JP2008210416A - 無人搬送車 - Google Patents

Abstract

【課題】床面上を所定の走行ルートに従って走行する従来の無軌道型の無人搬送車では，磁気テープなどを用いて誘導を行っていたため，磁気の広がりなどによって走行制御の精度に限界があった。
【解決手段】走行ルートに沿って連設された光学的マークを撮像するための撮像手段と，各光学的マークと，基準となる光学的マークとの位置関係を確認すると共に，最新の画像に含まれる上記位置関係が確認された光学的マークの当該画像上の位置に基づいて，現在の車体の走行位置を検出する走行位置検出手段と，上記基準となる光学的マークに対して位置関係が定められた光学的マークのうち，少なくとも上記所定の走行ルートに沿った光学的マークに対して設定された教示走行位置と，上記走行位置検出手段により検出された現在の車体の走行位置とに基づいて，車体の走行制御を行う無人搬送車。
【選択図】図１

Description

本発明は，無人搬送車に係り，詳しくは，複数の光学的マークが規則的に配設された床面上を所定の走行ルートに従って走行する無軌道型の無人搬送車に関するものである。

半導体デバイス工場等のクリーンルームにおいて，装置と装置，装置とストッカ等の間でウェハカセットなどの荷物を搬送し，移載アームなどにより移載を行う無人搬送車の一つに，無軌道自動誘導型のＡＧＶ(Automatic Guided Vehicle)がある。
上記ＡＧＶは，クリーンルーム内に設置された床面上を所定の走行ルートに従って走行するが，上記走行ルートに上記ＡＧＶを自動誘導するために，例えば上記床面上に，磁気テープなどの誘導線が貼り付けられたり，磁気マークが敷設されたりする。ここで，図８は，磁気マークを用いて走行する上記ＡＧＶの概略構成を示す機能ブロック図である。
図８に示す如く，上記ＡＧＶは，本体下部に磁気センサ８１を備えており，上記磁気センサ８１により，上記床面の走行ルート上に連設された磁気マーク８２検出しながら走行する。

しかしながら，磁気センサを用いて上記ＡＧＶの走行制御を行う場合，磁気マークの磁界の広がりから走行制御の精度が十分に得られないという欠点があった。
本発明は，このような従来の技術における課題を解決するために，無人搬送車を改良し，光学的な撮像手段を用いて車体の走行位置を検出することにより，走行制御の精度を向上させることのできる無人搬送車を提供することを目的とするものである。
また，上記従来技術のように磁気テープなどを床面に貼り付ける場合，剥離や磨耗，破損等が生じて，クリーンルームの清浄度を悪化させる恐れがある。上記磁気マークなどもない方が好ましい。
そこで，本発明の他の目的は，テープやマークの必要なく自動誘導走行が可能な無人搬送車を提供することである。

上記目的を達成するために，請求項１に係る発明は，所定の走行ルートに沿って走行する無軌道型の無人搬送車であって，上記走行ルートに沿って連設された光学的マークを撮像するための撮像手段と，上記撮像手段により順次撮像された画像に含まれる各光学的マークと，基準となる光学的マークとの位置関係を確認すると共に，最新の画像に含まれる上記位置関係が確認された光学的マークの当該画像上の位置に基づいて，現在の車体の走行位置を検出する走行位置検出手段と，上記基準となる光学的マークに対して位置関係が定められた光学的マークのうち，少なくとも上記所定の走行ルートに沿った光学的マークに対して設定された教示走行位置と，上記走行位置検出手段により検出された現在の車体の走行位置とに基づいて，車体の走行制御を行う走行制御手段とを具備してなる無人搬送車として構成されている。
また，請求項２に係る発明は，上記請求項１に記載の無人搬送車において，車体に取り付けられたエンコーダの出力に基づいて，上記撮像手段が上記光学的マーク付近を通過する時期を予測し，当該時期に上記撮像手段により上記光学的マークを撮像してなることをその要旨とする。

以上説明したとおり，上記請求項１或いは２に記載の無人搬送車によれば，光学的なセンサ（撮像手段）を用いて，走行ルートに沿って連設された光学的マークを撮像することにより，走行位置が検出され走行制御が行われるため，走行制御の精度を向上させることができる。

以下，添付図面を参照して，本発明における光学的マークを通気孔に置き換えた事例につき説明し，本発明の理解に供する。ここに，図１は事例に係る無人搬送車の概略構成を示す機能ブロック図である。
本事例に係る無人搬送車は，例えばクリーンルーム内に設置され，複数の通気孔が規則的に配設されたグレーティング床面上を所定の走行ルートに従って走行する無軌道型の無人搬送車として具体化されるものである。
図１に示す如く，無人搬送車は，上記複数の通気孔１が規則的に配設された床面２を撮像するためのエリアセンサ３（撮像手段の一例）と，基準となる通気孔１との位置関係に対応して指数（位置関係に対応）が割り付けられた各通気孔１それぞれに対応して予め車体の走行位置を記憶すると共に，少なくとも上記所定の走行ルートに沿った通気孔１に対して設定された教示走行位置とを記憶する教示データ記憶手段４と，上記エリアセンサ３により順次撮像された各床面２の画像に現れた上記通気孔１と，上記基準となる通気孔１との位置関係を比較して上記指数を設定しながら，最新の床面２の画像に含まれる上記指数が定められた通気孔１の当該画像上の位置に基づいて，現在の車体の走行位置を検出する走行位置検出手段５と，上記教示走行位置と上記走行位置検出手段５により検出された現在の車体の走行位置とに基づいて，車体の走行制御を行う走行制御手段６とを具備する。

上記無人搬送車において，上記エリアセンサ３は，例えばＣＣＤカメラなどである。上記エリアセンサ３は，上記床面２を撮像することが可能なように，車体下側の凹部に，撮像面を下方に向けて設置されている。上記床面２からの不要な反射光は，上記凹部の壁面により遮蔽されて，上記エリアセンサ３には入光しない。上記エリアセンサ３により撮像された上記床面２の画像は，走行位置検出手段５に供給される。
上記走行位置検出手段５では，上記エリアセンサ３から供給された上記床面２の画像が，例えば所定のしきい値により２値化され，上記床面２の画像上で上記通気孔１が抽出される。ここで，走行開始時の上記床面２の画像の一例を図２に示す。
上記エリアセンサ３により撮像された上記床面２の画像に含まれる各通気孔１には，上記走行位置検出手段５により，図２に示す如く，車体の走行開始位置や他の基準位置に対応した特定の通気孔（０，０）を基準として，指数（０，１），（１，１），…が割りつけられる。上記無人搬送車が移動して，上記エリアセンサ３の撮像範囲も移動すると，その移動に伴って新たに撮像された通気孔１にも順次指数が割りつけられる。
直前に撮像された上記床面２の画像に含まれる通気孔１と，次に撮像された上記床面の画像に含まれる通気孔１との位置関係は，走行速度に対して，上記通気孔１の検出及び指数割り付け処理の速度が十分に速ければ簡単に定めることができる。
例えば直前に撮像された上記床面２の画像に含まれる通気孔１に隣接する通気孔１と同じ通気孔１は，次に撮像された上記床面２の画像では，走行方向とは逆側に隣接した位置に存在していると定めればよい。
一方，走行速度に対して，上記通気孔１の検出及び指数割り付け処理の速度が十分に速くなければ，直前に撮像された上記床面２の画像のどの通気孔１が，次に撮像された上記床面２の画像のどの通気孔１に対応するかを判別する必要がある。
この判別を行うために，例えば走行車輪に取り付けられるエンコーダ（不図示）の出力を用いる。即ち，直前に撮像された上記床面２の画像から上記通気孔１が検出されてから，車体が移動した距離を上記エンコーダの出力から計算して，当該通気孔１の次の画像における位置を推定し，その近傍にある通気孔１を直前に撮像された当該通気孔１と同じものであるとする。
上記指数付けされた通気孔１は，上記通気孔（０，０）からみてどの位置にあるかが特定されているので，上記指数付けされた通気孔１と車体の走行位置（移動座標面上の位置）とを関係付ければ，車体の走行位置を検出することができる。
このために，上記教示データ記憶手段４には，車体の走行開始位置や他の基準位置に対応した特定の通気孔（０，０）との位置関係に対応して指数が割り付けられた各通気孔１それぞれに対応して予め車体の走行位置が記憶されている。床面２上の各通気孔１の位置が設計通りであれば，上記指数が割り付けられた各通気孔１と車体の走行位置は，計算により求めることもできる。床面２上の各通気孔１の位置が設計通りでなければ，実際に車体を走行させるなどして各通気孔１それぞれに対応して車体の走行位置を教示し記憶しておく必要がある。
上記走行位置検出手段５は，上記教示データ記憶手段４に記憶された各通気孔１と車体の走行位置との関係を参照しながら，最新の画像に含まれる指数付けされた各通気孔１の画像上の位置に基づいて，現在の車体の走行位置を検出する。
上記走行位置検出手段５によって検出された現在の車体の走行位置は，走行制御手段６に供給される。また，上記教示データ記憶手段４には，少なくとも上記所定のルートに沿った通気孔１に対して設定された教示走行位置が記憶されており，この教示走行位置も上記走行制御手段６に供給される。
上記走行制御手段６では，上記走行位置検出手段５によって検出された現在の車体の走行位置と，上記教示データ記憶手段４に記憶された上記教示走行位置とがずれている場合には，そのずれを補正するよう車体の走行制御が行われる。
このように，本発明の実施の形態に係る無人搬送車によれば，光学的なエリアセンサを用いて床面に規則的に配設された通気孔を撮像することにより，走行位置が検出されるため，走行精度を向上させることができる。
しかも，上記床面の画像の通気孔の位置を基準に走行位置が検出されるため，上記床面にテープを貼り付けたり，マークを設けたりする必要がない。

上記事例では，上記教示データ記憶手段４に上記指数付けされた各通気孔１それぞれに対して車体の走行位置（移動座標面上の位置）を記憶させていたが，車輪など車体走行部に取り付けられたエンコーダの値を車体の走行位置として，上記指数付けされた各通気孔１に対応付けて記憶させておいてもよい。この場合，実際の走行時にもエンコーダの値をカウントしておく。上記走行位置検出手段５は，上記指数付けされた通気孔１のうちのある通気孔１が上記画像上の所定の位置にて検出されたときのエンコーダの値を取得し，上記走行制御手段６に供給する。上記走行制御手段６は，上記走行位置検出手段５から供給されたエンコーダの値と，上記教示データ記憶手段４に記憶されている当該通気孔１に対応付けられたエンコーダの値とを比較し，両者が異なる場合には，その相違に基づいて，車両の走行制御を行う。
さらに，上記教示データ記憶手段４には，上記所定の走行ルートに沿った通気孔１の通過経路を上記指数を用いて記憶しておき，上記走行制御手段６は，上記教示データ記憶手段４に記憶された上記通気孔１の通過経路と，上記走行位置検出手段５により検出された通気孔１の実際の通過経路とを比較し，両者が異なる場合に，その相違に基づき，車体の走行制御を行うようにしてもよい。この場合，上記車体の走行位置や上記教示走行位置は，上記指数付けされた上記通気孔１の位置自体をいうことになる。
尚，上記教示データ記憶手段４は，必須のものではなく，上記通気孔１の設定位置から車体の走行位置が計算できる場合には，その計算機構を設けておけば，必要がない。このような無人搬送車も本発明における無人搬送車の一例である。
また，上記事例では，上記エリアセンサ３によって撮像された撮像画像に含まれる全ての通気孔１の抽出し指数付けを行うようにしていたが，この負荷が大きい場合には，一部の通気孔１のみを抽出し指数付けするようにしてもよい。さらに，処理画像の解像度を低下させることにより負荷を軽減するようにしてもよい。このような無人搬送車も本発明における無人搬送車の一例である。
また，上記事例では，上記床面２を撮像する撮像手段にエリアセンサ３を用いたが，これに限られるものではなく，例えば図３に示すように，上記撮像手段にラインセンサ３’を用いるようにしてもよい。上記ラインセンサ３’は，車体の下面に，その長手方向を走行方向に直角な方向に向けて配置される。上記ラインセンサ３’により撮像された上記床面２の線画像は，所定時間間隔で上記走行位置検出手段５に供給される。例えば図４に示す如く，上記ラインセンサ３’により，床面２の箇所Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの順に上記床面２の線画像を撮像したとする。そのときの線画像の一例を図５に示す。
図４及び図５において，上記ラインセンサ３’が上記箇所Ａ，Ｂでは通気孔１が含まれておらず，輝度は撮像範囲に渡って一定である。車体の移動により上記ラインセンサ３’の撮像箇所が上記箇所Ｃ，Ｄ，Ｅに移動すると，上記通気孔１を上記ラインセンサ３’が撮像することになり，上記通気孔１に対応する部分では他の部分と比べて輝度が小さくなる。上記ラインセンサ３’が上記通気孔１の中心を通過する箇所Ｃにおいて，輝度が小さい部分（通気孔１に対応する部分）の幅Ｗが最も大きくなり，上記ラインセンサ３’が上記箇所Ｃを通過すると，上記幅Ｗは狭くなり，上記箇所Ｆまで上記ラインセンサ３’が移動すると，再び撮像範囲に渡って一定になる。上記幅Ｗを時間的に監視すれば，上記ラインセンサ３’を用いた場合でも上記通気孔１の位置（中心位置）を定めることができる。
上記走行位置検出手段５は，上記ラインセンサ３’により複数回に渡って撮像された撮像画像から形成した２次元画像を基に，上記幅Ｗの変化に従って上記通気孔１の位置を定めて上記指数付けを行い，上記教示データ記憶手段４に記憶された上記指数付けされた通気孔１と車体の走行位置との関係を参照しながら，上記指数付けされた上記通気孔１に対する車体の走行位置を検出する。上記走行制御手段６は，上記走行位置検出手段５から供給された現在の車体の走行位置と，上記教示データ記憶手段４に記憶された教示走行位置とに基づいて車体の走行制御を行う。
また，エンコーダを用いる場合には，上記走行位置検出手段５は，上記通気孔１を通過したときの時刻ｔ0 に対応したエンコーダの値を取得する。上記走行制御手段６は，上記教示データ記憶手段４に記憶された当該時刻ｔ0 に対するエンコーダの値と，上記走行位置検出手段５から供給されたエンコーダの値とを比較し，両者が相違する場合には，その相違を無くすように走行制御を行う。
上記時刻ｔ0 は，例えば次のようにして求めることができる。
ある領域Ｈに含まれる通気孔１に着目し，上記ラインセンサ３’を上記領域Ｈの長手方向に走査したとする。このときの上記幅Ｗの時系列変化を図６に示す。
図６において，時間軸上の最初の山が通気孔Ｈ１の幅パターンに対応し，次の山が通気孔Ｈ２の，その次の山が通気孔Ｈ３の幅パターンにそれぞれ対応する。
このとき，通気孔１が円であるとすると，各幅パターンは次式で近似することができる。
Ｌ＝２√（１−ａ2 （ｔ−ｔ0 ）2 ）
但し，Ｌは通気孔の幅，ａは車体の走行速度，ｔは走行開始又はある基準時間からの経過時間であり，ｔ0 は上記ラインセンサ３’が当該通気孔１の中心上を通過した時間である。
上記走行位置検出手段５は，上式を用いて計算した時刻ｔ0 のときのエンコーダの値を取得することになる。
尚，上記ラインセンサ３’を用いた場合，通気孔１を通過した後に時刻ｔ0 が求められることになる。従って，上記時刻ｔ0 のときに取得したエンコーダの値は実際の車体の走行位置と多少異なってしまう。このため，この時間遅れによる相違が存在する場合には，上記時刻ｔ0 のときに取得したエンコーダの値と，実際に車体が通気孔１の真上を通過してから検出するまでの遅れ時間と，走行速度から，実際の車体の走行位置（エンコーダの値）を推定し，それを用いる。
また，この時間遅れの影響は，通気孔１の中心位置を検出するのではなく，通気孔１に対応する部分の幅が一定幅より大きくなったときを検出タイミングとするなどして抑えることができる。この場合，教示データも通気孔の設定した一定幅よりも大きくなる位置を教示しておく。
このように，本事例に係る無人搬送車によれば，光学的なラインセンサを用いて床面に規則的に配設された通気孔を撮像することにより，走行位置が検出されるため，走行精度を向上させることができる。
しかも，上記床面の画像の通気孔の位置を基準に走行位置が検出されるため，上記床面にテープを貼り付けたり，マークを設けたりする必要がない。
さらに，エリアセンサを用いる場合よりも，製造コストを安価にすることができる。

尚，上記事例では，走行方向の位置検出について説明したが，同様の方法によって，走行ルートに対する左右方向の位置検出を行うこともできる。
さらに，上記事例では，上記通気孔１の形状は，円形であったが，これに限られるものではなく，矩形状のものなど他の形状の通気孔１にも本発明は適用可能である。
また，上記事例では，上記床面の画像に含まれる通気孔１の位置に基づいて車体の走行位置の検出を行ったが，例えば図７に示す如く，上記床面２に走行ルートに沿って連設された光学的マーク（以下視覚マークという）７を光学的に撮像することにより，その撮像画像に含まれる視覚マーク７の位置から車体の走行位置を検出するようにしてもよい。
上記視覚マーク７には，例えばエリアセンサ３に取り付けた照明（不図示）の光を反射する光沢表面のものや，通気孔１とは容易に区別可能な模様が描かれたものを用いることができる。
上記視覚マーク７は，例えば上記エリアセンサ３により撮像される。上記エリアセンサ３により撮像された上記視覚マーク７の画像は，上記走行位置検出手段５に供給され，２値化処理やテンプレートマッチングにより，当該画像上で上記視覚マークが抽出される。
上記走行位置検出手段５は，上記事例に係る無人搬送車と同様，当該画像上の上記視覚マークの位置に基づいて，現在の車体の走行位置を検出し，上記走行制御手段６に供給する。上記走行制御手段６では，上記走行位置検出手段５により検出された現在の車体の走行位置と，上記教示データ記憶手段４に記憶された教示走行位置とのずれに基づいて，車体の走行制御が行われる。
尚，上記視覚マーク７の検出には，エリアセンサ３ではなく，ラインセンサ３’を用いるようにしてもよい。また，上記エリアセンサ３等の撮像手段による視覚マーク７の撮像は，所定時間間隔毎に行ってもよいが，教示データによりおおよそのマークの位置は特定できるため，車体に取り付けられたエンコーダの出力に基づいて，上記エリアセンサ３等の撮像手段が上記視覚マーク７付近を通過する時期を予測し，当該時期に上記エリアセンサ３等の撮像手段により上記視覚マーク７を撮像するようにしてもよい。
このように，この他の実施例に係る無人搬送車によれば，光学的なセンサを用いて床面に走行ルートに沿って連設された光学的マークを撮像することにより，走行位置が検出されるため，走行精度を向上させることができる。

本発明の事例に係る無人搬送車の概略構成を示す機能ブロック図。 上記無人搬送車が備えた撮像手段が撮像する画像の一例を示す図。 本発明の一実施例に係るラインセンサを備えた無人搬送車の概略構成を示す機能ブロック図。 ラインセンサによる通気孔の位置検出を説明するための図。 図４に対応したラインセンサによる輝度画像の一例を示す図。 図４に対応したラインセンサ出力の時系列変化を示す図。 本発明の実施形態に係る視覚マークを用いた無人搬送車の概略構成を示す機能ブロック図。 従来の無人搬送車の概略構成を示す機能ブロック図。

符号の説明

１…通気孔
２…床面
３…エリアセンサ
３’…ラインセンサ
５…走行位置検出手段
６…走行制御手段
７…光学的マーク

Claims (2)

1. 所定の走行ルートに沿って走行する無軌道型の無人搬送車であって，
   上記走行ルートに沿って連設された光学的マークを撮像するための撮像手段と，
   上記撮像手段により順次撮像された画像に含まれる各光学的マークと，基準となる光学的マークとの位置関係を確認すると共に，最新の画像に含まれる上記位置関係が確認された光学的マークの当該画像上の位置に基づいて，現在の車体の走行位置を検出する走行位置検出手段と，
   上記基準となる光学的マークに対して位置関係が定められた光学的マークのうち，少なくとも上記所定の走行ルートに沿った光学的マークに対して設定された教示走行位置と，上記走行位置検出手段により検出された現在の車体の走行位置とに基づいて，車体の走行制御を行う走行制御手段とを具備してなる無人搬送車。
2. 車体に取り付けられたエンコーダの出力に基づいて，上記撮像手段が上記光学的マーク付近を通過する時期を予測し，当該時期に上記撮像手段により上記光学的マークを撮像してなる請求項１に記載の無人搬送車。

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