到達予定位置から第3位置へ誘導するための第2誘導指令を生成する。通信回路は、移動体が到達予定位置に到達する前に、第2誘導指令を少なくとも1回、移動体に送信する。
 本開示のコンピュータプログラムは、例示的な実施形態において、移動体のコンピュータ、および誘導装置のコンピュータによって実行され、移動体および誘導装置を、それぞれ上述したとおりに動作させる。
 本発明の一態様にかかる移動体誘導システムによれば、測位装置によって移動中の移動体の位置が測定される。移動体が第1位置から第2位置まで移動している間に、誘導装置は、測位装置が測定した移動体の位置の変化に基づいて移動体の到達予定位置を推定し、到達予定位置から第3位置へ誘導するための誘導指令を生成する。誘導装置は、移動体が到達予定位置に到達する前に、当該誘導指令を少なくとも1回、移動体に送信する。これにより、誘導装置は当該移動体を到達予定位置から第3位置に誘導することができる。移動体は、誘導装置からの誘導指令に基づいて移動すればよい。よって、移動体には、位置情報を取得するための装置等は必要ない。移動体の移動エリアに位置情報を格納したICタグ等を設置する必要もない。これにより、移動体のコストを含む、システムの導入コストも抑制することができる。
図1は、例示的な実施形態にかかる移動体誘導システム1の動作の概要を示す。 図2は、例示的な実施形態にかかる誘導システム1が導入された駐車場の俯瞰図である。 図3は、AGV10と誘導装置20または測位装置30との間で授受される情報の内容を示す模式図である。 図4は、AGV10の外観図である。 図5は、リフトバー19が展開されたAGV10の外観図である。 図6は、AGV10のハードウェアの構成図である。 図7は、誘導装置20のハードウェアの構成図である。 図8は、測位装置30のハードウェアの構成図である。 図9は、AGV10起動時に誘導システム1において行われる通信、および、AGV10、誘導装置20および測位装置30の処理を示す図である。 図10は、測位装置30がAGV10に誘導指令を送信する際に行われる通信、および、AGV10および誘導装置20の各々の処理を示す図である。 図11Aは、誘導指令1および2に基づくAGV10の動作の例を示す図である。 図11Bは、推定処理の例を示す図である。 図11Cは、誘導指令1と、修正された誘導指令2に基づくAGV10の動作の例を示す図である。 図12は、誘導指令の送信頻度の例を示す図である。 図13は、誘導装置20によって生成された当初の経路(破線)と、AGV10の実際の走行を考慮して修正された誘導指令に基づくAGV10の経路(実線)とを示す図である。 図14は、本開示の処理を行わないAGVの走行経路を示す図である。 図15Aは、回転半径Rの旋回区間を含むAGV10の当初の経路(破線)と、AGV10の実際の走行経路(実線)とを考慮して修正された、誘導指令に基づくAGV10の経路とを示す図である。 図15Bは、回転半径Rの旋回区間を含むAGV10の当初の経路(破線)と、AGV10の実際の走行経路(実線)とを考慮して修正された、誘導指令に基づくAGV10の経路とを示す図である。 図16は、位置Sから目的位置Tまでの区間におけるAGV10の経路を示す図である。
 以下、本開示による移動体誘導システムを説明する。本開示による移動体誘導システムでは、1つまたは複数の移動体の各々の位置が、移動体の外部に設けられた測位装置によって測定される。誘導装置は各移動体に誘導指令を送信して、目的の位置へ移動させる。移動中に各移動体は、自らの位置を測定する必要はない。移動体は、たとえば、無人搬送車(AGV)、自走可能なカートまたは車いす、自動または自律運転カー、ロボット、マルチコプター、サービスロボットであり得る。「位置」は、二次元平面内の位置であってもよいし、3次元空間内の位置であってもよい。
 本開示では、移動体としてAGVを例示する。AGVは、製品、部品等を積載して自走し、所定の場所へ無人で搬送する無軌道台車である。AGVは搬送ロボットと呼ばれることがある。
 以下に説明する実施形態では、AGVは、駐車場で自動車を搬送する搬送ロボットである。駐車場で利用されるAGVは、駐車場利用者の車を積載して、外部の誘導装置20から受信した誘導指令にしたがって空いている駐車区画まで移動する。目的の駐車区画に到着すると、AGVはその駐車区画に車を下ろす。その後、車は当該区画で保管される。駐車場利用者が戻ってきたとき、AGVは、誘導装置から受信した誘導指令にしたがって当該利用者の車が駐車されている区画まで移動し、車を積載する。その後AGVは、誘導装置からの誘導指令に基づいて、目的地点である引き渡し場所まで移動する。
 以下、添付の図面を参照しながら、本開示の実施形態による移動体誘導システム、移動体、誘導装置およびコンピュータプログラムの構成例を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。たとえば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明においては、同一または類似する構成要素には、同一の参照符号を付している。
 まず、図1を参照しながら、移動体誘導システムの動作の概要を説明する。
 図1は、例示的な実施形態にかかる移動体誘導システム1の動作の概要を示す。以下では記載の簡略化のため、移動体誘導システム1を「誘導システム1」と呼ぶ。
 誘導システム1は、AGV10と、誘導装置20と、測位装置30とを有する。AGV10は、車を搬送している状態であってもよいし、搬送していない状態であってもよい。
 いま、kを正の整数とする。AGV10が最も左側の位置Pkに存在しているとする。誘導装置20は、自らが保持する地図情報を利用して、AGV10を、位置Pkから位置P(k+1)を経由して位置P(k+2)まで誘導しようとしているとする。図1では、誘導装置20によって誘導される予定の経路が破線によって示されている。誘導システム1のAGV10および誘導装置20は、以下のように動作する。
 (1)AGV10は誘導装置20からの誘導指令kに従って、位置Pkから走行を開始する(図1の「A1」)。誘導指令kは、位置Pkから位置P(k+1)へ到達させるために必要な情報を示す指令である。本実施形態では、誘導指令は、移動方向(角度)および移動量(距離)を示す指令である。移動方向(角度)は、現在のAGV10の進行方向を基準とした角度である。AGV10は、指定された移動方向に指定された距離だけ走行すればよい。AGV10は現在位置を把握する必要もない。
 (2)AGV10は、誘導指令kに従って走行を開始すると(図1の「A1」)、当該誘導指令kに従う動作が完了するまで走行を継続する(図1の「A2」)。1つの誘導指令により、走行する区間が1つ定まる。「区間」は直線に限られず、カーブを含み得る。なお、各区間の走行中において、AGV10は、ジャイロスコープまたはレートセンサなどの慣性計測装置を搭載し、慣性計測装置の出力信号を利用して走行誤差を補正してもよい。AGV10が備えるセンサなどによって走行誤差を補正することは本開示において必須ではないが、AGV10の走行経路の追従精度を高くするために行ってもよい。
 (3)測位装置30は、AGV10の位置を、たとえばAGV10が有するICタグから電磁波の形態で送信される識別情報(RFID)を利用して決定することができる(図1の「B1」)。後述するように、AGV10の外部にある測位装置30がAGV10の位置を決定する方法は、この例に限定されず、種々の方式による測定または推定によって行うことができる。
 (4)車輪に取り付けられたタイヤの不均等な摩耗等に起因して、AGV10は、想定された経路(破線)からずれた経路(実線)を走行する場合がある。しかしながら、AGV10は想定された経路(破線)からずれたかどうかを判断する必要がない。AGV10の走行中、誘導装置20は、AGV10の現在の位置、走行速度、移動方向等から、到達予定位置PE(K+1)を推定(予測)する(図1の「B2」)。
 なお、上述の走行経路のずれは、仮にジャイロスコープの出力信号を利用して走行誤差を補正したとしても発生し得る。その理由は、ジャイロスコープの検出精度に起因した誤差が累積されるからである。たとえば、ジャイロスコープの角度精度が±1.15度であるとすると、AGV10が25m進むと当初の到着予定位置から50cmずれ、50m進むと1mずれることがあり得る。
 (5)誘導装置20は、到達予定位置PE(K+1)から、次の区間の目的地点P(k+2)までの誘導指令(k+1)を生成する(図1の「B3」)。そして誘導装置20は、誘導指令(k+1)を、現在の区間の走行が完了する前にAGV10に1回または複数回送信する(図1の「B4」)。
 (6)到達予定位置PE(K+1)に到達後、AGV10は誘導指令(k+1)にしたがって走行する(図1の「A4」)。
 上述の(5)において誘導指令(k+1)を複数回送信すると、電波状況によっては、一時的に誘導指令(k+1)がAGV10に受信されなかった場合でも、誘導指令(k+1)をAGV10に受信させることが可能になる。AGV10が到達予定位置PE(K+1)に到達する前に、AGV10に誘導指令(k+1)を受信させるため、誘導装置20は、誘導指令(k+1)の送信頻度を高めてもよい。たとえば、AGV10と到達予定位置PE(K+1)との距離、または、AGV10が走行すべき残存距離、が予め定められた値以下になると、誘導装置20は誘導指令(k+1)の送信頻度を高めてもよい。
 誘導システム1のAGV10、誘導装置20および測位装置30が上述のように動作することにより、誘導装置20はAGV10を到達予定位置PE(K+1)から位置P(k+2)まで誘導することができる。なお、その場合にもAGV10は、位置P(k+2)からずれた位置に到達する可能性がある。よって、誘導装置20は、区間(k+1)における到達予定位置PE(K+2)を求め、到達予定位置PE(K+2)からさらに次の区間の目的地点P(k+3)までの誘導指令を生成すればよい。
 区間毎に、本来の目的地点へ誘導するよう誘導指令が生成され、または修正されるため、AGV10の位置のずれは区間毎にリセットされる。つまり、AGV10の位置のずれは累積されることはない。これにより、最終到達地点における位置ずれを大幅に少なくすることができる。さらに、AGV10が自ら地図情報を保持して経路を決定し、種々のセンサ情報等を利用して自律走行をする必要がないため、高性能なマイコン、大容量の半導体メモリ等を採用する必要もない。これにより、AGV10のハードウェアのコストを下げることができる。走行する駐車場のレイアウト変更、拡張等に伴う地図情報の変更が生じたときも、誘導装置20が保持する地図情報のみを更新すればよい。よって誘導システム1のメンテナンスコストも下げることができる。
 誘導指令に基づいて走行する方法は、AGV10が、ある地点まで移動するよう指示され、その地点からさらに他の地点まで移動するよう指示される、という走行方法とは大きく異なる。後者の方法では、AGV10は経路の情報を保持して走行するだけでなく、指示された位置に到達したか否かをAGV10が自律的に判断する必要がある。よって、AGV10には、経路情報を保持するメモリ、自車の位置を測定するためのシステム(たとえばGPS)、および、現在の位置が指定された位置であるか否かを判定し走行を制御するための高度な演算回路等が必要になる。
 図2は、例示的な実施形態にかかる誘導システム1が導入された駐車場を俯瞰図である。図示された誘導システム1は、複数のAGV10と、複数の中継装置32を有する。たとえば中継装置32は、AGV10から送信されるAGV10の識別情報を無線で受信して図示されない誘導装置20および測位装置30に送信する。また中継装置32は、測位装置30から出力された、AGV10の誘導指令を有線で受信して、無線でAGV10に送信する。
 AGV10は、駐車場に進入してきた自動車を積載し、空いている駐車区画まで搬送して当該駐車区画に下ろす。またAGV10は、駐車している車を積載し、引き渡し場所まで搬送する。AGV10の移動は、誘導装置20から送信される誘導指令に基づいて行われる。
 図2には、走行中の種々のAGV10が示されている。たとえばAGV10aは車100aを搭載し、空いている区画102aへ到着したところである。またAGV10bは、車100bを搭載する位置Sに向けて移動中である。車100bを積載した後、AGV10bは、誘導装置20からの誘導指令に従い、空いている区画102bに車100bを搬送する。AGV10cは、駐車していた車100cを駐車区画から搬出中である。またAGV10dは、積載した車100dを引き渡し場所で下ろして退避している。
 図3は、AGV10と誘導装置20または測位装置30との間で授受される情報の内容を示す模式図である。上述のように、誘導装置20は、個々のAGV10に向けて、中継装置32の送信アンテナ33から誘導指令が送信される。一方、AGV10は、自らを一意に特定する識別情報(RFID)、および、現在の走行状況を示す情報を送信する。AGV10から送信された情報は、中継装置32の受信アンテナ34によって受信される。識別情報は、AGV10が有するRFタグに保持されている。また、走行状況を示す情報とは、たとえばAGV10の走行距離および進行方向(前進または後退)である。
 AGV10から送信された識別情報の受信について説明する。識別情報は、電波を利用して搬送される。当該電波は複数の中継装置32の受信アンテナ34によって受信される。測位装置30は、識別情報が各受信アンテナ34によって受信された電波の到来角度を利用して、AGV10の位置を測定することができる。測位装置の具体的な処理の例は後述する。
 情報の送受信の頻度を説明する。AGV10は、識別情報および走行状況の情報を、周期的、たとえば0.1秒ごとに送信する。一方、誘導装置20が誘導指令を送信する頻度は変動し得る。たとえば誘導装置20は、AGV10の走行開始前は、複数の区間のそれぞれの誘導指令をまとめて送信する。その後、AGV10が現在の区間を移動している間に、次の区間の誘導指令を修正して送信する。その際、次の区間の誘導指令を、一定間隔で、または上述したように送信頻度を変えながら複数回送信する。
 図4および図5は、AGV10の外観図である。図5では、車を搬送するために利用されるリフトバー19が展開されている。
 図4および図5に示されるAGV10は、後方から前方を見た外観であり、矢印の方向が前進方向である。
 AGV10は、前輪11aおよび11dと、後輪11bおよび11cと、フレーム12と、前後のバンパー13aおよび13bと、ICタグ18とを有する。AGV10の前後輪11a~11dの直径は、たとえば約80mmである。当該直径は、搬送する対象となる車の最低地上高に基づいて決定され得る。前後輪の直径を当該最低地上高よりも小さくすることにより、AGV10は搬送すべき車の下に潜り込むことができる。ICタグ18は、車の搬送時であっても通信が安定的に行えるよう、ポールの上部に設置されている。タグの詳細は後述する。
 さらに、AGV10は、フレーム12内に、操舵用のモータ15aと、後輪駆動用のモータ15bおよび15cと、ラック軸16とを有する。ラック軸16の両端には、不図示の操舵機構を介して前輪11aおよび11dが取り付けられている。移動方向を調整するステアリング機構として、本実施形態によるAGV10は、ラック・アンド・ピニオン型ステアリング機構を有する。操舵用のモータ15aの回転軸にはピニオン・ギアが取り付けられている。ラック軸16にはラック・ギアが取り付けられている。たとえばモータ15aが正回転するとピニオン・ギアによってラック・ギアが移動方向に向かって右側に押し出され、操舵機構が前輪11aおよび11dを右側に向かせる。これにより、AGV10の進路を右方向に変更することができる。同様に、モータ15aが逆回転した場合には、AGV10の進路を左方向に変更することができる。
 モータ15bおよび15cは、それぞれ後輪11bおよび11cを回転させてAGV10を推進させる推進力(駆動力)を発生させる動力源である。本明細書では、後輪11bおよび11cを駆動輪と呼ぶことがある。
 なお、モータ15a~15c等を動作させるためにAGV10はバッテリに蓄えられた電力を利用する。図4にはバッテリの記載は省略している。
 AGV10は、前後のバンパー13aおよび13b内に、それぞれバンパースイッチ14aおよび14bを有する。バンパースイッチ14aおよび14bは、バンパーに物が接触したときにオンされる。バンパースイッチ14aおよび14bの出力に基づけば、AGV10が他の物体と接触・衝突したことを検出できる。
 AGV10は、フレーム12内に、ジャイロスコープ14cを有する。本明細書では、ジャイロスコープ14cは、AGV10が旋回(回転)する方向の角速度(ヨー角速度)を検出するレートセンサである。ジャイロスコープ14cが出力する角速度の値を積分すると、AGV10が旋回した角度を得ることができる。
 走行制御装置17は、AGV10の動作を制御する。具体的には、走行制御装置17は、誘導装置20から受信した誘導指令によって指示された移動方向を向くよう、モータ15aの回転角を制御して前輪11aおよび11dの角度を変化させる。たとえば、走行制御装置17はモータ15aの1回転当たりの移動方向の角度変化Aの情報を保持しており、誘導指令によって指示された角度をAで除算することにより、モータ15aの回転数を算出することができる。走行制御装置17は、算出した回転数だけモータ15aを回転させる制御信号(PWM信号)を出力する。
 上述のように、移動方向(角度)は、現在のAGV10の進行方向を基準とした角度として与えられる。たとえば、角度θが正の値を取るときは、進行方向に向かって左側に進む角度を示し、角度θが負の値を取るときは、進行方向に向かって右側に進む角度を示す。走行制御装置17は、角度θの正/負に応じて、モータ15aの回転方向を決定する。
 また走行制御装置17は、誘導指令によって指示された距離だけ走行するよう、モータ15bおよび15cの回転数を決定し、その回転数だけモータ15bおよび15cをそれぞれ独立して回転させる。たとえば、走行制御装置17は後輪11bおよび11cのタイヤの1回転当たりの走行距離Lの情報を保持しており、誘導指令によって指示された距離をLで除算することにより、後輪11bおよび11cの回転数を算出することができる。
走行制御装置17は、算出した回転数だけモータ15bおよび15cを回転させる制御信号(PWM信号)を出力する。
 なお、図4に示すAGV10では、モータ15aを利用して前輪11aおよび11dの角度が制御され、移動方向を調整されるとした。しかしながら、当該構成は一例である。モータ15bおよび15cを制御して駆動輪である左右の後輪11bおよび11cの回転速度を変化させることにより、移動方向を変化させてもよい。この場合にはモータ15aおよびラック軸16を設ける必要はない。
 次に図5を参照しながら、AGV10が車を搬送するための構造および動作を簡単に説明する。
 図5は、AGV10の8本のリフトバー19を示す。AGV10には、2つのリフトバー19を1組として、4組のリフトバーが設けられている。リフトバー19は、車の非搬送時にはフレーム12の下部に収納されている(図4)。搬送時には、AGV10は車の前方または後方から後退しながら接近し、車の下に潜り込む。車のタイヤの位置を、たとえば不図示のカメラを用いて画像によって決定し、その位置において停止する。その後、フレーム12の下部からリフトバー19を展開し、1組の2本のリフトバー19で車の1本のタイヤを挟み、その距離を徐々に縮めることにより、タイヤを浮かせることができる。4本のタイヤを全て浮かせた状態になると、AGV10は車を搬送できる。
 図6は、AGV10のハードウェアの構成を示す。図4および図5に関連して説明した構成要素の説明は省略する。
 AGV10は、モータ15dを有する。モータ15dは、図5に示すリフトバー19の収納、展開および1組のリフトバー19の間隔を変更するために利用される。図6には1つのモータ15dのみが記載されているが、実際には、たとえば1組のリフトバー19ごとに設けられ得る。
 AGV10は、モータ制御回路58a~58dを有する。モータ制御回路58a~58dはインバータ回路である。モータ制御回路58a~58dはそれぞれ、後述する走行制御装置17のマイコン55から出力された制御信号(PWM信号)に基づいて、モータ15a~15dの各々に流れる電流および電圧を制御し、モータの回転速度を変化させる。
 AGV10の走行制御装置17は、マイコン55と、メモリ56と、通信回路57とを有する。マイコン55は、マイクロコンピュータまたはコンピュータであり、AGV10の動作を制御する。メモリ56は、マイコン55が実行するコンピュータプログラムを展開し、また誘導装置20から受信した誘導指令を一時的に格納する。なお、メモリ56はいわゆるDRAM、および、フラッシュメモリを包括するブロックである。フラッシュメモリには、たとえばマイコン55が実行すべきコンピュータプログラムが記憶されている。
 マイコン55の処理の例を説明する。
 たとえばマイコン55は、測位装置30から送信された誘導指令に含まれる移動方向に基づいて、当該移動方向に対応する角度だけ操舵用のモータ15aを回転させるための制御信号をモータ制御回路58aに出力する。またマイコン55は、誘導指令に含まれる走行距離に基づいて、当該走行距離に対応する回数だけモータ15bおよび15cを回転させるための制御信号をモータ制御回路58bおよび58cに出力する。またマイコン55は、リフトバー19を展開し、収納し、間隔を変更するために必要な回数だけモータ15dを回転させるための制御信号をモータ制御回路58dに出力する。
 さらにマイコン55は、ジャイロスコープ14cのアナログ出力信号を受け取り、内部でAD変換を行って、角速度信号を積分し、必要に応じてカルマンフィルタ処理を行った後、AGV10が旋回した角度を算出する。
 またマイコン55は、前後のバンパースイッチ14aおよび14bの出力信号が、「接触」を示すハイレベルになったことを検出すると、緊急停止処理を行う。具体的にはマイコン55は、モータ制御回路58a~58dの全てまたは一部に制御信号を送信し、モータ15a~15dの回転を停止させる。
 図6にはさらに、ICタグ18の構成も示されている。ICタグ18は、高周波信号を生成するためのIC51と、記憶装置52と、アンテナ54とを有する。記憶装置52はたとえばフラッシュROMであり、AGV10毎に一意の識別情報53が格納されている。IC51は、アンテナ54を利用して識別情報を周期的に送信する。なお、ICタグ18は、マイコン55等には接続されていない。その理由は、ICタグ18のIC51は、周期的に識別情報を送信しさえすればよいからである。ただしマイコン55と接続され、マイコン55からの指示にしたがって識別情報を送信してもよい。なおマルチコアICによって上記の処理を全て1チップで実現してもよい。
 本実施形態において、ICタグ18は、ブルートゥース(登録商標)・ロー・エナジー(BLE)規格に従って信号波を放射する。より具体的には、ICタグ18は、3つのチャネルを用いて、チャネルごとにアドバタイズメント・パケットを含む信号波を定期的に送信し続ける。信号波の周波数は、例えばマイクロ波帯域であるが、ミリ波帯域であってもよい。ICタグ18からは、例えば10ミリ秒以上200ミリ秒以下の時間間隔、典型的には100ミリ秒の時間間隔で2.4ギガヘルツ帯の信号波が放射され得る。信号波の周波数は、アレーアンテナ20で受信できる限り、一定である必要はなく、複数の周波数をホッピングし得る。
 アドバタイズメント・パケットには、ICタグ18を一意に特定する識別情報(RFID)として機能する「パブリック・デバイス・アドレス」または「ランダム・デバイス・アドレス」が記述されている。これにより、自身の存在を周囲に知らせることができる。
 本実施形態では、ICタグ18は、アドバタイジング・パケットのブロードキャストのみを行い、測位装置30等からの接続要求を受け容れない、いわゆる「ノン・コネクタブル・ビーコン」として動作し得る。しかしながらICタグ18は、測位装置30等からの接続要求を受け容れて、データの送受信を行うことが可能な「コネクタブル・ビーコン」であってもよい。
 なお、ICタグ18は、他の規格に従って動作する機器であってもよい。
 次に図7および図8を参照しながら、誘導装置20および測位装置30を説明する。
 図7は、誘導装置20のハードウェアの構成を示す。
 誘導装置20は、CPU25と、メモリ26と、通信回路27と、地図情報データベース(DB)28とを有しており、これらは内部バス29で接続されている。
 CPU25は、後述の処理により、個々のAGV10を誘導するための誘導指令を生成する信号処理回路である。典型的には、CPU25は半導体集積回路によって構成されたコンピュータである。メモリ26は、たとえばDRAMであり、CPU25の処理に関連して利用されるワークメモリである。たとえばメモリ26には、現在の駐車場の状態、たとえば駐車区画ごとの、空きまたは使用中を示す情報、各AGV10の位置情報等の情報が格納される。いずれも、CPU25が刻々更新する。
 通信回路27は、たとえば、1または複数の通信コネクタを有し、イーサネット(登録商標)規格の有線通信を行う通信回路である。通信回路27は、測位装置30から個々のAGV10の位置を示す位置情報を取得する。また通信回路27は、AGV10から走行状況の情報を、中継装置32の受信アンテナ34を介して受信する。このとき、通信を測位装置30が中継してもよい。また通信回路27は、中継装置32の送信アンテナ33を介して各AGV10への誘導指令を送信する。
 地図情報DB28は、誘導システム1が導入される駐車場内のレイアウト、AGV10が走行可能な領域、車の乗り入れ位置から各駐車区画への最短の経路、迂回経路等の情報が保持されている。
 CPU25が誘導指令を生成する処理は、後に詳細に説明する。
 図8は、測位装置30のハードウェアの構成を示す。
 測位装置30は、CPU35と、メモリ36と、通信回路37とを有する。CPU35は、後述の処理により、個々のAGV10の位置を測定し、測定した位置を示す位置情報を生成する。メモリ26は、たとえばDRAMであり、CPU35の処理に関連して利用されるワークメモリである。通信回路37は、たとえば、1または複数の通信コネクタを有する通信回路である。通信回路37は中継装置32の受信アンテナ34と有線で接続されている。より具体的には、通信回路37は、個々の受信アンテナ34のアンテナ素子34aに設けられたアンテナ素子の出力と接続されており、アンテナ素子34aによって受信された電磁波から生成された高周波電気信号を受信する。また、通信回路37は、誘導装置20の通信回路27と、たとえば、イーサネット(登録商標)規格の有線通信を行う有線通信回線を介して接続されている。
 以下、測位装置30が行う、AGV10の位置を測定する処理(測位処理)を説明する。平面上の、または空間内の物体の測位処理は種々知られている。測位装置30は、それらのうちの1つの測位処理、または、複数の測位処理の組み合わせを利用してAGV10の位置を測定する。以下、測位処理を例示する。
 (a)測位装置30は、AGV10のICタグ18が送信した無線信号の到来方向を測定し、移動体の位置を決定する(AOA(Angle Of Arrival)方式)。AOA方式は、ICタグ18が送信する信号を複数の受信アンテナ34で受信した際に、基準方位(たとえば受信アンテナの正面方向)をもとに到達電波の到来角度を測定することで、AGV10の位置を決定する方式である。位置の決定に最低限必要な基地局数(受信アンテナ34を有する中継装置32の数)は2つであるため、同時に必要な中継装置32の数は少なくて済む。また、角度を正確に計測することができるため、基地局から端末までに障害物がなく、見通し線が明確な場合には高い精度でAGV10の位置を決定できる。
 なお、受信アンテナ34として、複数のアンテナ素子を一次元または二次元に配列したアレイ・アンテナを利用することができる。または、各アンテナ素子に流す電流の位相を調整することによってビーム方向や放射パターンの制御を行う、フェーズド・アレイ・アンテナを用いこともできる。なお、アレイ・アンテナを利用する場合、単一の受信アンテナ34によって、その受信アンテナ34に対するICタグ18の方向を特定することができる。この場合、1個の受信アンテナ34によってICタグ18の位置を決定することも可能である。例えば、所定の高さにある天井面に配置された受信アンテナ34に対するICタグ18の方向が特定される場合、ICタグ18の床面に対する高さが既知または推定されるならば、ICタグ18の位置を決定することが可能である。このため、1個の受信アンテナ34によってICタグ18を測位することも可能である。
 (b)測位装置30は、ICタグ18が発した無線信号を複数の受信アンテナ34(またはアンテナ素子34a)で受信し、各アンテナ素子34aにおける受信時刻の差から移動体の位置を決定する(TDOA(Time Difference Of Arrival)方式)。受信アンテナ34を有する中継装置32は基地局として機能して、正確に受信時刻を測定しなければならない。中継装置32間では、ナノ秒単位の、正確な時刻の同期を行う必要がある。
 (c)測位装置30は、受信アンテナ34の位置が既知であり、かつ、電波が距離に応じて減衰することを利用して、ICタグ18が発した無線信号の受信強度から位置を決定する(RSSI(Received Signal Strength Indication)方式)。ただし、受信信号の強度はマルチパスの影響を受けるため、距離(位置)を算出するためには、誘導システム1が導入される駐車場ごとに距離減衰モデルが必要である。
 (d)測位装置30は、AGV10の識別情報が付加された画像(たとえばQRコード(登録商標))をカメラで撮影し、カメラの位置、カメラが向いている方向、撮影された画像内のAGV10の位置に基づいて、AGV10の位置を決定することもできる。
 なお、測位処理によってその位置測定精度は異なる。測位処理(a)においては位置測定精度はアンテナの角度分解能と被測定物との距離で決まり、一般の建物においては10cmが実現されている。測位処理(c)においてはICタグから出た電波の干渉による電波強度の変化等により、一般の室内では数メートル、条件の良い場合でも1m程の誤差が生じる可能性がある。測位処理(d)においては、測位誤差は、イメージセンサの画素数、空間分解能、レンズによる歪に依存する。また、物体認識という比較的負荷の高い処理を必要とする。
 精度の観点では、現時点では上述した測位処理(a)が優れている。しかしながら、測位処理(b)から(d)のいずれかを利用して本開示の誘導システム1が構築されてもよい。
 次に、図9および図10を参照しながら、AGV10、誘導装置20および測位装置30の動作を説明する。
 図9は、AGV10起動時に誘導システム1において行われる通信、および、AGV10、誘導装置20および測位装置30の処理を示す。図9に示す処理を行う目的は、AGV10の位置、および、AGV10現在向いている方向を誘導装置20が認識するためである。上述のように、本実施形態では、誘導指令は、測位装置30からAGV10に送信される、AGV10の移動方向および走行距離を示す情報である。誘導装置20がAGV10の移動方向を指示する前提として、AGV10が現在向いている方向を認識する必要がある。
 以下の説明では、動作の主体はAGV10、誘導装置20および測位装置30であるが、実際には、AGV10のマイコン55、誘導装置20のCPU25および測位装置30のCPU35が主体であり、各々の通信回路を介して情報を送受信している。なお、図9および図10では、AGV10、誘導装置20および測位装置30の各処理を、それぞれ「S1xx」、「S2xx」および「S3xx」と表す。
 ステップS101において、使用者、またはAGV10の内部タイマー等により、AGV10の電源が投入される。なお、ステップS101は誘導システム1全体の起動を意味してもよい。
 ステップS102において、AGV10は、ICタグ18からの識別情報(RFID)の送信を開始する。以後、AGV10は周期的にRFIDを送信する。
 ステップS202において、測位装置30は、AGV10からRFIDを受信し、上述の1または複数の測位処理を利用して、AGV10の位置を測定する。
 ステップS301において、誘導装置20は測位装置30から測定したAGV10の位置の情報を取得し、メモリ26に格納する。
 次にAGV10は、AGV10の前方を誘導装置20に把握させるためにステップS103を行う。AGV10の前方とは、図4および図5の矢印の方向を意味する。
 ステップS103において、AGV10は、所定距離だけ前後に移動する。移動すると同時にAGV10は、走行状況の情報、より具体的には、走行方向を示す情報を誘導装置20に送信する。たとえばAGV10は、前方に移動しながら、走行方向が「前方」であることを示す情報を送信し、所定距離移動した後、一旦停止し、その後後方に移動しながら、走行方向が「後方」であることを示す情報を送信する。AGV10は、往復運動を、予め定められた回数、たとえば3回継続する。なお、AGV10が行う往復運動の往路および復路の距離は、測位装置30の分解能、すなわちAGV10の位置を測定することが可能な最小距離に依存して決定され得る。
 ステップS202において、測位装置30は、往復運動中のAGV10の位置を逐次測定し、位置情報を誘導装置20に送信する。
 ステップS302において、誘導装置20は、AGV10から受信した走行方向の情報およびAGV10の位置の変化に基づいてAGV10の前方向を認識する。
 以上の処理により、誘導装置20はAGV10の現在の位置、および、AGV10の進行方向(前方)を認識することができた。
 次に、誘導装置20がAGV10を誘導する処理を説明する。
 図10は、測位装置30がAGV10に誘導指令を送信する際に行われる通信、および、AGV10および誘導装置20の各々の処理を示す。説明の便宜のため、図10では測位装置30の記載は省略している。しかしながら、測位装置30は、AGV10が送信する識別情報の受信およびAGV10の位置を測定する処理を継続しており、その位置情報を逐次誘導装置20に送信していることに留意されたい。
 ステップS311において、誘導装置20は地図情報を参照して、AGVの移動経路を決定する。「移動経路」とは、AGV10の現在位置から最終目的位置までの経路である。移動経路は、1つの誘導指令によって走行する1つの区間、または、複数の誘導指令によって走行する分割されたN個の区間(N:2以上の整数)である。以下の説明では、移動経路はN個の区間(N:2以上の整数)であるとする。
 ステップS312において、誘導装置20は第1区間から第N区間までの誘導指令を区間毎に送信する。
 ステップS111において、AGV10は誘導装置20から各誘導指令を受信し、各誘導指令の受信確認を誘導装置20に送信する。AGV10は受信した各誘導指令をメモリ56に格納し、変数kに1を代入する。変数kは、現在実行している誘導指令がk番目の誘導指令であることを意味する。変数kは、走行する区間が第k区間であることも意味する。
 表1は、AGV10のメモリ56に格納された誘導指令のテーブルの例を示す。なお、「*」は、誘導装置20によって指定された、または想定された当初の値であることを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 図11Aは、誘導指令1および2に基づくAGV10の動作の例を示す。AGV10は、現在の位置(x0,y0)から、誘導指令1に従ってまず角度θ1 *に距離L1 *だけ進み位置(x1*,y1*)に到達する。その後、AGV10は、到達位置(x1*,y1*)から角度θ2 *に距離L2 *だけさらに移動し、位置(x2*,y2*)に到達する。その後も同様に、AGV10は、誘導指令pに基づく区間pの走行が完了すると、その位置において、次の誘導指令(p+1)に基づく区間(p+1)の走行を行う。
 再び図10を参照する。
 ステップS313において、誘導装置20はAGV10から送信された各誘導指令の受信確認を受信する。なお、誘導指令の送信後、所定の時間内にAGV10から受信確認を受信しなかった場合には、誘導装置20は、受信確認を受信しなかった誘導指令を再送信してもよい。ステップS314において、誘導装置20は変数kに1を代入する。
 ステップS113において、AGV10は、第k区間の誘導指令に基づいて移動を開始し、進行状況(走行した距離および向き)を誘導装置20に送信する。
 ステップS315において、誘導装置20は、現在位置および進行状況に基づいて、第k区間の誘導指令実行後の到達予定位置を推定する。推定処理が必要とされる理由は、上述のように、AGV10が、想定された経路(破線)からずれた経路(実線)を走行し得るからである。そしてステップS316において、誘導装置20は、到達予定位置から第(k+1)区間の終点までの誘導指令を送信する。
 ここで図11Bを参照しながら、誘導装置20による到達予定位置の推定動作を説明する。k=1であるとして説明する。たとえばAGV10の駆動輪である左右の後輪11bおよび11cがそれぞれ摩耗して周の長さが短くなっており、さらに両方の後輪の摩耗の程度が左右で均等ではない状況を想定して説明する。
 図11Bは、推定処理の例を示す。破線は誘導装置20によって想定されたAGV10の経路を示し、実線はAGV10が実際に走行した経路を示す。AGV10は、誘導指令1に基づいて角度θ1 *で走行し始めるべきところ、θ1で走行を開始している。後輪の摩耗の程度が左右で均等ではないからである。
 時間t経過後は、当初は図11Bに示す位置(xt*,yt*)を走行していると想定されていたが、実際には位置(xt,yt)を走行している。なお、時間t経過後までに走行した、位置(x0,y0)からの位置(xt,yt)までの距離は、位置(x0,y0)からの位置(xt*,yt*)までの距離よりも短い。後輪が摩耗し、周の長さが標準想定値よりも短いからである。
 誘導装置20は、たとえば一定時刻tが経過した時点で、AGV10の到達予定位置(x1,y1)を推定する。推定は、AGV10の位置(xt,yt)、移動方向、走行する残り時間および現在の走行速度から得ることができる。なお「走行する残り時間」とは、走行予定時間から時刻tを減じた時間である。「走行予定時間」は、誘導装置20が当初想定した誘導指令1に基づく位置(x1*,y1*)に到達する時間である。「走行予定時間」は、たとえばAGV10の走行速度および走行距離から予め算出可能である。走行予定時間をより正確に算出するためには、走行速度は速度0の走行開始から低速走行を行うまでの速度変化も考慮することが好ましい。これにより、誘導装置20は、AGV10の到達予定位置(x1*,y1*)を推定することができる。
 次にステップS316に関し、図11Cを参照する。到達予定位置(x1,y1)は、誘導指令2に基づく区間2の実際の始点を意味する。そのため誘導装置20は次に、AGV10が、到達予定位置(x1,y1)から区間2の到達位置(x2*,y2*)まで走行するよう、当初の誘導指令を修正する。すなわち、到達予定位置(x1,y1)から位置(x2*,y2*)までの角度θ2 **および距離L2 **を算出する。算出された角度θ2 **および距離L2 **が、既存の誘導指令2に代わる、修正された誘導指令になる。ステップS316では、誘導装置20はAGV10に修正された誘導指令2を複数回送信する。「複数回」の送信を行う理由は、誘導装置20からAGV10に誘導指令を送信する際の電波状況によっては、誘導指令(k+1)がAGV10に受信されないことが考えられるためである。
 図12は、誘導指令の送信頻度の例を示す。図の右方向が時間を示し、図の縦方向が、送信される信号を示す。図の左側の周期的なパルスは、AGV10から送信される識別情報(RFID)の頻度を示す。図の右側のパルスは、誘導装置20から送信される誘導指令の頻度を示す。誘導装置20は誘導指令を修正すると、修正後の誘導指令を初めは周期F1で計3回送信するが、現在の区間の目的位置に近付くと、周期F2(<F1)でさらに3回送信する。修正後の誘導指令を複数回送信することにより、AGV10が誘導指令を受信する機会を増やすことができる。さらに、目的位置に近付くほど、短い周期で誘導指令を送信するため、AGV10が受信できる機会を増やすことができる。
 なお、AGV10と到達予定位置との距離、または、AGV10が走行すべき残存距離、が予め定められた値以下になると、誘導装置20は誘導指令(k+1)の送信頻度を高めてもよい。
 再び図10を参照する。ステップS114において、AGV10は、誘導装置20から修正された誘導指令2を受信し、当該誘導指令の受信確認を送信する。AGV10は、メモリ56に記憶していた第(k+1)区間の誘導指令を更新する。表2は、誘導指令2が修正されたテーブルを示す。移動方向θおよび移動量Lが、それぞれθ2 **およびL2 **に更新されていることが理解される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 ステップS317において、誘導装置20はAGV10から送信された受信確認を受信する。続くステップS318において、誘導装置20は、k+1=Nか否かを判定する。この処理は、ステップS316で生成した誘導指令が、第(k+1)区間の誘導指令であるか否かを判定する処理である。k+1=Nのときは誘導装置20による誘導処理は終了する。k+1=Nでないときは、ステップS319において誘導装置20は現在のkの値を1増加させ、ステップS315の処理に戻る。
 一方、AGV10は、現在の第k区間の走行が終了するまでは、誘導指令kに基づく走行を継続する。これはつまり、AGV10は、第k区間の走行が終了するまでの間に、誘導装置20から次の第(k+1)区間のための修正された誘導指令を受信していることを意味する。
ステップS115において、AGV10は誘導指令kに基づく走行を完了したと判断すると、ステップS116において、k=Nか否かを判定する。この処理は、現在の走行が、最後の誘導指令Nに基づく走行であるか否かを判定する処理である。k+1=NのときはAGV10は走行を終了する。k=Nでないときは、ステップS117においてAGV10は現在のkの値を1増加させ、ステップS113の処理に戻る。
 図13は、誘導装置20によって生成された当初の経路(破線)と、AGV10の実際の走行を考慮して修正された誘導指令に基づくAGV10の経路(実線)とを示す。AGV10は、最初の位置Sから最終目的位置Tまで、6つの誘導指令に基づいて走行している。これらの経路は、図2において、駐車場に進入してきた車の搭載位置S、および、空いている駐車区画102bにおけるTに対応している。
 図13から理解されるように、各区間においてAGV10が当初予定された到達位置(○)と異なる位置(□)に到達した場合でも、次の区間では再度その区間の目的位置(○)に近付くよう誘導指令が修正される。上述のとおり、ある区間を走行中に当該区間の到達予定位置(□)が推定され、当該到達予定位置を次の区間の開始位置として誘導指令が修正される。そして現在の区間の走行が完了する前に、次の区間の修正された誘導指令に更新される。これにより、AGV10の走行経路には走行誤差が累積されることなく、比較的正確に最終目的位置Tに到達することができる。
 一方、図14は、本開示の処理を行わないAGVの走行経路を示す。破線は当初想定されたAGVの経路を示し、実線は、AGV10が実際に走行した経路を示す。
 たとえば、駆動輪である左の後輪が摩耗しているとする。AGVが駆動輪である両方の後輪を等しく回転させたとしても、左側にずれる例を想定している。図14から明らかなように、全ての区間の誘導指令が予めまとめて送信され、その後の更新がされないことにより、左方向の走行誤差が累積される。その結果、各区間の当初の到達予定位置(○)と到達位置(□)との差は徐々に大きくなる。そして、走行誤差の累積の影響により、位置Uにおいて、AGVが駐車中の他の車、側壁等に接触する。このような誘導システムは信頼性を大きく欠く。
 なお、上述した、駆動輪である左右の後輪の摩耗が均一ではない状況を想定して、AGV10のモータ15bおよび15cのキャリブレーションを行ってもよい。たとえば、マイコン55が、AGV10のモータ15bおよび15cを、それぞれ同じ回転速度で逆向きに回転させる。左右の後輪の摩耗が均一である場合にはAGV10はその場で回転する。しかしながら左右の後輪の摩耗が均一でない場合にはAGV10の位置は徐々にずれる。そこで、走行制御装置17のマイコン55は、一方の回転を他方の回転より速くして、位置がずれない回転速度を算出する。AGV10が回転運動をしているかどうかは、ジャイロスコープ14cの出力値の積分値から判断できる。モータ15bおよび15cについて位置がずれない回転速度が算出された後は、たとえばマイコン55は、モータ15bおよび15cの各回転速度の差または比の情報を保持し、以後の処理に利用するため保持しておけばよい。
たとえばモータ15cの回転速度を、モータ15bの回転速度のM倍にしたときAGV10の位置がずれなかったとする。走行制御装置17のマイコン55は、以後、モータ15cの回転速度をM倍にして回転させる。これにより、AGV10は直進することができる。なお、モータのキャリブレーションを行った場合、モータの回転数と走行距離との間の関係も変化し得る。そのため、マイコン55は、車輪の回転数から距離を算出する処理を行ってもよい。
 上述の説明では、各誘導指令は、AGV10の移動方向を示す角度、および、AGV10の移動量を示す距離を指定する情報を含むと説明した。そのため、「区間」は直線であった。しかしながら、誘導指令に含ませられる他の情報の例として、AGV10の旋回時における回転半径Rの情報を含めてもよい。
 図15Aおよび15Bは、回転半径Rの旋回区間を含むAGV10の当初の経路(破線)と、AGV10の実際の走行経路(実線)とを考慮して修正された誘導指令に基づくAGV10の経路とを示す。上述の処理と同様、予め全ての区間の誘導指令が誘導装置20からAGV10に送信されているとする。
 図15Aに示されるように、旋回区間の終了前に、誘導装置20は旋回区間の到達予定位置T1を推定し、当該位置から次の区間の目的位置T2までの誘導指令を修正する。AGV10は、修正された誘導指令に基づいて次の区間を走行する。
 図15Bに示されるように、誘導装置20は次の走行区間におけるAGV10の到達予定位置T2’を推定し、さらに次の区間の目的位置T3までの誘導指令を修正する。このように、誘導装置20はAGV10に旋回走行を行わせることが可能である。
 次に、各区間走行中のAGV10が走行誤差を補正する動作を説明する。
 図16は、位置Sから目的位置Tまでの区間におけるAGV10の経路を示す。破線は位置Sから目的位置Tまでを直線で結ぶ経路を示し、実線はAGV10が通過した経路を示す。
 AGV10は、ジャイロスコープ14cを用いて、誘導指令によって指示された角度からのずれを補正する。具体的には、AGV10のマイコン55は、ジャイロスコープ14cが出力する角速度の値を積分し、初期の進行方向からずれた角度、換言すると、走行中の目的位置へ向かう方位からの偏差、を求める。マイコン55は、偏差が低減されるよう、より好ましくは当該角度を0にするよう、モータ制御回路58bおよび58cを制御してモータ15bおよび15cの回転速度を調整する。AGV10が自ら進行方向を調整することにより、走行経路をより正確に辿ることができる。ただし、それでも生じるずれは、誘導装置20による誘導指令の修正が必要とされる。
 なお、AGV10の現在の位置が、誘導装置20から送信された当初の誘導指令によって辿る経路と大きく乖離するような場合には、もはやジャイロスコープ14cを用いて走行誤差を補正することはできない。そのような場合には誘導装置20は、当初の誘導指令に沿った経路に戻るような誘導指令を改めてAGV10に送信し、当初想定していた経路にAGV10を復旧させてもよい。
 なお、AGV10は、ジャイロスコープ14cが出力する、初期の進行方向からずれた角度の情報を誘導装置20に送信することができる。これにより、誘導装置20はより正確にAGV10の現在の進行方向を知ることができ、誘導指令の修正時に正確な移動方向を決定することができる。
 以上、本開示による例示的な誘導システムの実施形態を説明した。続いて変形例を説明する。
 上述した図9および図10に示す、縦方向の処理は、AGV10のマイコン55、誘導装置20のCPU25および測位装置30のCPU35の各々によって実行される処理であり、フローチャートとして捉えることができる。これらの処理は、複数の命令を含むコンピュータプログラムとして実現され得る。コンピュータプログラムは、各々のメモリ26に展開されて実行される。
 本開示では、誘導装置20および測位装置30を別個の装置であるとして説明した。しかしながら、誘導装置20および測位装置30は一体化されてもよい。たとえば誘導装置20が、測位装置30の機能に相当する機能を有し、AGVの位置情報を測定して誘導指令を生成してもよい。その場合には、誘導装置20はアンテナ素子34aと接続され、誘導装置20のCPU25が測位処理を行う。
 本開示では、AGVの現在の位置から、予め設定された最終的な目的位置までの経路を複数の区間に分け、区間毎に、誘導装置20が目的地点へ誘導するよう誘導指令を生成するとした。しかしながら、最終的な目的位置はAGVの走行中に変更されてもよい。このような場合、誘導装置20は、AGVの現在の位置から、変更された最終的な目的位置までの経路を再度複数の区間に分け直し、区間毎に、次の目的地点へ誘導するよう誘導指令を生成すればよい。
 本開示では、位置情報の取得と、誘導指令の生成または修正とは、必ずしも同期しない。たとえば、AGV10の位置情報に基づけば、AGV10の現在の位置に当初の経路からのずれはなく、誘導指令を修正する必要がない場合もあり得る。その場合には、誘導装置20は、測位装置30から位置情報を取得するが、誘導指令は生成しない。よって、誘導装置20は、現在走行中の区間の次の区間については誘導指令の送信を停止する。または、次の区間の誘導指令を修正することに代えて、誘導装置20は、次の区間の誘導指令をそのまま利用して走行する指令をAGV10に送信してもよい。
 上述の説明では、駐車場において誘導装置がAGVを誘導する、と説明した。しかしながら、たとえば搬送される車自体にAGVの機能を持たせることもできる。たとえば駐車しようとする車に、運転者の操作によることなく自動で運転する自動運転機能、自らの識別情報(RFID)を送信する送信機能、および、誘導指令を受信する受信機能が備えられているとする。つまり、そのような車は、図6に示す構成と同等または類似の構成を有していればよい。たとえば動力源としてエンジンを用いてもよい。そのような車が駐車場に設けられた誘導装置と通信することにより、誘導指令を受け取り、誘導指令にしたがって自動運転する。誘導装置20は測位装置30を利用して車の位置を測定し、上述した処理によって修正した誘導指令を送信する。車は修正後の誘導指令にしたがって次の区間を走行し、駐車位置まで移動する。
 上述した、本開示にかかる誘導システムは、駐車場で利用されるAGVを誘導する用途以外でも利用できる。たとえば、工場で利用されるAGVを本開示の移動体誘導システムによって誘導することができる。
 AGVは車輪によって陸上を移動する態様には限られない。たとえばAGVは、3以上の回転翼を有し、工場内を飛行するマルチコプターであってもよい。
 上述の例はいずれも、移動体誘導システムが駐車場、工場等の屋内で使用される例である。しかしながら本開示の移動体誘導システムは屋外でも利用され得る。たとえば、林立するビル群の間の空間またはトンネル内のような、GPS(Global Positioning System)の利用が困難な屋外空間において移動体誘導システムを利用してもよい。たとえば、壁面、街灯、樹木等に、タグの識別情報を受信する受信器、および、誘導指令を送信することが可能な送信器を設けることにより、本開示の移動体誘導システムを利用して、当該屋外空間を走行、または飛行する移動体を誘導することができる。なお、GPSの利用が可能な状況においても本開示の移動体誘導システムを用いてもよい。
 上述の実施形態では、移動体として無人搬送車であるAGVを例示した。しかしながら本開示の移動体誘導システムは、有人の移動体を誘導することもできる。また、移動体が移動するための駆動力は車輪に伝達される場合に限定されない。2本またはそれ以上の脚を利用して移動する移動体であってもよい。さらに、移動体は、水中を移動する無人または有人の潜水機であってもよい。水中での移動体の位置の測定は、たとえば超音波を利用することができる。
 本開示の誘導システムは、屋内または屋外を移動する移動体の位置の制御に広く用いられ得る。
 1 移動体誘導システム
 10 無人搬送車(AGV)
 14a、14b バンパースイッチ
 14c ジャイロスコープ
 15a~15d モータ
 17 走行制御装置
 18 ICタグ
 20 誘導装置
 25 CPU
 26 メモリ
 27 通信回路
 28 地図情報データベース(DB)
 30 測位装置
 32 中継装置
 33 送信アンテナ
 34 受信アンテナ
 34a アンテナ素子
 35 CPU
 36 メモリ
 37 通信回路
 52 記憶装置
 53 識別情報(RFID)
 54 アンテナ
 55 マイコン
 56 メモリ
 57 通信回路
 58a~58d モータ制御回路

Claims (25)

  1.  少なくとも1つの移動体を誘導する移動体誘導システムであって、
     前記移動体誘導システムは、
      前記移動体と、
      前記移動体の位置を測定して前記移動体の位置情報を出力する測位装置と、
      前記移動体を誘導する誘導装置とを有しており、
     前記移動体は、
      駆動力を発生させる動力源と、
      前記誘導装置から誘導指令を受信する第1通信回路と、
      前記誘導指令に従って前記動力源を制御し、前記移動体を移動させる駆動装置とを有し、
     前記誘導装置は、
      前記測位装置からの前記位置情報に基づいて前記移動体を誘導するための誘導指令を生成する信号処理回路と、
      前記誘導指令を前記移動体に送信する第2通信回路と
     を備え、
     前記誘導装置が、前記移動体を、第1位置から、第2位置を経て第3位置へ誘導するときにおいて、
     前記第2通信回路は、前記信号処理回路が生成した、前記移動体を前記第1位置から前記第2位置に誘導するための第1誘導指令を送信し、
     前記移動体が前記第1誘導指令に従って前記第1位置から前記第2位置まで移動している間に、
      前記信号処理回路は、前記測位装置が測定した前記移動体の位置の変化に基づいて前記移動体の到達予定位置を推定し、前記到達予定位置から前記第3位置へ誘導するための第2誘導指令を生成し、
      前記第2通信回路は、前記移動体が前記到達予定位置に到達する前に、前記第2誘導指令を少なくとも1回、前記移動体に送信する、移動体誘導システム。
  2.  前記移動体の前記第1通信回路は、前記誘導装置から前記第2誘導指令を受信し、前記駆動装置は、前記第1誘導指令に基づく移動が完了した後、前記第2誘導指令に従って前記移動体を移動させる、請求項1に記載の移動体誘導システム。
  3.  前記誘導装置の前記第2通信回路は、前記移動体が前記到達予定位置に到達する前に、前記移動体に、前記第2誘導指令を複数回送信する、請求項1または2に記載の移動体誘導システム。
  4.  前記第2通信回路は、移動する前記移動体の位置と前記到達予定位置との距離に応じて、前記第2誘導指令を送信する頻度を変更する、請求項3に記載の移動体誘導システム。
  5.  前記第2通信回路は、移動する前記移動体の位置と前記到達予定位置との距離が所定の閾値以下になると、前記第2誘導指令を送信する頻度を高める、請求項4に記載の移動体誘導システム。
  6.  前記第2通信回路は、走行すべき残存距離の値が所定の閾値以下になると、前記第2誘導指令を送信する頻度を高める、請求項4に記載の移動体誘導システム。
  7.  前記信号処理回路は、前記第2誘導指令を生成する前に、前記移動体を前記第2位置から前記第3位置に誘導するための誘導指令を生成して、前記第2通信回路を介して予め前記移動体に送信しており、
     前記信号処理回路は、前記第2誘導指令を生成した後、前記第2誘導指令を、前記第2位置から前記第3位置に誘導するための誘導指令に代わる誘導指令として、前記第2通信回路を介して送信する、請求項1から6のいずれかに記載の移動体誘導システム。
  8.  前記信号処理回路は、前記移動体が移動すべき、残りの距離、および、前記移動体が移動する速さおよび方向に基づいて、前記到達予定位置を推定する、請求項1から6のいずれかに記載の移動体誘導システム。
  9.  前記誘導装置が、前記移動体を、前記第3位置から第4位置へさらに誘導するときにおいて、
     前記信号処理回路は、前記到達予定位置から前記第3位置に向かう前記移動体の次の到達予定位置をさらに推定し、前記次の到達予定位置から前記第4位置へ誘導するための移動方向および移動量を示す第3誘導指令を生成する、請求項1から8のいずれかに記載の移動体誘導システム。
  10.  前記移動体は、
      前記移動体の姿勢、角速度または角加速度の物理量を検出するセンサ、および、制御回路を有しており、
     前記移動体が前記第1位置から前記第2位置まで移動している間に、前記制御回路は、前記センサが検出した物理量に基づいて、前記第1位置から前記第2位置への方位からの偏差を演算し、前記偏差が低減されるよう前記駆動回路を制御して前記移動体を移動させる、請求項1から9のいずれかに記載の移動体誘導システム。
  11.  前記移動体が前記到達予定位置から前記第3位置まで移動している間に、前記制御回路は、前記センサが検出した物理量に基づいて、前記到達予定位置から前記第3位置への方位からの偏差をさらに演算し、演算した前記偏差が低減されるよう前記駆動回路を制御して前記移動体を移動させる、請求項10に記載の移動体誘導システム。
  12.  前記センサはジャイロスコープである、請求項10または11に記載の移動体誘導システム。
  13.  前記移動体はタグを備えており、
     前記タグは、前記移動体を一意に特定する識別情報を格納した記憶装置、および、前記識別情報を送信する送信器を有し、
     前記測位装置は、前記タグの送信器から送信された前記識別情報を、1箇所に配置されたアレイ・アンテナ、複数の位置に配置された、少なくとも1つのアンテナ素子を有する複数のアンテナ、または、複数の位置に配置された複数のアレイ・アンテナを利用して受信することにより、前記移動体の位置を測定する、請求項1に記載の移動体誘導システム。
  14.  前記誘導装置は、前記移動体を誘導するために利用される地図情報を保持しており、
     前記信号処理回路は、前記地図情報を利用して前記第1誘導指令および前記第2誘導指令を生成する、請求項1から13のいずれかに記載の移動体誘導システム。
  15.  前記信号処理回路は、前記第1誘導指令および前記第2誘導指令として、それぞれ、前記移動体が走行すべき方向および距離を示す情報を生成する、請求項1から13のいずれかに記載の移動体誘導システム。
  16.  前記信号処理回路は、前記第1誘導指令、および、前記第2位置から前記第3位置に誘導するための誘導指令を、前記第2通信回路を介して予め前記移動体に送信しており、
     前記移動体が前記第1誘導指令に従って前記第1位置から前記第2位置まで移動している間に、前記信号処理回路は、前記移動体の到達予定位置を推定し、前記到達予定位置が前記第2位置から所定の距離以内である場合には、前記第2通信回路からの前記第2誘導指令の送信を停止し、
     前記移動体は前記第2位置から前記第3位置に誘導するための誘導指令に従って移動する、請求項1から13のいずれかに記載の移動体誘導システム。
  17.  前記移動体は複数の駆動輪を有しており、
     前記駆動装置は、前記複数の駆動輪の各々の回転速度を変更することにより、前記移動体の走行方向を制御する、請求項15に記載の移動体誘導システム。
  18.  前記移動体は少なくとも1つの操舵輪を有しており、
     前記駆動装置は、前記少なくとも1つの操舵輪を利用して前記移動体の走行方向を制御する、請求項15に記載の移動体誘導システム。
  19.  前記少なくとも1つの移動体は複数存在し、
     前記誘導装置の信号処理回路は、複数の移動体の各々が存在する位置を測定し、前記複数の移動体の各々を誘導するための誘導指令を生成する、請求項1から18のいずれかに記載の移動体誘導システム。
  20.  複数の移動体の各々は自動車を搬送する搬送ロボットであり、
     前記誘導装置は、各搬送ロボットを駐車場の各区画に誘導する、請求項19に記載の移動体誘導システム。
  21.  複数の移動体の少なくとも1つは自動運転車であり、
     前記誘導装置は、前記自動運転車を駐車場の区画に誘導する、請求項19に記載の移動体誘導システム。
  22.  測位装置および誘導装置を有する移動体誘導システムにおいて用いられる移動体であって、
     駆動力を発生させる動力源と、
     前記誘導装置から誘導指令を受信する通信回路と、
     前記誘導指令に従って前記動力源を制御し、前記移動体を移動させる駆動装置と
     を備え、
     前記測位装置は、前記移動体の位置を測定して前記移動体の位置情報を出力し、
     前記誘導装置は、前記測位装置からの前記位置情報に基づいて前記移動体を誘導するための誘導指令を送信し、
     前記誘導装置が、前記移動体を、第1位置から、第2位置を経て第3位置へ誘導するときにおいて、
     前記通信回路は、前記誘導装置から、前記第1位置から前記第2位置に誘導するための第1誘導指令を受信し、
     前記駆動装置は、前記第1誘導指令に従って前記第1位置から前記第2位置まで前記移動体を移動させ、
     移動が完了するまでの間に、前記通信回路は、少なくとも1回、前記誘導装置からさらに第2誘導指令を受信し、
     前記第2誘導指令は、前記測位装置が測定した前記移動体の位置の変化に基づいて前記誘導装置によって推定された、前記移動体の到達予定位置から前記第3位置へ誘導するための誘導指令である、移動体。
  23.  少なくとも1つの移動体、および、前記移動体の位置を測定して前記移動体の位置情報を出力する測位装置を有する移動体誘導システムにおいて、前記移動体を誘導するために
    用いられる誘導装置であって、
     前記測位装置からの前記位置情報に基づいて前記移動体を誘導するための誘導指令を生成する信号処理回路と、
     前記誘導指令を前記移動体に送信する通信回路と
     を備え、
     前記移動体を、第1位置から、第2位置を経て第3位置へ誘導するときにおいて、
     前記信号処理回路は、前記移動体を前記第1位置から前記第2位置に誘導するための第1誘導指令を生成し、
     前記通信回路は、前記第1誘導指令を前記移動体に送信し、
     前記移動体が前記第1誘導指令に従って前記第1位置から前記第2位置まで移動している間に、
      前記信号処理回路は、前記測位装置が測定した前記移動体の位置の変化に基づいて前記移動体の到達予定位置を推定し、前記到達予定位置から前記第3位置へ誘導するための第2誘導指令を生成し、
      前記通信回路は、前記移動体が前記到達予定位置に到達する前に、前記第2誘導指令を少なくとも1回、前記移動体に送信する、誘導装置。
  24.  測位装置および誘導装置を有する移動体誘導システムにおいて用いられる移動体のコンピュータによって実行されるコンピュータプログラムであって、
     前記移動体は、
     駆動力を発生させる動力源と、
     前記誘導装置から誘導指令を受信する通信回路と、
     前記誘導指令に従って前記動力源を制御し、前記移動体を移動させる駆動装置と
     を備え、
     前記測位装置は、前記移動体の位置を測定して前記移動体の位置情報を出力し、
     前記誘導装置は、前記測位装置からの前記位置情報に基づいて前記移動体を誘導するための誘導指令を送信し、前記誘導装置が、前記移動体を、第1位置から、第2位置を経て第3位置へ誘導するときにおいて、
     前記コンピュータプログラムは前記コンピュータに対し、
     前記通信回路を介して、前記誘導装置から、前記第1位置から前記第2位置に誘導するための第1誘導指令を受信するステップと、
     前記駆動装置を制御して、前記第1誘導指令に従って前記第1位置から前記第2位置まで前記移動体を移動させるステップと、
     移動が完了するまでの間に、前記通信回路を介して、少なくとも1回、前記誘導装置からさらに第2誘導指令を受信するステップと
     を実行させ、前記第2誘導指令は、前記測位装置が測定した前記移動体の位置の変化に基づいて前記誘導装置によって推定された、前記移動体の到達予定位置から前記第3位置へ誘導するための誘導指令である、コンピュータプログラム。
  25.  少なくとも1つの移動体、および、前記移動体の位置を測定して前記移動体の位置情報を出力する測位装置を有する移動体誘導システムにおいて、前記移動体を誘導するために用いられる誘導装置のコンピュータによって実行されるコンピュータプログラムであって、
     前記誘導装置は、
     前記測位装置からの前記位置情報に基づいて前記移動体を誘導するための誘導指令を生成するコンピュータと、
     前記誘導指令を前記移動体に送信する通信回路と
     を備え、
     前記移動体を、第1位置から、第2位置を経て第3位置へ誘導するときにおいて、
     前記コンピュータプログラムは前記コンピュータに対し、
     前記移動体を前記第1位置から前記第2位置に誘導するための第1誘導指令を生成するステップと、
     前記通信回路を介して、前記第1誘導指令を前記移動体に送信するステップと、
     前記移動体が前記第1誘導指令に従って前記第1位置から前記第2位置まで移動している間に、前記測位装置が測定した前記移動体の位置の変化に基づいて前記移動体の到達予定位置を推定するステップと、
     前記到達予定位置から前記第3位置へ誘導するための第2誘導指令を生成するステップと、
     前記通信回路を介して、前記移動体が前記到達予定位置に到達する前に、前記第2誘導指令を少なくとも1回、前記移動体に送信するステップと
     を実行させる、コンピュータプログラム。
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