CN105045258A - 自动移动装置 - Google Patents

Abstract

一种自动移动装置，具有：行驶线，其设置在路面上；及自动驾驶车，其具有对所述行驶线进行拍摄的拍摄单元及对所述拍摄单元所拍摄的图像进行识别的图像识别单元，并沿所述图像识别单元所识别的所述行驶线进行行驶。所述行驶线被设置为，在两条所述行驶线的交叉位置，一条行驶线被切断，并在切断处夹着另一条行驶线。在所述自动驾驶车中，所述图像识别单元对所述拍摄单元所拍摄的图像内的所述行驶线的角度和中央位置进行检测，然后根据本次检测出的所述行驶线的角度和中央位置及前次检测出的所述行驶线的角度和中央位置，计算每条所述行驶线的评估值，并将计算出的所述评估值与预先设定的预定条件一致的所述行驶线选择为所述交叉位置的行驶线。

Description

自动移动装置

技术领域

本发明涉及一种自动移动装置，其具有沿路面上所设置的行驶线进行行驶的自动驾驶车。

背景技术

就沿引导路线自动行驶的无人搬运车等自动驾驶车而言，其通过在路线上设置用于引导的行驶线，并通过无人搬运车等检测出该行驶线以进行自动行驶。作为行驶线的检测方法，熟知的有由摄像机进行拍摄后再进行图像识别的方法(例如，参照专利文献1)、由磁带形成行驶线后再通过无人搬运车上设置的磁传感器对行驶线进行的方法(例如，参照专利文献2)等。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1](日本)特开平3-201110号公报

[专利文献2](日本)特开平5-333926号公报

发明内容

[发明要解决的课题]

在上述的无人搬运车等的行驶路线的设定中，存在着两条行驶线被交叉设置的情况。但是在此情况下，在专利文献1所述的由摄像机进行拍摄后再进行图像识别的方法中，存在着交叉角度会导致不知道检测出的两条行驶线中的哪条是正确的，进而出现了沿本来不应该行驶的行驶线进行了行驶的问题。

在专利文献2所述的由磁传感器对行驶线进行检测的方法中，尽管公开了一种在交叉地点的前面设置可使磁传感器变为非检测模式的命令磁带等，以使磁传感器在交叉地点停止工作，进而可使无人搬运车等进行直行的方法。但是该方法存在着另外还要在交叉地点的前面设置命令磁带的问题。

另外，在磁传感器的情况下，尽管还可以进行在安装的多个磁传感器全为ON时不对磁带进行识别，而使无人搬运车等直接驶过交叉地点的设定。但是在此情况下，如果交叉的两条行驶线不正交，则磁传感器就不会全变为ON，所以，其应用仅限于所行驶的交叉路线为正交的情况。

本发明以解决上述问题为目的。即，本发明的目的在于提供一种具有自动驾驶车的自动移动装置，该自动驾驶车即使在行驶线被进行了交叉设置的情况下也可以正确地选择行驶线以进行行驶。

[用于解决课题的手段]

为了解决上述课题，根据本发明的一个方面，提供一种自动移动装置。

所述自动移动装置具有：行驶线，其设置在路面上；及自动驾驶车，其具有对所述行驶线进行拍摄的拍摄单元及对所述拍摄单元所拍摄的图像进行识别的图像识别单元，并沿所述图像识别单元所识别的所述行驶线进行行驶。所述行驶线被设置为，在两条所述行驶线的交叉位置，一条行驶线被切断，并在切断处夹着另一条行驶线。在所述自动驾驶车中，所述图像识别单元对所述拍摄单元所拍摄的图像内的所述行驶线的角度和中央位置进行检测，然后根据本次检测出的所述行驶线的角度和中央位置及前次检测出的所述行驶线的角度和中央位置，计算每条所述行驶线的评估值，并将计算出的所述评估值与预先设定的预定条件一致的所述行驶线选择为所述交叉位置的行驶线。

[发明的效果]

根据本发明，通过设置一条被切断了的行驶线，并通过选择一条自动驾驶车所算出的评估值与预先设定的预定条件一致的行驶线，即使在行驶线交叉了的情况下，也可以正确地选择行驶线以进行行驶。

附图概述

[图1]对本发明的一实施方式的自动移动装置的概要进行表示的说明图。

[图2]图1所示无人搬运车的行驶路线的例子。

[图3]由图1所示PC所检测出的轮廓的例子。

[图4]右转过度时所拍摄的图像的例子。

[图5]由图1所示PC上所显示的输入画面的例子。

[图6]误检测到路面上的污垢时的处理说明图。

[图7]交叉路线时的处理说明图。

[图8]图1所示无人搬运车的工作流程图。

[图9]图1所示无人搬运车的工作流程图。

[图10]图1所示无人搬运车的工作流程图。

[符号说明]

1自动移动装置

2无人搬运车(自动驾驶车)

5摄像机(拍摄单元)

9PC(图像识别单元)

10行驶线

本发明的实施方式

以下参照图1至图10对本发明的一实施方式进行说明。

如图1所示，本发明的一实施方式的自动移动装置1具有作为自动驾驶车的无人搬运车(AutomaticGuidedVehicle：AGV)2和行驶线10。

AGV2沿基于图像识别而得到的行驶线10进行自动行驶。AGV2具有车体3、主电池4、摄像机5、照明单元6、DC12V-AC100V转换器7、及个人电脑(PC)9。

车体3由台板(图中未示)、管架(pipeframe)(图中未示)、牵引臂(图中未示)等构成。上述台板上配置了主电池4、摄像机5、照明单元6、DC12V-AC100V转换器7、及PC9。上述管架对上述台板进行支撑，同时其也是一种防护栅，并覆盖在用于对冲突时的冲击进行吸收的弹力材(弹性材料)之上。上述牵引臂与由AGV2牵引的台车等连接。

主电池4用于为使车轮转动的马达(图中未示)、PC9等提供工作电力。主电池4例如其箱内收藏了蓄电池，并被配置在车体3的上述台板上。

摄像机5是对车体3的正前方的路面进行拍摄的拍摄单元。摄像机5例如由USB(UniversalSerialBus)摄像机和偏振光透镜构成。偏振光透镜安装在USB摄像机的透镜的前面，可对路面和行驶线10的表面所反射的反射光进行遮断，并可对拍摄画面的晕光、高光等进行抑制。摄像机5与PC9的USB端子连接。所以，摄像机5所拍摄的图像可被输入PC9。另外，本实施方式的摄像机5被设置为，其视野中心线相对于路面的角度θ为35度，其视野范围是车体3的前方的10～40cm且宽度为40cm的范围。

照明单元6对摄像机5的视野中心线与路面相交的位置进行照明。照明单元6的光源例如为萤光灯。

DC12V-AC100V转换器7用于将从主电池4供给的直流12V的电压转换为交流100V。

PC9例如为笔记本PC，众所周知，其具有安装了CPU(CentralProcessingUnit)等的主机板、硬盘驱动器、显示器、键盘、USB接口等。另外，CPU可读出硬盘驱动器内所保存的程序并对其进行执行。

行驶线10例如由黑色塑料(乙烯)带构成。在本实施方式中，如上所述，因为是由摄像机5对行驶线10进行拍摄，所以也可以不是磁带。另外，也可以根据路面的颜色、摄像机5的灵敏度等对行驶线10的颜色进行适当的变更。

本实施方式的PC9根据摄像机5所拍摄的图像对路面上的行驶线10进行识别，然后，生成用于沿所识别出的行驶线10进行行驶的驾驶控制命令，并将其提供至对上述马达等进行控制的微机等。即，PC9具有对摄像机5(拍摄单元)所拍摄的图像进行识别的图像识别单元的功能。另外，PC9还对路面的码标识进行检测，并对与码标识相对应的行驶指示进行解读，之后，生成与行驶指示相对应的驾驶控制命令，并将其提供至上述微机等。

接下来，参照图2至图4，对具有上述结构的自动移动装置1中的、基于从摄像机5所获取的图像对行驶线10进行识别的识别处理进行说明。

图2是路线布置的一个例子。图2中AGV2沿箭头方向(图中从左至右的方向)进行移动。另外，站台是表示装货点和卸货点等AGV2需要对行驶指示进行解读的地点。例如，通过在行驶线主线的前进方向的右侧相隔预定间隔设置预定长度(例如，20cm)的塑料带，可将其作为对站台进行表示的码标识。

PC9获取摄像机5通过对上述视野范围进行拍摄而获得的图像(宽为160dot，长为120dot)，并通过使用可在PC9上执行的图像处理程序库，对该图像中的行驶线10的轮廓进行提取和检测(识别)。

接下来，计算出轮廓的面积、中央值(中央位置)、及角度(相对于画面的纵轴的倾斜角度)。例如，如图3所示，假定轮廓由7个线段构成。另外，如果将x作为横向方向，并且将y作为纵向方向，则各线段的端点坐标分别为(75，10)、(69，59)、(76，88)、(72，106)、(84，8)、(86，85)、及(80，115)。

此时，横向方向的中央值(中央值x)和纵向方向的中央值(中央值y)分别为：

中央值x＝(x最大值+x最小值+1)/2＝(86+69+1)/2＝78，

中央值y＝(y最大值+y最小值+1)/2＝(115+8+1)/2＝62，

其中，“/”表示除法运算。

角度为：

角度＝atan((y最大值-y最小值+1)/(x最大值-x最小值+1))＝atan((115-8+1)/(86-69+1))≈81度，

其中，atan表示反正切函数(arctangentfunction)。

因为正上方被作为0度基准，所以角度为90-81＝9度。另外，因为角度还需要反映是朝左还是朝右的方向，所以：

如果(x为最小值时的y＜x为最大值时的y)，则为朝左(符号为-)，

如果(x为最小值时的y≥x为最大值时的y)，则为朝右(符号为+)。

这样，在图3的情况下，因为x为最小值时的y＝59，并且x为最大值时的y＝85，所以，角度＝-9度(朝左的9度)。而面积则可原样地使用基于图像处理程序库所求得的结果。因此，通过上述计算所得到的中央值为(78，62)，角度为-9，面积为1500。

这里，如果作为行驶线10的塑料带是市场上出售的宽度为19mm的塑料带，则作为有效的塑料带(行驶线)轮廓，其被限制在面积为950(19mm×50mm)～5700(19mm×300mm)的范围内的轮廓。即，将面积为950～5700mm²以内的轮廓作为有效轮廓。这意味着，为了防止将地面上的污垢误检为轮廓，小于950mm²的轮廓不被认为是行驶线轮廓，超过5700mm²的轮廓也不被认为是行驶线轮廓。

这里需要说明的是，通过改变上述限制面积的范围，还可以对摄像机5所能拍摄的有效的塑料带的长度(约30cm)进行改变。其优点在于，即使塑料带上的污垢等导致塑料带部分的图像出现了一部分欠缺，也可以进行行驶。在本实施方式中，塑料带长度大约为10cm时，面积为较好。

接下来，根据所计算出的中央值和角度，对AGV2的驾驶条件进行如下确定。

如果中央值的x坐标值为60≤x≤100，则直行。如果x＜60，则左转。如果100＜x，则右转。

如果角度为小于±20度，则直行。如果为-20度以上，则左转。如果+20度以上，则右转。

这里需要说明的是，最终的驾驶方向需要根据中央值和角度的相关关系来进行确定。

例如，如图4所示「右转过度」那样，如果仅通过角度(45度)对最终驾驶方向进行确定，则要进一步地继续进行右转，这样，行驶线10就会从摄像机的视野内消失，所以在此情况下，需要通过采用中央值来进行左转。换言之，需要根据中央值和角度的相关关系对最终的驾驶方向进行确定，以使磁带轮廓总是位于摄像机画面的中央付近。这与由人来对车辆进行驾驶时的控制相同。

接下来，参照图2及图4至图7，对AGV2沿行驶线10进行行驶时即使路面存在污垢以及即使行驶线10存在交叉也能进行正确行驶(直行)的动作进行说明。

首先，在如图5(a)所示的待机画面被显示在PC9的显示器上时，用户可从PC9的键盘输入目的地(图5(b))。图5(b)所示的是作为目的地(站台号)输入了“1”的情况。之后，当用户对PC9的键盘上所配置的表示“开始”的键(开始键)进行按下后，AGV2开始进行行驶。这里需要说明的是，在以下的叙述中，出发被设定为从图2的开始地点(10号站台之后处)开始。

AGV2沿图2的路线进行行驶后，在A所示的位置出现了路面污垢所导致的误检行驶线(即，被误检为行驶线的路面污垢)。此时所拍摄的图像示于图6中。图6(a)示出了实际的行驶线10和路面污垢。在沿图6(a)的箭头方向进行行驶的情况下，开始的时候是如图6(b)所示那样对行驶线10的轮廓进行识别。这里，图6(b)中，角度＝0度，中央值＝(80，60)。

AGV2继续行驶后，如图6(c)所示，除了行驶线10之外还识别出了路面污垢。这里，图6(c)中，就图像内的左侧轮廓(污垢)而言，角度＝-40度，中央值＝(60，30)；就中央轮廓(行驶线10)而言，角度＝0度，中央值＝(80，60)；就右侧轮廓(污垢)而言，角度＝40度，中央值＝(120，60)。

如图6(c)所示，在识别出了多个轮廓的情况下，根据角度和中央值对评估值进行计算。本实施方式的评估值的计算公式(评估公式)为：

(之前轮廓的角度-检测轮廓的角度)的绝对值+(之前轮廓的中央值x-检测轮廓的中央值x)的绝对值+(之前轮廓的中央值y-检测轮廓的中央值y)的绝对值，并将基于该评估公式所计算出的值为最小的轮廓选择为应该进行行驶的驶线10。

这里，“之前轮廓”是指例如在图6的情况下由图6(b)所示的轮廓。图6(b)所示的是在拍摄图6(c)的时点(timing)之前的1个毗邻时点所拍摄的图像，例如是在图6(c)所示状态的30cm之前的位置所拍摄的图像等。这里需要说明的是，摄像机5的拍摄周期并不限定于30cm(距离间隔)。例如，距离间隔可以更短，也可以更长。或者，也可以不是距离间隔，而是时间间隔等。

另外，还可以不是拍摄时点，而是至少进行了轮廓的检测、及角度、中央值、面积的计算等的处理的时点。例如，图6(b)所示的是图6(c)的1个之前的进行了轮廓的检出、及角度、中央值、面积的计算等处理的图像的情况等。例如，在摄像机5进行动画拍摄的情况下，可在其中的预定帧间隔处执行轮廓的检出、及角度、中央值、面积的计算等处理。

图6(c)的评估值分别为：

就左侧轮廓而言，|0-(-40)|+|(80-60)|+|(60-30)|＝90，

就中央轮廓而言，|0-0|+|(80-80)|+|(60-60)|＝0，

就右侧轮廓而言，|0-(40)|+|(80-120)|+|(60-60)|＝80。这里，因为是将计算出的评估值为最小的轮廓选择为应该进行行驶的行驶线10，所以中央轮廓被选择为行驶线10。

这里需要说明的是，在下一个拍摄时点检测出了多个轮廓的情况下，也可以将通过基于上述评估公式的评估所选择的中央轮廓的角度和中央值作为之前轮廓。

接下来，在AGV2驶过图2的A所示的位置到达B所示的位置后，出现了两条行驶线10交叉的地方。在这样的两条行驶线10交叉的位置(也称“交叉路线”)，如图2和图7(c)所示，一条行驶线10被设置为以夹着另一条行驶线10的方式被切断(分开)。在本实施方式中，所分开的间隔为8cm，然而，也可根据塑料带的宽度等对其进行适当的变更。

图7(a)示出了实际的交叉路线。在沿图7(a)的箭头方向进行行驶的情况下，开始的时候是如图7(b)所示那样对行驶线10的轮廓进行识别。这里，图7(b)中，角度＝0度，中央值＝(80，60)。

AGV2继续进行行驶后，如图7(c)所示，对交叉路线进行识别。这里，图7(c)中，就图像内的上侧轮廓而言，角度＝0度，中央值＝(80，20)；就中央轮廓而言，角度＝90度，中央值＝(80，60)；就下侧轮廓而言，角度＝0度，中央值＝(80，105)。

在交叉路线的情况下，也根据与图6所示的污垢的情况相同的评估公式对各轮廓的评估值进行计算，并将评估值为最小的轮廓选择为应该进行行驶的行驶线10。

图7(c)的评估值分别为：

就上侧轮廓而言，|0-0|+|(80-80)|+|(60-20)|＝40，

就中央轮廓而言，|0-90|+|(80-80)|+|(60-60)|＝90，

就下侧轮廓而言，|0-0|+|(80-80)|+|(60-105)|＝45。这里，因为是将计算出的评估值为最小的轮廓选择为应该进行行驶的行驶线10，所以上侧轮廓被选择为行驶线10。

即，对摄像机5(拍摄单元)所拍摄的图像内的行驶线10的角度和中央值(中央位置)进行检测。然后，根据本次检测出的行驶线10的角度和中央值(中央位置)以及前次检侧出的行驶线10的角度和中央值(中央位置)计算每条行驶线10的评估值，并将计算出的评估值与预先设定的最小条件一致的行驶线10选择为交叉位置的行驶线。

这里需要说明的是，图7中示出的两条行驶线10为正交，但是，本发明并不限定于此。换言之，即使是相交成其他角度，通过对其中的一条行驶线10进行切断设置，并采用上述评估公式进行计算，也能够选择正确的行驶线10。

另外，上述评估公式是“之前轮廓”(前次的检测值)减去“检测轮廓”(本次的检测值)，然而，例如也可以计算两者的比值。另外，作为预先设定的预定条件，也不限定于最小，也可以根据计算公式设定最大、最小等能够选择正确行驶线的条件。

接下来，采用图8至图10的流程图对AGV2的动作进行表示。该流程图所示的动作由PC9来执行。首先，在PC9的显示器上显示站台号输入画面(步骤S1)，并在表示开始的键被按下了的情况下(步骤S2中的Yes)，AGV2开始进行行驶。

接下来，从摄像机5获取所拍摄的图像(步骤S3)，并对行驶线10的轮廓进行检测(步骤S4)，然后，针对检测出的每个轮廓，计算其中央值、角度及面积(步骤S5)。

接下来，对数字存在标记Flag(也称“数字存在标记检测Flag”)为ON或OFF进行判断(步骤S6)。数字存在标记Flag是指在之后的步骤S10中检测到了数字存在标记时变为ON的旗标，用于表示ON或OFF的值被保持(记录)在PC9的存储器等中。

在数字存在标记Flag为OFF的情况下，对是否发现了行驶线10进行判断(步骤S7)。如上所述，对行驶线10进行其是否为面积是950mm²以上且5700mm²以下的轮廓的判断。

在发现了行驶线10的情况(步骤S7中Yes的情况)下，对轮廓是否为2个以上进行判断(步骤S8)。换言之，对是否存在多个面积为950mm²以上且5700mm²以下的轮廓进行判断。

在轮廓为2个以上的情况(步骤S8中Yes的情况)下，对两个轮廓是否是角度为20度以内的轮廓进行判断(步骤S9)。换言之，通过参照两个轮廓的角度，对该角度是否为20度以内进行判断。例如，在一个的角度为0度而另一个的角度为15度的情况下，该步骤的判断结果为Yes。这里需要说明的是，在轮廓为3个以上的情况下，如果存在符合该条件的轮廓的组合，则也可判断为Yes。

在两个轮廓是角度为20度以内的轮廓的情况(步骤S9中Yes的情况)下，对是否检测到了数字存在标记进行判断(步骤S10)。数字存在标记表示的是存在上述站台号的码标识。在检测到了数字存在标记的情况(步骤S10中Yes的情况)下，将数字存在标记Flag设定为ON(步骤S11)。

在没有检测到数字存在标记的情况(步骤S10中No的情况)下，对轮廓是否为多个进行判断(步骤S12)。该步骤与步骤S8同样地对由步骤S7所发现的行驶线10进行判断。

在轮廓为多个的情况(步骤S12中Yes的情况)下，将与前次取得的轮廓最接近的行驶线10选择为主线(步骤S13)。在该步骤中，通过进行基于上述评估公式的计算，将评估值为最小的轮廓判定为与前次取得的轮廓(之前轮廓)最接近的行驶线，并将其选择为主线。

接下来，根据主线轮廓的中央值和角度确定行驶命令(直行、左转、右转)。如上所述，这可通过中央值和角度的相关关系来进行确定。

另一方面，在步骤S6中数字存在标记Flag为ON的情况下，对数字存在标记是否消失了进行判断(步骤S21)。数字存在标记消失了是指，AGV2进行行驶并驶过了表示数字存在标记的码标识。

接下来，在数字存在标记消失了的情况(Yes的情况)下，将数字存在标记检测Flag设定为OFF(步骤S22)，并执行DRIVE_PLAN文件内所规定的动作(步骤S23)。DRIVE_PLAN文件是指在进行行驶前通过无线LAN(LocalAreaNetwork)或存储卡等预先保存在PC9内的文件，其包含行驶予定表，该行驶予定表中按照行驶线路的顺序依次设定了在线路的站台处所要执行的动作等。

接下来，对步骤S23中所执行的动作是否为“T”进行判断(步骤S24)，如果为“T”(Yes的情况下)，则使AGV2停止(步骤S25)。换言之，动作“T”是使AGV2停止的意思。停止后，通过在步骤S2中对开始键进行按压，还可使AGV2再次开始行驶。

另外，在步骤S7中没有发现行驶线的情况(No的情况)下，对连续3次的轮廓检测是否都失败了进行判断(步骤S31)。因为该步骤是在没有发现行驶线10的情况而执行的步骤，所以，如果该步骤被连续执行了3次，则可知连续3次的轮廓检测都失败了。

在连续3次的轮廓检测都失败了的情况下，使AGV2停止，并在PC9的显示器上显示离线(即，显示脱离了行驶线的提示)(步骤S32)。

根据本实施方式，在两条行驶线交叉的位置，一条行驶线10以夹着另一条行驶线10的方式被切断设置。在AGV2的PC9中，对摄像机5所拍摄的图像内的行驶线10的角度和中央值进行检测，并根据本次检测出的角度和中央值及前次检测出的角度和中央值，计算每条行驶线10的评估值，之后选择评估值最小的那条行驶线10。

据此，因为其中的一条行驶线10被切断了，所以交叉部分的轮廓都大致都为直线状，这样，根据构成轮廓的线段，就可以更容易地求出轮廓的角度。

另外，通过根据本次检测出的角度和中央值及前次检测出的角度和中央值，计算每条行驶线10的评估值，然后选择评估值最小的那条行驶线10，能够选择具有与前次检测出的行驶线10最接近的中央值和角度的轮廓。因此，即使在行驶线交叉了的情况下，也可以沿所计划的方向上的行驶线进行正确的行驶。

另外，因为是根据摄像机5所拍摄的图像进行角度的检测，所以，不需要磁传感器和磁带，这样，也可以将行驶线的交叉角度设定为正交(直角)之外的其他角度。

这里需要说明的是，还可以对上述实施方式的评估公式进行加权。例如：

(之前轮廓的角度-检测轮廓的角度)的绝对值×系数A+

((之前轮廓的中央值x-检测轮廓的中央值x)的绝对值+

(之前轮廓的中央值y-检测轮廓的中央值y)的绝对值)×系数B。这样，只要对系数A和系数B进行适当的设定，就可以进行角度优先或者中央值优先的选择。这里需要说明的是，就系数A和系数B而言，也可以仅设置其中的任意一个。

以上对本发明的较佳实施方式进行了详细叙述，但是，本发明并不限定于上述特定的实施方式，在权利要求书记载的权利要求的技术范围内，可进行各种各样的变形和变更。

Claims (2)

1.一种自动移动装置，具有：

行驶线，其设置在路面上；及

自动驾驶车，其具有对所述行驶线进行拍摄的拍摄单元以及对所述拍摄单元所拍摄的图像进行识别的图像识别单元，并沿所述图像识别单元所识别的所述行驶线进行行驶，

其中，所述行驶线被设置为，在两条所述行驶线的交叉位置，一条行驶线被切断，并在切断处夹着另一条行驶线，

在所述自动驾驶车中，所述图像识别单元对所述拍摄单元所拍摄的图像内的所述行驶线的角度和中央位置进行检测，然后根据本次检测出的所述行驶线的角度和中央位置以及前次检测出的所述行驶线的角度和中央位置，计算每条所述行驶线的评估值，并将计算出的所述评估值与预先设定的预定条件一致的所述行驶线选择为所述交叉位置的行驶线。

2.如权利要求1所述的自动移动装置，其中：

所述图像识别单元以对所述角度和所述中央位置中的至少一个进行加权的方式计算所述评估值。