CN102156474A

CN102156474A - 行驶台车系统和行驶台车的干涉回避方法

Info

Publication number: CN102156474A
Application number: CN201110021490XA
Authority: CN
Inventors: 竹冈秀弥
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2031-01-19
Also published as: KR101356047B1; EP2357489A1; SG173951A1; EP2357489B1; JP2011165025A; US20110202247A1; JP5312367B2; KR20110093584A; US8571742B2; CN102156474B; TW201128339A; TWI485538B

Abstract

本发明提供一种行驶台车系统和行驶台车的干涉回避方法。该行驶台车系统中，在行驶台车设置有对到障碍物的距离和障碍物的方位进行检测的障碍物传感器。存储行驶台车的行驶路线的地图，根据地图，基于行驶台车的位置反复制作当存在障碍物时行驶台车需要减速的检测区域。在障碍物传感器检测出的障碍物中，对检测区域内的障碍物进行检测，并对行驶台车进行减速控制以防止与检测出的障碍物发生干涉。

Description

行驶台车系统和行驶台车的干涉回避方法

技术领域

本发明涉及行驶台车系统，特别涉及障碍物的判定。

背景技术

已知有使用激光测距仪等距离传感器作为障碍物传感器，在扇形等监视范围内用距离传感器进行扫描，求得至障碍物的距离和方位的技术。不是所有用障碍物传感器检测出的障碍物都会干涉行驶台车，所检测出的障碍物中也包含了不会干涉行驶台车的物体。这是因为障碍物传感器在大角度范围内检测障碍物，所以存在检测出例如位于行驶台车的行驶路线的侧方而不会干涉行驶台车的物体的情况。

关于这一点，专利文献1(日本特开2002-215238A)提出了存储多个检测区域的图形，根据行驶台车的位置选择检测区域的图形的方案。而且，仅将障碍物传感器检测出的障碍物中位于检测区域内的物体作为实际的障碍物。但是，由于存储大量检测区域的图形是困难的，所以所使用的图形未必是最佳的。此时，为安全起见而使用超出必要的大检测区域，结果使与前面的行驶台车之间的距离扩大到超出必要的程度。此外，也会检测出实际上不成为干涉的物体，为了避免与这样的物体发生冲突，执行不需要的减速控制等。从而，行驶台车系统的效率降低。假设使效率优先而缩小检测区域时，则可能产生不能够检测出障碍物的死角。

发明内容

本发明的课题在于，制作能够缩短行驶台车间的车间距离、并且不会产生死角的障碍物的检测区域。

本发明的追加课题在于，提供为此的具体的方法。

本发明的行驶台车系统，在行驶台车上设置有对到障碍物的距离和障碍物的方位进行检测的障碍物传感器，其特征在于：具有：

地图存储部，存储行驶台车的行驶路线的地图；

检测区域制作部，根据所述地图，基于行驶台车的当前位置，反复制作当存在障碍物时行驶台车需要减速的检测区域；

干涉判定部，在障碍物传感器检测出的障碍物中对检测区域内的障碍物进行检测；和

行驶控制部，对行驶台车进行减速控制，以防止与由干涉判定部检测出的障碍物发生干涉。当前位置或当前速度是在检测区域的制作周期程度的范围内包含原有的位置或速度。

在本发明中，实时地制作检测区域，由干涉判定部对检测区域内的障碍物进行检测，在需要回避的情况下，进行减速控制。由于实时地制作检测区域，所以能够使其成为与行驶路线上的位置相应的最佳检测区域。因此，不会使用不需要的宽的检测区域，能够缩小车间距离，提高行驶的效率，而且由于是与行驶路线上的位置相应的检测区域，所以不会产生检测障碍物的死角。

优选的是，所述检测区域制作部，基于行驶台车的位置，根据所述地图，求得在行驶台车的前方与行驶台车发生干涉的范围，并且根据行驶台车的当前速度求得使行驶台车停止时的行驶台车的前表面位置，将所述干涉的范围内比所述前表面位置靠近行驶台车的区域作为检测区域。从而，检测区域根据速度而伸缩，所以制作为回避干涉所需要的且充分的最佳长度的检测区域。从而，进一步提高行驶效率。

此外，优选的是，上述行驶路线具有分支部，上述检测区域制作部使用行驶台车在分支部行驶时的方向，制作分支部附近的检测区域。这样，使可能发生干涉的范围为检测区域，例如在分支部进行分支时，制作以分支方向而不是直进方向为中心的检测区域，在直进时，制作以直进方向为中心的检测区域。

在本说明书中，关于行驶台车系统的记载，可直接适用于行驶台车的干涉回避方法，相反地，关于行驶台车的干涉回避方法的记载也直接适用于行驶台车系统。

附图说明

图1是实施例的行驶台车的框图。

图2是表示实施例中的干涉的回避算法的框图。

图3是表示使分支部分支时的检测区域的图。

图4是表示使分支部直进时的检测区域的图。

图5是表示使分支部分支时检测区域如何变化的图。

图6是表示检测区域中检测出障碍物而减速时的、行驶台车的位置和检测区域的变化的图。

附图标记说明：

2 行驶台车

4 行驶控制部

6 地图存储部

8 停止位置计算部

10 检测区域制作部

12 干涉判定部

14 障碍物传感器

20 行驶轨道中心

23、24 干涉界限

25 监视范围

26～32 检测区域

40 障碍物

41～43 检测区域

具体实施方式

以下示出了用于实施本发明的最佳实施例。本发明的范围，应当基于权利要求的范围的记载，参酌说明书的记载和本领域的公知技术，按照本领域技术人员的理解来确定。

图1～图6表示实施例的行驶台车系统。实施例中设行驶台车为桥式吊车，但也可以是在地面上有轨道地行驶的有轨台车，或在地面上无轨道地行驶的无人输送台车等。它们都是沿着规定的行驶路线输送物品的输送台车。实施例中行驶台车2具备检测区域制作部10等，对与障碍物之间的干涉的回避由行驶台车2自动地进行，上位的地面侧控制器与干涉的回避无关。但是，在地面侧设置线性电机的初级侧、行驶台车一侧设置线性电机的次级侧的系统的情况下，可以用地面侧的上位控制器进行检测区域的制作、以及对障碍物是否实际造成干涉进行判定。此外，搭载有行驶电动机的行驶台车，也可以在地面的控制器一侧进行检测区域的制作、以及与障碍物之间的干涉的判定。

图1中，2是行驶台车，4是行驶控制部，控制行驶电动机进行行驶的加速减速，并且在分支部对分支方向进行控制。用行驶控制部4通过减速来回避与障碍物之间的干涉。6是地图存储部，存储行驶路线的中心的轨迹(实施例中行驶路线的宽度方向上的中心的轨迹)和对行驶台车2产生干涉的宽度方向上的界限即干涉界限。另外，本说明书中，宽度方向或左右方向是与行驶路线中的行驶方向在水平面内成直角的方向。此外，地图存储部6也可以仅存储行驶路线的中心，使干涉界限例如为从行驶路线的中心向左右两侧离开规定的距离的位置，每次都产生干涉界限。

8是停止位置计算部，根据行驶台车2的位置、速度和分支方向，计算出在哪个位置可以停止。行驶台车2的位置用行驶台车的中心位置表示，由于就干涉的有无而言行驶台车2的前表面是关键所在，所以以距离台车位置为例如车体长度的1/2的前方的位置作为行驶台车的前表面位置。位置和速度是指当前的位置和速度。在行驶台车2例如以一定的减速度减速的情况下，设当前速度为v，则到停止位置的行驶距离是v²/2a(a是减速度)，以该位置为行驶台车的中心进行求取。由于行驶台车的前表面离中心多远是已知的，所以求得行驶台车的前表面的停止位置和前表面的朝向。行驶台车的前表面的朝向是行驶台车的中心位置处的行驶路线的法线方向。另外，为了增强安全性，也可以假设为以比最大减速度小的减速度进行减速，或者将用最大减速度求出的停止位置加上余量。检测区域制作部10，将在根据地图6求出的干涉界限的内侧的、比由停止位置计算部8求出的停止位置靠近自身一侧的区域作为检测区域。

障碍物传感器14，例如使激光测距仪等以例如每秒10次的次数等，对规定的扫描范围、例如从行驶台车的前方向左右各90°的范围等进行扫描，检测障碍物。然后，将至所检测出的障碍物的距离和方位输出到干涉判定部12。向干涉判定部12输入来自检测区域制作部10的检测区域，对检测区域内的障碍物进行检测。设障碍物的检测次数为例如每秒10次左右、行驶台车2的最高速度为每秒4m，则每行驶40cm就能够对障碍物进行检测。设最高速度为每秒1m，则每行驶10cm就检测1次障碍物。当检测区域内存在障碍物时，行驶控制部4使行驶台车2减速，使行驶台车2停止在比障碍物靠近自身一侧。另外，当减速的过程中障碍物移动而脱离检测区域时，行驶台车2会再次加速。行驶控制部4～干涉判定部12，能够使用微机、可编程控制器等实现。

在本发明中，具有实时制作检测区域，根据行驶路线上的位置实时变更检测区域的特点。例如用障碍物传感器14以每秒10次对障碍物进行检测，与此并行地以每秒10次制作检测区域。用于此的算法由图2示出。检测区域的制作程序中，在步骤1，使用行驶台车的当前位置和当前的速度，参照地图求得行驶台车能够停止的位置(步骤1)。在分支部的附近也参照分支的方向，求得能够停止的位置。在步骤2，根据台车能够停止的位置和在该位置上的行驶路线的法线方向，求得停止时的台车前表面的位置和朝向(步骤2)。与台车发生干涉的区域，例如作为干涉界限被存储在地图中，或地图上的从行驶路线的中心起向左右各延长台车的车体宽度的1/2而成的范围作为干涉的范围。按照包含与台车发生干涉的区域直至停止位置上的台车的前表面为止的方式，制作检测区域(步骤3)。检测区域的制作程序，与障碍物传感器中的检测程序并行地，以例如每秒10次左右重复执行。优选的是，与障碍物传感器检测障碍物同步地制作检测区域，特别优选的是，在障碍物传感器的每个检测周期中，制作检测区域。

障碍物传感器呈扇形的形状或半圆形状等地监视行驶台车的前方，求得监视范围内的障碍物的距离和方位(步骤4)。所使用的传感器，实施例中是组合了激光测距仪和反射镜、通过反射镜的旋转使检测的方向变化的传感器，不过，障碍物传感器的种类是任意的。

干涉的回避由干涉判定部和行驶控制部进行，干涉判定部检查在检测区域内是否存在障碍物。该检查中，用来自障碍物传感器的信号，对方位和距离位于检测区域内的障碍物进行检测(步骤5)。然后，在检测区域内存在障碍物的情况下，行驶控制部开始减速控制，在障碍物没有从检测区域内退避的情况下，使得能够停止在障碍物的跟前(步骤6)。

图3～图5示出检测区域26～32的例子。20是行驶台车2(桥式吊车)的行驶轨道中心，将在行驶轨道中心20的左右与行驶台车2发生干涉的界限作为干涉界限23、24，存储在地图存储部6中。25是障碍物传感器14的监视范围，施加了阴影的区域26～32是检测区域。检测区域26～32，是基于行驶台车的当前位置、速度和分支的方向，参照地图实时地制作的。而且，检测区域26～32，在其内部存在障碍物时也是需要减速的范围，并且在从行驶台车2看的区域26～32的前端存在障碍物时，也是能够停止在其跟前的范围。另外，所谓“跟前”是指，行驶台车2的前表面能够停止在障碍物的跟前。

至行驶台车2停止为止的距离，在例如以一定的减速度a减速的情况下，设当前速度为v，则使其为v²/2a。因此，检测区域26～32的长度(进深)也确定为v²/2a以上，高速行驶时检测区域26～32增长，低速行驶时则缩短。从而，将为了防止与障碍物发生干涉所需的且充分的区域，作为检测区域26～32。另外，障碍物不限于走在前面的行驶台车，还包括周围正在作业的人或器具、梯子等工具、处理装置等。图4的检测区域28是在分支部直进时的检测区域的例子，检测区域27是通过分支部向直线部移动时的检测区域的例子。检测区域27、28与检测区域26相比，由于速度快，因此进深长。此外，直进时的检测区域28，朝向、区域的形状与分支时的检测区域26不同。

图5表示检测区域是如何根据在分支部中分支时的位置而变化的。30表示行驶台车2位于位置P1时的检测区域，31表示位于位置P2时的检测区域，32表示位于位置P3时的检测区域。检测区域的形状，根据行驶路线上的位置而变化，例如检测区域31与检测区域30并不相似，此外其长度也根据行驶台车2的速度而变化。通过这样的方式，能够产生包含分支部的、与行驶路线上的位置和速度相应的、最佳形状的检测区域。分支部中的分支方向的行驶路线、与曲线部的行驶路线相似，在曲线部也使检测区域的朝向、形状和长度根据自曲线的入口的距离(自曲线的出口的距离)和速度而变化。

图6表示在行驶台车2的位置向P4～P6变化时检测区域是如何变化的。由于行驶台车2在向位置P4～P6行驶的期间减速，所以检测区域41～43的前端位置大致固定。而且，使得在检测区域41～43的前端附近检测出障碍物40。于是，行驶台车2在位置P4时开始减速，在位置P5时检测区域如区域42那样缩短，在位置P6时检测区域如区域43那样进一步缩短。这样，根据速度缩小检测区域的同时将检测区域的前端保持为大致相同的位置，使得障碍物40不会被漏检，使得能够停止在其跟前一侧。

实施例中能够得到以下效果。

(1)能够实时地制作检测区域，因此能够制作对应于行驶台车的位置和速度的最佳检测区域。

(2)如通过分支部时那样，即使最佳区域的形状根据分支部上的位置而变化时，也能够同样地制作最佳的检测区域。另外，在制作合流部时，也需要使检测区域的形状时时刻刻地变化，但在合流部行进方向是1个方向，无需进行分支的控制。

(3)由于根据速度使检测区域伸缩，所以能够得到需要且充分的检测区域，其结果，能够缩短行驶台车之间的车间距离，提高输送效率。

(4)由于使检测区域的形状成为对应于位置的最佳形状，所以不会产生检测死角。

(5)由于不是针对行驶路线的各个位置存储检测区域，所以在变更行驶路线时，也可以仅变更地图。

以下示出实施例的应用。将行驶台车制作的检测区域和区域内有无障碍物的情况发送给地面侧的控制器，并显示在显示器上，能够用于行驶台车系统的设置时的验证等。进而，使障碍物传感器的检测范围大于180°，例如使其为240°等，也能够检测在合流部中平行地行驶的行驶台车。设定例如这样的规则，即，从合流的方向(不是直进的方向)想要进入合流部的行驶台车，当检测到在比自身靠近合流部的一侧直进的行驶台车时停止。而且，参考该规则，即参考针对平行行驶的其他行驶台车的规则，制作在合流部的某个范围中如果存在其他的行驶台车则停止的检测区域。于是，能够自律分散地判断可否进入合流部。

Claims

1.一种行驶台车系统，在行驶台车上设置有对到障碍物的距离和障碍物的方位进行检测的障碍物传感器，其特征在于：

具有：

地图存储部，存储行驶台车的行驶路线的地图；

行驶控制部，对行驶台车进行减速控制，以防止与由干涉判定部检测出的障碍物发生干涉。

2.如权利要求1所述的行驶台车系统，其特征在于：

所述检测区域制作部，基于行驶台车的位置，根据所述地图，求得在行驶台车的前方与行驶台车发生干涉的范围，并且根据行驶台车的当前速度求得使行驶台车停止时的行驶台车的前表面位置，将所述干涉的范围内比所述前表面位置靠近行驶台车的区域作为检测区域。

3.如权利要求1所述的行驶台车系统，其特征在于：

所述行驶路线具有分支和直进自如的分支部，所述检测区域制作部使用行驶台车在分支部行驶时的方向，制作因分支方向和直进方向而不同的分支部附近的检测区域。

4.如权利要求2所述的行驶台车系统，其特征在于：

所述障碍物传感器以规定的周期扫描行驶台车的行驶方向前方，

所述检测区域制作部，与障碍物传感器检测障碍物同步地，制作检测区域。

5.一种行驶台车的干涉回避方法，防止行驶台车与障碍物发生干涉，其特征在于，由行驶台车反复执行以下步骤：

利用障碍物传感器对到障碍物的距离和障碍物的方位进行检测的步骤；

基于行驶台车的行驶路线的地图和行驶台车的当前位置，制作当存在障碍物时行驶台车需要减速的检测区域的步骤；

在障碍物传感器检测出的障碍物中对检测区域内的障碍物进行检测的步骤；和

对行驶台车进行减速控制，以防止与由干涉判定部检测出的障碍物发生干涉的步骤。