JP2002132344A - 移動体の誘導方法 - Google Patents
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Abstract
在位置を求めることが可能で、誘導経路に正確に沿って
移動することができる移動体の誘導方法を提供すること
をを目的とする。 【解決手段】 実環境認識手段3によって少なくとも3
点を検出可能なマーカD,E,Fを所定領域内に備え、
マーカD,E,Fを実環境認識手段3によって撮像し、
マーカD,E,Fに関する撮像データの抽出を行うとと
もに、この撮像データと、予め定められる地図データと
に基づいて、前記領域内における搬送手段1の現在位置
C及び現在位置Cにおける搬送手段1の方向θvを求
め、現在位置C及び方向θvに基づき前記地図データ上
に設定される少なくとも2点を結ぶ誘導経路Sに沿うよ
うに搬送手段1を誘導する。
Description
ロボット、船舶等の移動体を自動的に移動させる際の誘
導方法に関するものである。
れが頻繁になり、搬送車や搬送ロボット等の搬送手段
(移動体)による無人搬送が望まれている。また、この
種の無人搬送は、フォークリフト等の搬送手段の操縦者
に対し負担が大きい過酷な環境下(例えば冷凍倉庫等)
での作業をなくしかつ作業能率を向上させる上で大きく
注目されている。
としては、所定領域の地図データ上に起点位置と目標位
置とを設定するとともに、前記基点位置と前記目標位置
との間に誘導経路を設定し、この誘導経路に沿うように
前記搬送手段を移動させるものがある。
誘導方法として、前記搬送手段の走行中における前記地
図データ上の現在位置を求めるためにジャイロやエンコ
ーダ等から構成される位置検出手段が用いられる。しか
しながら、前記位置検出手段における前記ジャイロは角
度の誤差(搬送手段1の方向の誤差)が累積するといっ
た不具合を有しているため、走行中における前記搬送手
段の現在位置を正確に求めることができず、前記搬送手
段を前記誘導経路に正確に沿わせて走行させることが困
難となり、前記誘導経路の前記目標位置において、搬送
手段における物品の積み卸しが困難となるという問題点
を有していた。
動体が移動中でも地図データ上の正確な現在位置を求め
ることが可能で、前記移動体が誘導経路に正確に沿って
移動することが可能な移動体の誘導方法を提供すること
を目的とする。
決するため、移動体に備えられる実環境認識手段によっ
て周囲環境を撮像し、この撮像した撮像データに基づき
前記移動体を移動させる移動体の誘導方法であって、前
記実環境認識手段によって少なくとも3点を検出可能な
マーカを所定領域内に備え、前記マーカを前記実環境認
識手段によって撮像し、前記マーカに関する撮像データ
の抽出を行うとともに、この撮像データと、予め定めら
れる地図データとに基づいて、前記領域内における前記
移動体の現在位置及び前記現在位置における前記移動体
の方向を求め、前記現在位置及び前記方向に基づき前記
地図データ上に設定される少なくとも2点を結ぶ誘導経
路に沿うように前記移動体を誘導することものである。
の前記地図データ上における位置と、前記実環境認識手
段によって検出される各マーカの3点の各方向とに基づ
いて、前記現在位置及び前記方向を求めるものである。
前記各マーカの3点の位置と、前記実環境認識手段を頂
点として第1の組み合わせである前記マーカの2点間の
なす第1の角度と、前記実環境認識手段を頂点として前
記第1の組み合わせ以外の第2の組み合わせである前記
マーカの2点間のなす第2の角度とに基づいて、前記現
在位置を求めるものである。
しない場合に、前記移動体の現在位置と前記移動体の方
向と前記誘導経路とに基づいて、前記移動体の旋回量を
決定し、前記旋回量に応じた補正動作によって前記移動
体を前記誘導経路に沿わせるものである。
方法を添付図面に基づき説明する。
アウトを示すもので、1は、前記倉庫内や前記物流施設
内を搬送走行する作業車両であるフォークリフト等から
なる搬送手段(移動体)であり、前輪1aは駆動輪とし
て、また後輪1bは進行方向に対する操舵角を制御す
る。2は、搬送手段1によって搬送される物品を蓄えて
おくステーションや棚等からなる障害物である。Sは、
倉庫内や物流施設内のレイアウトに関する地図データ上
に設定される誘導経路であり、この誘導経路Sは障害物
2を考慮し、例えば直線と曲線との組み合わせによって
設定される。
の搬送手段1の電気的構成を示すブロック図である。図
2において、3は、搬送手段1の旋回に伴う移動経路に
最も沿う位置である基準位置に備えられ、搬送手段1の
周囲状況を認識する実環境認識手段であって、例えば全
方位視覚センサが用いられている。4は、マイクロコン
ピュータから構成される制御手段であって、倉庫内や物
流施設内のレイアウトに関する地図データを記憶してい
るとともに、前記地図データ上において誘導経路Sの算
出や後で詳述する搬送手段1の現在位置及び前記現在位
置における方向を求め、前記現在位置及び前記方向に基
づき搬送手段1を誘導経路Sに沿わせて走行させるため
のものである。5は、搬送手段1の前輪1aを回動さ
せ、搬送手段1を走行させるための第1の駆動手段であ
る。6は、搬送手段1の進行方向に対する後輪1bの操
舵角を調整し、搬送手段1の進行方向を可変するための
第2の駆動手段である。第1,第2の駆動手段5,6
は、例えばステッピングモータやサーボモータから構成
される。前記各部3〜6は、搬送手段1に搭載されてい
る。
手段1の起点位置Aから停止点である目標位置Bまでの
誘導経路Sを設定するとともに、起点位置Aから目標位
置Bまでの誘導経路Sに沿うように搬送手段1を移動さ
せるべく、制御信号を駆動回路7,8を介して第1,第
2の駆動手段6,7に出力することで搬送手段1を移動
させるものである。
の現在位置C及び現在位置Cにおける搬送手段1の方向
を求め、搬送手段1を誘導経路Sに沿わせて移動させる
ための制御手段4における処理方法について説明する。
尚、以下の説明において、X,Yは地図データ上におけ
る位置を示し、またx,yは撮像データ上における位置
を示すものとする。
定められた3カ所に設けられた第1のマーカD,第2の
マーカE,第3のマーカF(実環境認識手段によって少
なくとも3点を検出可能なマーカ)を実環境認識手段3
により所定周期で撮像し、各マーカD,E,Fに関する
撮像データの抽出を行うとともに(ステップS1)、各
マーカD,E,Fに関する撮像データに基づいて、各マ
ーカD,E,Fの各重心位置を求め、この各重心位置を
各マーカD,E,Fの撮像データ上での位置(xd,y
d),(xe,ye),(xf,yf)とする(ステッ
プS2)。
よって、ステップS2で得た各マーカD,E,Fの位置
(xd,yd),(xe,ye),(xf,yf)の方
向θd,θe,θfを検出する(ステップS3)。
ーカD,E,Fの地図データ上での位置(Xd,Y
d),(Xe,Ye),(Xf,Yf)と、ステップS
3により求められた各マーカD,E,Fの方向θd,θ
e,θfとから、搬送手段1の地図データ上ので現在位
置C(Xc,Yc)と、搬送手段1の方向(正面方向)
θvとを求めるべく、以下の直線式を求める(ステップ
S4)。尚、搬送手段1の方向θvは、実環境認識手段
3の正面方向と一致しているものとする。
の位置(Xd,Yd),(Xe,Ye),(Xf,Y
f)から搬送手段1の位置(未知な位置)とを結ぶ3本
の直線の式Ld,Le,Lfは以下のように示すことが
できる。
所定の演算処理を行うことによって、前記3本の式の交
点である搬送手段1の現在位置C(Xc,Yc)と、現
在位置Cにおける搬送手段1の方向θvとを得る(ステ
ップS5)。
誘導経路Sに対する搬送手段1の傾き(搬送手段1の方
向θvに相当する)γと、搬送手段1の現在位置C(X
c,Yc)から求まる誘導経路Sに対するずれ量Rとに
基づいて旋回量βを求め(ステップS6)、この旋回量
βに基づく補正移動経路10に応じて搬送手段1の第
1,第2の駆動手段5,6を制御することで誘導経路S
に沿わせるものである(ステップS7)。
る。尚、以下に示すLは、搬送手段1の現在位置C(X
c,Xc)から誘導経路S上に戻すための任意距離Lで
あって、制御手段5により予め定められる(プログラム
上において定まる)定数である。
における搬送手段1の現在位置C(Xc,Yc)及び現
在位置Cにおける搬送手段1の方向θvを正確に求め、
かつ搬送手段1を誘導経路Sに正確に沿わせて走行させ
ることが可能となる。尚、ステップS1における所定周
期とは、制御手段4におけるプログラム実行サイクルに
よる周期であっても良い。
置の求め方における他の実施形態について説明する。
第1,第2のマーカH,Jの撮像データ上の各位置(x
h,yh),(xj,yj)の方向(図3で示すθd〜
θfと同様に計測される方向)を検出するとともに、実
環境認識手段3を頂点(基点)とした第1,第2のマー
カH,Jの各位置(xh,yh),(xj,yj)のな
す第1の角度θ1を求め、また、予め定められる第1,
第2のマーカH,Jの地図データ上での各位置(Xh,
Yh),(Xj,Yj)から第1,第2のマーカH,J
間の距離L1を求め、距離L1と第1の角度θ1とか
ら、未知である地図データ上の現在位置G(Xg,Y
g)と第1,第2のマーカH,Jとの3点を通る第1の
円11の中心P1の座標(X1,Y1)及び半径r1を
後述する式により算出する。
(Yh−Yj))) Y1=1/2((Yh+Yj)±1/(tanθ1・
(−Xh+Xj))) 尚、上記式6は複号同順である。
よって第2,第3のマーカJ,Kの撮像データ上の各位
置(xj,yj),(xk,yk)の方向を検出すると
ともに、実環境認識手段3を頂点とした第2,第3のマ
ーカJ,Kの各位置(xj,yj),(xk,yk)の
なす第2の角度θ2を求め、また、予めに定められる第
2,第3のマーカJ,Kの地図データ上の各位置(X
j,Yj),(Xk,Yk)から第2,第3のマーカ
J,K間の距離L2を求め、距離L2と第2の角度θ2
とから、未知な地図データ上の現在位置G(Xg,Y
g)と第2,第3のマーカJ,Kとの3点を通る第2の
円12の中心P2の座標(X2,Y2)及び半径r2を
後述する式により算出する。
(Yj−Yk))) Y2=1/2((Yj+Yk)±1/(tanθ2・
(−Xj+Xk))) 尚、上記式8は複号同順である。
中心とした半径r1の第1の円11と、座標P2(X
2,Y2)を中心とした半径r2の第2の円12との交
点を所定の演算を行うことによって、搬送手段1の現在
位置G(Xg,Yg)を得ることができる。
送手段1の正面方向θvは、前述した各円11,12の
交点から求まる現在位置G(Xg,Yg)と、実環境認
識手段3によって計測される3カ所のマーカ(H,J,
K)の内の1つのマーカの方向とを、前記方向に対応す
る既知のマーカ位置から搬送手段1の位置(未知な位
置)を結ぶ直線の式(前述した式1〜式3)に代入する
ことで得られることになる。
点は、実環境認識手段3を頂点とした2カ所のマーカ間
のなす角度と、予め地図データ上に定められる各マーカ
の位置から得られる前記マーカ間の距離とから求まる第
1,第2の円11,12の交点に搬送手段1の現在位置
Gが存在することに着目した点にある。
在位置Gの解としては4種類存在することになるが、マ
ーカの色分けや前時刻の搬送手段1の位置等の別の情報
を利用すれば現在位置Gを1つに限定することが可能と
なる。
内の少なくとも3点を検出可能なマーカD,E,F
(H,J,K)を備え、各マーカD,E,F(H,J,
K)を実環境認識手段3によって所定周期で撮像し、実
環境認識手段3からのマーカD,E,F(H,J,K)
に関する撮像データの抽出を行うとともに、この撮像デ
ータと、予め定められる地図データとに基づいて、前記
領域内における搬送手段1の現在位置及び現在位置にお
ける移動体の方向を求め、現在位置及び方向に基づき前
記地図データ上に設定される少なくとも2点を結ぶ誘導
経路Sに沿うように搬送手段1を誘導するものである。
おける搬送手段の方向θvの求め方としては、予め定め
られる各マーカD,E,Fの3点の地図データ上におけ
る位置と、実環境認識手段3によって検出される各マー
カD,E,Fの3点の各方向とに基づいて、搬送手段1
の未知な地図データ上の位置と既知な各マーカD,E,
Fの地図データ上の位置とをそれぞれ結ぶ3本の直線式
を求め、この3本の直線式に基づいて搬送手段1の地図
データ上の現在位置C及び現在位置Cにおける搬送手段
1の方向θvを求めるものであり、従来のようにジャイ
ロによる搬送手段1の方向の誤差が累積することによる
搬送手段1の現在位置のずれを無くすることができるた
め、搬送手段1が移動中であっても正確な搬送手段1の
現在位置C及び現在位置Cにおける搬送手段1の方向θ
vを求めることが可能となる。また、正確な搬送手段1
の現在位置C及び現在位置Cにおける搬送手段1の方向
θvが求めることから、搬送手段1を誘導経路Sに正確
に沿わせて誘導させることが可能となり、誘導経路Sの
目標位置において、搬送手段1における正確な物品の積
み卸し作業を可能とするものである。
方としては、予め定められる各マーカH,J,Kの地図
データ上の位置(3点の位置)から求まる第1,第2の
マーカH,J間の距離L1及び第2,第3のマーカJ,
K間の距離L2と、実環境認識手段3を頂点として第1
の組み合わせである第1,第2のマーカH,J間(2点
間)のなす第1の角度θ1と、実環境認識手段3を頂点
として前記第1の組み合わせ以外の第2の組み合わせで
ある第2,第3のマーカJ,K間(2点間)のなす第2
の角度θ2とに基づいて、搬送手段1の未知な地図デー
タ上の位置G(Xg,Yg)と第1,第2のマーカH,
Jとの3点を通る第1の円11と、搬送手段1の未知の
位置G(Xg,Yg)と第2,第3のマーカJ,Kとの
3点を通る第2の円12との交点を求め、この交点を搬
送手段1の現在位置Gとするものであり、正確な搬送手
段1の現在位置Gを求めることが可能となる。
在位置C(G)を求めた際に、搬送手段1が誘導経路S
上に存在しない場合、前述した方法により得られる搬送
手段1の現在位置C(G)と搬送手段1の方向θvと誘
導経路Sに基づいて、搬送手段1の誘導経路Sに向けて
の旋回量βを決定し、この旋回量βに応じた補正移動経
路(補正動作)10によって搬送手段1を誘導経路Sに
沿わせるものであることから、搬送手段1の構造上の問
題や倉庫や物流施設内の路面状況において、搬送手段1
が誘導経路Sから逸れた場合であっても誘導経路Sに沿
わせて搬送手段1を走行させることが可能となる。
を搬送手段1に搭載される制御手段4に記憶させるよう
にしたが、本発明の誘導方法にあっては、搬送手段とは
別に制御手段を設け、この制御手段に地図データを記憶
するとともに、前記搬送手段に設けられる実環境認識手
段からの実環境データと前記地図データとを無線装置を
介して照合させたり、また、前記無線装置を介して前記
搬送装置を誘導する装置に適用しても良い。
内の3カ所にマーカを備えるようにしたが、本発明にあ
っては、所定領域内において、例えば所定の幅を有する
マーカを2カ所に配設し、一方のマーカの両端から2点
を検出し、他方のマーカの重心から1点を検出し、これ
ら2つのマーカから3点を検出するようにしも良く、実
環境認識手段3によって3点が検出可能なマーカであれ
ば良い。
Aと目標位置Bとの間の誘導経路13を設定するもので
あるあるが、本発明にあっては、少なくとも2つの位置
に基づく誘導経路であれば良く、必ずしも起点位置から
目標位置の間の誘導経路の設定に限定されない。
覚センサによって周囲環境を撮像するようにしたが、本
発明にあっては前方風景を撮像するCCDカメラを実環
境認識手段として用いても良い。
置及び前記現在位置における搬送手段1の方向の算出に
ついては、実環境認識手段3の搬送手段1への取り付け
誤差を考慮し、各マーカD,E,F(H,J,K)の方
向を算出する際に、画像抽出におけるセンシング結果に
対し方位角を修正するプログラムを制御手段4に記憶す
ることで、搬送手段1の現在位置及び現在位置における
搬送手段1の方向を更に正確に求めることが可能とな
る。
船舶等の移動体を自動的に移動させる際の誘導方法に関
し、移動体に備えられる実環境認識手段によって周囲環
境を所定周期によって撮像し、この撮像した撮像データ
に基づき前記移動体を移動させる移動体の誘導方法であ
って、前記実環境認識手段によって少なくとも3点を検
出可能なマーカを所定領域内に備え、前記マーカを前記
実環境認識手段によって撮像し、前記実環境認識手段か
らの前記マーカに関する撮像データの抽出を行うととも
に、この撮像データと、予め定められる地図データとに
基づいて、前記領域内における前記移動体の現在位置及
び前記現在位置における前記移動体の方向を求め、前記
現在位置及び前記方向に基づき前記地図データ上に設定
される少なくとも2点を結ぶ誘導経路に沿うように前記
移動体を誘導するものであり、前記移動体が移動中であ
っても正確な前記移動体の現在位置及び前記現在位置に
おける前記移動体の方向を求めることができ、前記移動
体を前記誘導経路に正確に沿わせて誘導させることが可
能となり、前記誘導経路の目標位置において前記移動体
による正確な作業を可能とする。
イアウトを示す図。
ブロック図。
を求めるための説明図。
て誘導するための説明図。
図。
在位置を求めるための説明図。
Claims (4)
- 【請求項1】 移動体に備えられる実環境認識手段によ
って周囲環境を撮像し、この撮像した撮像データに基づ
き前記移動体を移動させる移動体の誘導方法であって、 前記実環境認識手段によって少なくとも3点を検出可能
なマーカを所定領域内に備え、前記マーカを前記実環境
認識手段によって撮像し、前記マーカに関する撮像デー
タの抽出を行うとともに、この撮像データと、予め定め
られる地図データとに基づいて、前記領域内における前
記移動体の現在位置及び前記現在位置における前記移動
体の方向を求め、前記現在位置及び前記方向に基づき前
記地図データ上に設定される少なくとも2点を結ぶ誘導
経路に沿うように前記移動体を誘導することを特徴とす
る移動体の誘導方法。 - 【請求項2】 予め定められる前記各マーカの3点の前
記地図データ上における位置と、前記実環境認識手段に
よって検出される各マーカの3点の各方向とに基づい
て、前記現在位置及び前記方向を求めることを特徴とす
る請求項1に記載の移動体の誘導方法。 - 【請求項3】 予め前記地図データ上に定められる前記
各マーカの3点の位置と、前記実環境認識手段を頂点と
して第1の組み合わせである前記マーカの2点間のなす
第1の角度と、前記実環境認識手段を頂点として前記第
1の組み合わせ以外の第2の組み合わせである前記マー
カの2点間のなす第2の角度とに基づいて、前記現在位
置を求めることを特徴とする請求項1に記載の移動体の
誘導方法。 - 【請求項4】 前記移動体が前記誘導経路上に存在しな
い場合に、前記移動体の現在位置と前記移動体の方向と
前記誘導経路とに基づいて、前記移動体の旋回量を決定
し、前記旋回量に応じた補正動作によって前記移動体を
前記誘導経路に沿わせることを特徴とする請求項1から
請求項3の何れかに記載の移動体の誘導方法。
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JP2000329798A JP2002132344A (ja) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | 移動体の誘導方法 |
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- 2000-10-24 JP JP2000329798A patent/JP2002132344A/ja active Pending
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