JP2000056830A - 無人搬送車システムと無人搬送車の誘導方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 走行経路を複数のセグメントに分割し、反射
板を２種類設けて、セグメント毎に走行方向からの反射
板の種類の順列を記憶する。レーザースキャナーで認識
した反射板の順列と一致するセグメントを用いて、無人
搬送車の現在位置を認識する。 【効果】 初期位置のデータ無しで、無人搬送車を走行
させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】この発明は無人搬送車の誘導システ
ムとこれを用いた無人搬送車の誘導方法に関し、特に無
人搬送車の初期位置を仮定することなく、任意の位置で
現在位置を認識できるようにしたシステムと方法に関す
る。

【０００２】

【従来技術】走行経路に沿って多数の反射板を配置し、
無人搬送車のレーザースキャナーで反射板を認識して、
現在位置を算出するシステムが知られている。３枚の反
射板を認識できれば、三角測量の原理により現在位置を
認識できるので、問題は認識した反射板が反射板マップ
上のどの反射板であるかを特定することとなる。ここで
反射板にバーコード等の識別データを付与できれば簡単
であるが、このような反射板は高価で、設置にも手間が
掛かる。そこで一般には反射板は全て同じ種類とする。

【０００３】反射板自体に識別データを付与せずに反射
板を特定するために、無人搬送車の起動位置を無人搬送
車に入力する。そこで最初に、既知の位置から無人搬送
車を起動することを前提として、起動時に認識した反射
板を特定する。以降の認識では、現在位置を前回の認識
位置から推定し、その位置に対して認識し得る反射板を
認識しているものとして反射板を特定する。

【０００４】しかしながらこのような手法では、一旦反
射板の認識を誤ると正確な位置認識は不可能となり、無
人搬送車は制御不能となる。また起動時に現在位置を入
力することはかなりの手間を要する作業であり、例えば
無人搬送車を特定のリセット位置から起動することを前
提として、その位置へ無人搬送車をマニュアルで運転し
て起動する、あるいは各位置でその場でマニュアルで現
在位置を入力する等の作業が必要となる。このような作
業はいずれも手間を要するものである。

【０００５】

【発明の課題】請求項１の発明の課題は、無人搬送車の
初期位置のデータ無しに、誘導を可能にすることにあ
る。請求項２の発明の課題は、反射板の特定を容易にす
ることにある。請求項３の発明の課題は、無人搬送車の
初期位置を求めるための具体的方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【発明の構成】請求項１の発明は、走行経路に多数の反
射板を配置し、無人搬送車にはレーザースキャナーとそ
の信号により動作する現在位置認識部とを設けたシステ
ムにおいて、走行経路を複数のセグメントに分割し、前
記反射板をセグメントと一意に対応するように配列した
ことを特徴とする、無人搬送車システムにある。請求項
２の発明は、走行経路に多数の反射板を配置し、無人搬
送車にはレーザースキャナーとその信号により動作する
現在位置認識部とを設けたシステムにおいて、前記反射
板を１０種類以下の範囲で複数種類設けたことを特徴と
する、無人搬送車システムにある。請求項３の発明は、
走行経路に沿って、１０種類以下の範囲で複数種類の反
射板を配置し、該走行経路を複数のセグメントに分割し
て、各セグメント毎に無人搬送車の進行方向から見た反
射板の種類の順列を記憶し、記憶した順列とレーザース
キャナーで検出した反射板の種類の順列との一致からセ
グメントを特定し、特定したセグメントを用いて反射板
を特定し、これから現在位置を求める、無人搬送車の誘
導方法にある。

【０００７】

【発明の作用と効果】請求項１の発明では、走行経路を
複数のセグメントに分割し、反射板をセグメントと一意
に対応するように配列する。従って無人搬送車を走行経
路の任意の位置で起動させても、その位置で認識可能な
反射板からセグメントを割り出すことができ、セグメン
トを割り出すことができれば、反射板を特定でき、現在
位置を認識できる。従って任意の位置で無人搬送車を起
動することが可能になる。また自立走行を開始した後
も、任意のセグメントで現在位置を認識できるので、現
在位置の推定を必要とせず、現在位置を誤認識すること
がない。

【０００８】請求項２のシステムでは、反射板を２〜１
０種類、より好ましくは２種類設け、反射板の識別を容
易にする。２種類の反射板を設けるには、例えば１つの
反射板を上下に分割して２種類とすれば良く、また１つ
の反射板に対して４つの反射部を設け、それらの組合せ
を用いれば、容易に１０種類の反射板を設けることがで
きる。従ってこの範囲であれば、反射板に種類を設ける
ことが容易である。このようにすると、各反射板につい
て種類の情報が付加されるので、反射板の特定が極めて
容易になる。例えば請求項１の発明のように、反射板を
セグメントと一意に対応させる場合、反射板に種類を設
ければ、セグメントとの対応が極めて容易となる。

【０００９】この発明の無人搬送車の誘導方法では、走
行経路を複数のセグメントに分割し、反射板には２〜１
０種類の種類を設けて、セグメント毎に無人搬送車の進
行方向から見た反射板の種類の順列を記憶し、認識した
順列と記憶した順列との一致からセグメントを特定す
る。このようにすれば任意の位置で無人搬送車を起動で
き、かつ任意の起動位置で反射板を特定できるので、正
確に初期位置を認識できる。

【００１０】

【実施例】図１〜図１１に実施例とその変形とを示す。
図１に、実施例で用いた反射板１，２を示すと、１はパ
リティー１の反射板、２はパリティー０の反射板であ
る。反射板１，２は図の網掛けの範囲に反射部を設けた
もので、どの方向から光が入射されても入射方向に光を
反射する性質を有する。そして反射板１，２は上下方向
の反射部の長さが異なる。

【００１１】反射板は図２〜図４のように変形でき、図
２では上下両側に反射板があるものを反射板１、下側に
のみ反射板があるものを反射板２、上側にのみ反射板が
あるものを反射板３とし、これらで３種類の反射板を表
す。この結果反射板の種類は、２進法で（１０），（０
１），（００）の３種類となる。

【００１２】図３の反射板では、反射部が１本のみのも
のを反射板１とし、水平方向に２本の反射部が並ぶもの
を反射板４とする。なお反射板４での反射部と反射部と
の間隔は、反射部の幅よりも充分広く、レーザースキャ
ナーの角度分解能で定まる幅よりも充分広いものとす
る。図３でも、２種類の反射板１，４が得られる。

【００１３】図４にａ〜ｊの１０種類を表す反射板を示
すと、これは図３の反射板４に上下方向の分割を加えた
もので、反射部が存在可能な場所は４箇所で、これらの
組合せにより１０種類の反射板を表現することができ
る。

【００１４】これらの内で図１の反射板１，２の組合せ
が最も好ましく、図２の反射板１〜３と比較すると、反
射板の取付高さが変動しても、図２のように反射板２，
３を取り違える恐れがない。また図３の反射板１，４と
比較すると、離れた位置にある２枚の反射板がたまたま
１枚の反射板のように見えるというトラブルを除くこと
ができる。

【００１５】図５に実施例で用いた無人搬送車１０を示
すと、１１はその車体、１２は物品を搭載して昇降させ
るためのリフター、１４は架台、１５は走行制御部で、
１６は例えば架台１４の頂部に搭載したレーザースキャ
ナーで、１７は現在位置認識部である。

【００１６】図６に走行制御部１５と現在位置認識部１
７との関係を示すと、現在位置認識部１７はレーザース
キャナー１６から反射板の角度とパリティー及び距離に
関する情報を受け取る。この角度は、例えば無人搬送車
１０の走行方向前方を０度とし、ここから反時計回りに
求めた角度で表され、その分解能は０.１度程度であ
る。またパリティーは図１〜図４の反射板の種類に対応
し、実施例では図１の反射板１，２を用いるので、パリ
ティーは０又は１の１ビットである。距離はレーザース
キャナー１６から反射板までの距離であり、その分解能
は１ｍ程度である。そしてレーザースキャナー１６は例
えば毎秒１０周し、０.１秒毎に１周分のスキャンを行
うことになる。

【００１７】現在位置認識部１７には、反射板マップ１
８と反射板特定部１９，現在位置算出部２０，整合性チ
ェック部２１の４つの補助的システムがあり、反射板マ
ップ１８には走行経路上の各反射板の位置並びにそのパ
リティーが記録されている。また走行経路は複数のセグ
メントに分割され、各セグメント毎に無人搬送車１０の
走行方向前方から反時計回りに見た反射板の種類（パリ
ティーの値）の順列が記憶されている。なお無人搬送車
１０の走行方向には前後２方向が存在するが、その１方
向について前記の順列を記憶し、走行開始時に正方向向
きか逆方向向きかは、無人搬送車１０にマニュアル等で
入力するものとする。例えば５枚の反射板が見えている
場合、前記のパリティーの順列は（１０００１）等とな
る。

【００１８】反射板特定部１９は、レーザースキャナー
１６で認識した反射板がマップ上のどの反射板であるか
を特定し、その前提として無人搬送車１０が走行経路上
のどのセグメントにいるかを特定する。セグメントの特
定は、レーザースキャナー１６で認識した反射板のパリ
ティーの順列と、反射板マップ１８に記録されたセグメ
ント毎のパリティーの順列の一致不一致で行い、これで
不足する場合には反射板との距離がレーザースキャナー
１６で求めた距離と矛盾しないか等も用いることもでき
る。

【００１９】現在位置算出部２０では、反射板特定部１
９で特定した３枚以上の反射板をレーザースキャナー１
６で認識したものとして、公知の三角測量法を用いて現
在位置を認識する。この時無人搬送車１０の走行方向前
方に対する反射板の角度から、無人搬送車１０の走行方
向（方向）を算出することができる。また整合性チェッ
ク部２１では、得られた現在位置についての矛盾の有無
をチェックする。反射板の種類に関する情報は反射板特
定部１９で既に使用したので、ここで用い得る情報は無
人搬送車１０と反射板１，２との距離に関する情報、あ
るいはこれから求めた反射板間の距離に関する情報、ま
た４枚以上の反射板を認識している場合には、最初の３
枚の反射板で求めた現在位置に対して４枚目の反射板が
矛盾のない方向にあるかどうか等である。即ち反射板を
３枚認識できれば、三角測量の原理により無人搬送車１
０の位置は一意的に定まる。ここから４枚目の反射板を
認識すると、その向きがレーザースキャナー１６の角度
分解能の範囲で一致しなければならない。レーザースキ
ャナー１６の角度分解能は０.１度程度なので、４枚目
の反射板がこれに偶発的に一致する確率は１／１０００
程度であり、４枚目の反射板を認識できれば誤認識の確
率は極めて低い。

【００２０】現在位置認識部１７は、現在位置とその方
向とを走行制御部１５に入力し、走行制御部１５はこの
情報に基づいて目標位置へと走行するように、車輪のモ
ータ等に対して駆動信号を送る。また走行制御部１５に
は車輪の回転数等から求めた速度や、ジャイロセンサ等
で求めた角速度が入力されているものとする。さらに走
行制御部１５はスピンターン等により、無人搬送車１０
の向きが急激に不安定になる際には、その旨の情報を現
在位置認識部１７へ入力してもよい。また走行制御部１
５に速度や加速度を入力するのは省略しても良い。

【００２１】１７に反射板１，２を識別して認識するた
めのレーザースキャナー１６を示す。レーザーダイオー
ド３０からの光はミラー３１で反射され、穴あきミラー
３２を介してハーフミラー３３で反射されて反射板へ向
けて送られる。ハーフミラー３３を通過した光は、別の
ミラー３４で同様に反射されて、上下２つの高さでレー
ザースキャンが行われる。３５はミラー３３，３４の取
付台で、３６は角度検出部で、３７は取付台３５を回転
させるためのモータである。３８はレーザー光の偏光角
を回転させるための非相反回転子で、例えば図の下から
上への光で、偏光面が３０度時計回りに回転したとする
と、上から下への光に対しても偏光面をさらに時計回り
に３０度回転させる。このためミラー３３で反射した光
と、ミラー３４で反射した光とでは、偏光面が例えば６
０度異なることになる。そして３９，４０，４１は偏光
フィルターで、偏光フィルター３９によりレーザー３０
からの光を偏光させ、偏光フィルター４０，４１によ
り、ミラー３３で反射した光か、ミラー３４で反射した
光かを区別する。４２はレンズで、４３は新たなハーフ
ミラーであり、４４はミラー３３での反射光を検出する
ための光センサ、４５はミラー３４での反射光を検出す
るための光センサである。そしてレーザーダイオード３
０は例えばパルス発振するものとし、パルス光の立ち上
がりから反射光の検出までの時間等を用いて、レーザー
スキャナー１６から反射板１，２までの距離を認識す
る。この分解能は前記のように約１ｍである。

【００２２】図７では、１つのレーザースキャナーで上
下２つの平面でスキャンを行うようにしたが、図８のよ
うに上下２つのレーザースキャナー５０，５１を架台１
４に取り付け、文字通りに２つのレーザースキャナーを
用いても良い。

【００２３】図９に鎖線で示す走行経路に沿った反射板
の配置を示すと、図の○はパリティー０の反射板２であ
り、●はパリティー１の反射板１である。そして走行経
路が例えば４つのセグメントＳ１〜Ｓ４に分割されてい
るものとする。なおこの走行経路は、実際よりも相当単
純化して示してある。各セグメントで例えば数枚の反射
板（いずれも少なくとも各３枚以上で、好ましくは４枚
以上）を認識できるようにし、かつ各セグメントでの無
人搬送車１０の走行方向前方から反時計回りにスキャン
した反射板のパリティーが成す順列を、反射板マップ１
８に記憶させておく。例えば無人搬送車１０がセグメン
トＳ１にいるものとすると、パリティーの順列は（０１
０１）となる。なお走行方向が１８０度逆の場合、順列
が異なることも有り得るが、走行方向の種類は前後２種
類であり、そのいずれの向きでスタートしているかは、
無人搬送車の走行開始時に簡単に入力できる。さて図９
のセグメントＳ１，Ｓ３，Ｓ４では、無人搬送車１０が
セグメント内のどの位置にいても、反射板１，２のパリ
ティーの順列は変わらない。セグメントＳ２では、走行
経路内側の中央のパリティー１の反射板を、セグメント
Ｓ２の先頭のパリティー１の反射板よりも走行経路に近
づけない限り、セグメント内のどの位置に無人搬送車１
０がいても、反射板のパリティーの順列は変わらない。
即ち反射板のパリティーの順列を乱さないための条件
は、セグメント中央部の反射板をセグメント両端部の反
射板よりも走行経路に近づけないことである。この条件
を守れば、各セグメントのどの位置に無人搬送車１０が
いる場合でも、反射板のパリティーの順列は不変とな
る。

【００２４】図１０により、無人搬送車１０の現在位置
の認識過程を示す。各無人搬送車１０には走行ルートに
沿って正方向か逆方向かの走行方向の向きが入力され、
当初停止した状態から最初の位置の認識を開始するもの
とする。レーザースキャナー１６を１周回転させ、この
際に見えた反射板のパリティーが成す順列を求める。こ
の順列は前記のように走行経路でのセグメント番号と一
意に対応するので、何枚の反射板が見え、その順列がど
のようであったかを求めるだけで、セグメント番号を特
定できる。

【００２５】セグメント番号が特定できたならば、レー
ザースキャナー１６で認識した反射板がマップ上のどの
反射板であるかが判明し、公知の三角測量の原理に基づ
いて現在位置を認識することができる。この時同時に、
無人搬送車１０の走行方向（方位）も求めることができ
る。認識した反射板に対しては、距離の情報も含まれて
いるため、これらの距離がレーザースキャナー１６での
認識値とマップから求めたものとで不一致の場合、不整
合とする。また４枚以上の反射板を認識できた場合、最
初の３枚の反射板で現在位置を認識すれば、４枚目の反
射板が偶発的にレーザースキャナー１６の分解能の範囲
内にある確率は１／１０００以下であり、４枚目の反射
板を認識できれば、確実に整合性をチェックできる。整
合性のチェックにより矛盾が生じれば、セグメントの位
置を取り違えたものとして、他のセグメントにいること
を仮定して、同様の位置認識を行い、整合性のあるデー
タが得られるまで、順次次のセグメントについて分析を
繰り返す。また整合性のある認識結果が得られた場合、
無人搬送車１０の初期位置とその向きとが得られたもの
として、走行を開始し、以降は自立走行に移る。自立走
行では初期位置の認識と同様のステップを繰り返しても
良く、あるいは初期位置の認識で求めたセグメント番号
や、この時に特定した反射板の位置等から、次回に得ら
れた反射板の番号等の検討範囲を制限して、演算をより
簡単にしても良い。そして自立走行の停止まで上記のプ
ロセスを繰り返す。

【００２６】図１１に変形例での位置認識を示す。この
位置認識ではセグメントの情報を用いないものとし、図
９の走行経路はセグメントＳ１〜Ｓ４に区分されていな
いものとする。さてレーザースキャナー１６で１周分認
識した反射板のパリティーの順列で、図９での可能な反
射板の組合せの中から、パリティーの順列が一致するも
のを選別する。例えば図９の実線で示した位置に無人搬
送車１０がいる場合、走行方向から反時計回りに見たパ
リティーの順列は（０１０１）であり、これと同じパリ
ティーの順列が得られるのは、セグメントＳ４のみであ
る。このようにしてパリティーの順列により、無人搬送
車１０で認識した反射板の特定仮説を絞る。

【００２７】次に認識した反射板との距離や角度を用い
て、反射板を特定する。例えば図９のセグメントＳ１ま
たはＳ４の４枚の反射板を認識した可能性がある場合、
レーザースキャナーと反射板との距離の情報を考慮する
と、セグメントＳ１とセグメントＳ４は本質的に異な
り、セグメントＳ１に無人搬送車１０が所在することを
検出できる。また角度の情報を用いると、各反射板が無
人搬送車の走行方向の右側にあるか、左側にあるか等
で、さらに反射板の特定を進めることができる。これら
の結果、レーザースキャナー１６で認識した反射板に対
して割り当て可能な反射板の組合せは、実際には数種類
以下となる。そしてこれらの各候補についてそれぞれ現
在位置を演算し、整合性があるもののみを選べば、現在
位置を正確に認識することができる。特に前記のように
４枚目の反射板を認識できる場合、確実に現在位置を認
識できる。以降は図１０の実施例と同様に自立走行に移
り、位置認識が不要になるまでこのプロセスを繰り返
す。

【００２８】実施例から明らかなように、走行経路を複
数のセグメントに分割し、各セグメントでのパリティー
の並びの順序を用いると、レーザースキャナー１６と反
射板との距離の情報無しでも、現在位置を認識できる。
また反射板との距離の情報があれば、どの反射板を認識
したのかを充分な信頼性で検出できる。また実施例では
反射板にパリティーを持たせることにより、反射板の特
定を容易にした。しかしながら反射板の種類を１種類と
した場合でも、図９，図１０の手法を用いることができ
る。例えばこの場合、各セグメント毎に右側に見える反
射板は何枚か、左側に見える反射板は何枚かと、左右先
頭各１枚の反射板はいずれが走行方向と成す角が小さい
か、同様に左右での次の各１枚の反射板は、いずれが走
行方向と成す角が小さいか、等の情報を付加すれば、反
射板の組合せを相当程度に特定できる。これにレーザー
スキャナー１６からの距離の情報を加味すれば、ほぼど
の反射板を認識しているのかを特定でき、また４枚目以
降の反射板を認識できれば、特定の結果を検証できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例で用いた反射板を示す図

【図２】 変形例の反射板を示す図

【図３】 他の変形例の反射板を示す図

【図４】 変形例での１０種類の反射板を示す図

【図５】 実施例で用いた無人搬送車の側面図

【図６】 実施例で用いた無人搬送車の制御系を示す
ブロック図

【図７】 実施例で用いたレーザースキャナーのブロ
ック図

【図８】 変形例でのレーザースキャナーの配置を示
す図

【図９】 実施例での反射板の配置を示す図

【図１０】 実施例での現在位置の認識過程を示すフ
ローチャート

【図１１】 変形例での現在位置の認識過程を示すフロ
ーチャート

【符号の説明】

１〜４ 反射板 １０ 無人搬送車 １１ 車体 １２ リフター １４ 架台 １５ 走行制御部 １６ レーザースキャナー １７ 現在位置認識部 １８ 反射板マップ １９ 反射板特定部 ２０ 現在位置算出部 ２１ 整合性チェック部 ３０ レーザーダイオード ３１ ミラー ３２ 穴あきミラー ３３ ハーフミラー ３４ ミラー ３５ 取付台 ３６ 角度検出部 ３７ モータ ３８ 非相反回転子 ３９，４０，４１ 偏光フィルター ４２ レンズ ４３ ハーフミラー ４４，４５ 光センサ ５０，５１ レーザースキャナー Ｓ１〜Ｓ４ セグメント

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行経路に多数の反射板を配置し、無人
   搬送車にはレーザースキャナーとその信号により動作す
   る現在位置認識部とを設けたシステムにおいて、 走行
   経路を複数のセグメントに分割し、前記反射板をセグメ
   ントと一意に対応するように配列したことを特徴とす
   る、無人搬送車システム。
2. 【請求項２】 走行経路に多数の反射板を配置し、無人
   搬送車にはレーザースキャナーとその信号により動作す
   る現在位置認識部とを設けたシステムにおいて、 前記
   反射板を１０種類以下の範囲で複数種類設けたことを特
   徴とする、無人搬送車システム。
3. 【請求項３】 走行経路に沿って、１０種類以下の範囲
   で複数種類の反射板を配置し、該走行経路を複数のセグ
   メントに分割して、各セグメント毎に無人搬送車の進行
   方向から見た反射板の種類の順列を記憶し、 記憶した順列とレーザースキャナーで検出した反射板の
   種類の順列との一致からセグメントを特定し、特定した
   セグメントを用いて反射板を特定し、これから現在位置
   を求める、無人搬送車の誘導方法。