JP2010211511A - 移動体及び移動体の制御方法並びに移動体システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】予め走行経路に沿って配設されたガイドライン104を検出するガイドラインセンサ4と、車体2の進行方向を撮像するカメラ4と、車体2の駆動装置3と、駆動装置3を制御する制御装置5とを有し、制御装置5を、ガイドラインセンサ104に基づいて駆動装置3を制御する教示走行を実行する教示走行制御部7と、教示走行実行時に、複数の教示地点のそれぞれにおいてカメラ4を動作させて教示画像を取得する教示画像取得部6と、教示画像を記憶する画像記憶部9と、
教示画像と取得画像との比較結果に基づいて駆動装置を制御する再生走行制御部8とを有して構成する。
【選択図】図1
Description
ところが、この方法では移動体をガイドレールに沿って確実に誘導することはできるが、ガイドレールを移動体が走行するフロアに敷設する作業が煩雑であり、走行経路の変更に多大な労力や費用がかかるという問題がある。
また、時間の経過とともにフロアに敷設したガイドレールに破損や汚れが生じた場合に移動体の誘導精度が低下するなどの課題も生じていた。
そのため、最近では床等にガイドレール設置することなく自律走行可能な移動体が提案され実用化されつつある。
この教示作業は、例えば、作業者が手動で移動体を動作させて、走行経路上に設定された複数個所の教示地点毎に移動体を静止させて移動体に設置された撮像部で参照画像(教示画像)を取得することで行なわれている。
また、作業者が手動で動作させるため、実際に教示画像を取得する地点が理想的な教示地点に対して位置ずれを起こしたり、撮像する方向角度にずれが生じることも考えられる。
このような理由で教示画像の精度が低下すると、移動体が自律走行する際の精度が低下することが考えられる。
本願発明(請求項1)にかかる移動体は、車体と、前記車体に設けられ、予め走行経路に沿って配設されたガイドラインを検出するガイドラインセンサと、前記車体に搭載されて前記車体の進行方向を撮像するカメラと、前記車体を前後方向及び旋回方向に駆動させる駆動装置と、前記車体に搭載され、前記駆動装置を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記ガイドラインセンサにより検出された前記ガイドラインの位置に基づいて前記車体が前記ガイドラインに沿うように前記駆動装置を制御する教示走行を実行する教示走行制御部と、前記教示走行実行時に、複数の教示地点のそれぞれにおいて前記カメラを動作させて教示画像を取得する教示画像取得部と、前記取得された教示画像を記憶する画像記憶部と、前記画像記憶手段に記憶された前記教示画像と前記カメラによりリアルタイムに撮像される取得画像との比較結果に基づいて前記車体が前記走行経路に沿うように前記駆動装置を制御する再生走行を実行する再生走行制御部とを有してなることを特徴としている。
また、前記ガイドラインは磁気テープであることが好ましい(請求項3)。
また、前記ガイドラインは光反射材料で形成されていることが好ましい(請求項4)。
また、前記ガイドラインセンサは、前記車体に着脱可能に搭載されていることが好ましい(請求項5)。
また、前記前記教示走行制御部は、前記制御装置の本体とは別体に形成され、前記教示走行制御部は前記車体に着脱可能に搭載されていることが好ましい(請求項6)。
また、前記カメラが前記ガイドラインセンサとしても機能することが好ましい(請求項7)。
また、本願発明(請求項10)にかかる移動体システムは、請求項1〜7のいずれか1項に記載の移動体と、前記移動体が走行するフロアと、前記フロア上に移動体の走行経路の端部をなす複数の地点と、を有していることを特徴としている。
そして、教示走行によって取得された教示画像とカメラによる取得画像とを比較した比較結果に基づいて再生走行を行なうことにより、再生走行ではガイドラインを必要とすることなく、移動体が走行経路に対して精度良く自律移動することができる。人が移動体を押さずに教示ができ、また正確な教示画像が撮像できる。
本願発明(請求項3,4)によれば、簡便な構成でガイドラインを敷設することができるとともに、教示走行時に精度良く移動体を走行経路に沿って走行させることができる。
また、教示時のみラインテープ読取部を取り付ければ良いので、環境に応じたラインテープを選択できる。また、複数の移動体を教示する場合に、ラインテープ読取部を使いまわすことができる。
また、ガイドラインセンサあるいは教示走行制御部を取り外した分だけ再生走行時には移動体を小型化することができるという利点もある。
本願発明(請求項7)によれば、再生走行に用いるカメラと教示走行に用いるガイドラインセンサとを兼用することができ、費用を抑制することができる。
図2に示すように無人搬送システム(移動体システム)100は、複数の移動体1A,1Bと、これらの移動体1A,1Bそれぞれと情報通信可能な画像サーバ102と複数の作業用セル103とから構成されており、工場等のフロア101には移動体1A,1Bが走行する全体経路Rが設定されている。
全体経路Rは、4つの直線状の走行経路R1〜R4からなっている。走行経路R1は地点P1から始動して地点P4に到達する経路であり、走行経路R2は地点P4から始動して地点P3に到達する経路であり、走行経路R3は地点P3から始動して地点P2に到達する経路であり、走行経路R4は地点P2から始動して地点P1に到達する経路である。即ち、地点P1〜P4はそれぞれ始動する地点となる際にはスタート地点となり、到達する地点となる場合にはゴール地点となる。
各走行経路R1〜R4には、フロア101上にガイドライン104が設けられている。
ガイドライン104は、光を反射する反射材で形成された反射テープで形成されており、各地点P1〜P4間に直線状に配設されている。
なお、ガイドライン104はフロア101に固着させる必要はなく、後述する教示走行を実行できる程度の耐久性を有していればよい。
また、移動体1A,1Bにはそれぞれ図示しない荷台が設けられており、移動体1A,1Bは、スタート地点近傍の作業用セル103から荷台に積載された荷物をスタート地点から荷物の搬送先であるゴール地点まで搬送するようになっている。なお、移動体1Aは移動体1Bとはそれぞれ別の移動体であるがいずれも同様に構成されている。また、以下移動体1A,1Bを併せて移動体1と称する。
なお、アクチュエータ32にはアクチュエータの駆動量を検出するためのエンコーダ(走行距離検出器)33が備えられており、エンコーダ33の検出結果はコントローラ5に入力されるようになっている。
なお、カメラ4としてWebカメラを用いて構成しても良い。この場合、撮像された画像データは、通信を介して制御装置5に取り込まれる。
記憶装置9には、後述する手順により取得した画像データである教示画像と教示画像に対応するエンコーダ33の検出値が記憶されるようになっている。
次に、教示走行時の移動体の制御手順について説明する。
図3に示すように、まずステップS10として走行経路R1に沿ってガイドライン104をフロア101上に敷設する(ガイド敷設ステップ)。
そして、ステップS20として手動走行操作装置35を用いて移動体1を教示走行開始位置(スタート地点)に移動させる。ここではスタート地点は地点P1とし、地点P4を教示走行終了位置(ゴール地点)として説明する。
このとき、カメラ4によって撮像される画像の下端の中央にガイドライン104が撮像されるように移動体1を配置する。
教示走行を開始すると、教示走行制御部8は教示画像の撮像に適した速度として予め実験等によって求められた移動速度で走行するように駆動装置3を制御する。
教示走行制御部8では、図4(a)〜(c)に示すようにカメラ4で撮像された画像データP中の輝度分布から輝度の変化が大きい点をガイドライン104を示す特徴点Tとして抽出し(即ち、移動体1に対するガイドライン104の位置を検出し)、抽出した特徴点Tが画像データの中央に位置するように、駆動装置3を制御する。これにより、敷設したガイドライン104上を地点P1から地点P4まで走行する。
そして、ステップS50として、教示走行制御部8が、カメラ4の撮像画像からガイドラインの端部(即ち、ゴール地点)を抽出すると移動体1がゴール地点上に停止するように駆動装置3を制御する。その後、教示画像取得部6はゴール地点での教示画像を取得し記憶装置9に記憶する(ステップS60)。
上述の教示走行を走行経路R2〜R4に対しても同様に実行し、全ての走行経路R1〜R4に対する教示作業を完了する。教示作業を完了した後、フロア101上のガイドライン104を除去する(ガイドライン除去ステップ)。
次に、再生走行(再生走行ステップ)について説明する。ここでは、既に実行された教示走行によって取得した教示画像に基づいて走行経路R1を地点P1から地点P4に自律走行する点について説明する。
まず、上述の教示走行時のステップS20の場合と同様に移動体をスタート地点にセット配置し、タッチパネル34からの信号入力によって移動体1が自律走行を開始する。
そして、再生走行制御部7は移動体1を予め設定された速度で走行させるように駆動装置3を制御する。この速度にかかる制御はエンコーダ33の検出結果に基づいて実行される。
そして、選択された教示画像と取得画像との一致度が予め定められた閾値以上になると、次の教示画像を選択し、教示画像と取得画像とを比較して、より一致度が大きくなるように駆動装置3を制御する。コントローラ5はこれらの演算を演算周期毎に連続して行なうことにより、移動体1を走行経路R1に沿って走行させる。
そして、教示走行時に取得した地点P4で取得した教示画像と現在の取得画像との一致度が閾地以上になると移動体1の進行を停止させる。
即ち、教示走行の際に使用する反射テープのメンテナンスが不要となる。また、反射テープの劣化や剥がれ等によりフロア101の路面に凹凸が生じる等の不都合を回避することができる。
本実施例では、ガイドライン104が帯磁した磁気テープによって形成されている点が第1実施例と異なっている。
また、図6に示すように、移動体1にはラッチ機構等の着脱可能な機構で形成される係留部36を介して磁気センサユニット(ガイドラインセンサ,教示走行制御部)37が車体2に対して着脱可能に取り付けられている。
即ち、本実施形態では、移動体1の再生走行制御部7と教示走行制御部(コントローラ部37B)とが別体に形成されている。
また、複数の移動体(本実施例では移動体1A,1B)を教示する場合に、1台の磁気センサユニット37を複数台の移動体1で共有して使いまわすことができる。さらに教示走行後はガイドライン104を除去しても良いのでメンテナンスが楽となる。
例えば、本発明はこのような形態に限らず、サービスロボット等、自律して移動する移動体等に適宜適用することができる。
ガイドラインについても反射テープ、磁気テープに限定されることなく、教示走行を可能とすべく移動体を誘導できるものであれば何を用いてガイドラインを形成してもよい。
2 車体
3 駆動装置
4 カメラ(ガイドラインセンサ)
5 コントローラ
6 教示画像取得部
7 再生走行制御部
8 教示走行制御部
9 記憶装置
30 駆動輪
31 従動輪
32 アクチュエータ
33 エンコーダ
34 タッチパネル
35 手動走行操作装置
37 磁気センサユニット
37A 磁気センサ(ガイドラインセンサ)
37B コントローラ部(教示走行制御部)
100 移動体システム
101 フロア
102 画像サーバ
103 作業用セル
104 ガイドライン
Claims (10)
- 車体と、
前記車体に設けられ、予め走行経路に沿って配設されたガイドラインを検出するガイドラインセンサと、
前記車体に搭載されて前記車体の進行方向を撮像するカメラと、
前記車体を前後方向及び旋回方向に駆動させる駆動装置と、
前記車体に搭載され、前記駆動装置を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記ガイドラインセンサにより検出された前記ガイドラインの位置に基づいて前記車体が前記ガイドラインに沿うように前記駆動装置を制御する教示走行を実行する教示走行制御部と、
前記教示走行実行時に、複数の教示地点のそれぞれにおいて前記カメラを動作させて教示画像を取得する教示画像取得部と、
前記取得された教示画像を記憶する画像記憶部と、
前記画像記憶手段に記憶された前記教示画像と前記カメラによりリアルタイムに撮像される取得画像との比較結果に基づいて前記車体が前記走行経路に沿うように前記駆動装置を制御する再生走行を実行する再生走行制御部とを有してなる
ことを特徴とする、移動体。 - 前記再生走行制御部は、前記教示画像内に含まれる前記ラインテープ部分の画像を除く前記教示画像と前記取得画像との比較結果に基づいて前記再生走行を実行する
ことを特徴とする、請求項1記載の移動体。 - 前記ガイドラインは磁気テープである
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の移動体。 - 前記ガイドラインは光反射材料で形成されている
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の移動体。 - 前記ガイドラインセンサは、前記車体に着脱可能に搭載されている
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の移動体。 - 前記前記教示走行制御部は、前記制御装置の本体とは別体に形成され、前記教示走行制御部は前記車体に着脱可能に搭載されている
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の移動体。 - 前記カメラが前記ガイドラインセンサとして機能する
ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の移動体。 - 予め設定された走行経路を自律移動する移動体の制御方法であって、
前記走行経路に沿ってガイドラインを敷設するガイド敷設ステップと、
前記敷設されたガイドラインに沿って前記移動体を自律走行させる教示走行ステップと、
前記教示走行実行ステップ実行時に、複数の教示地点のそれぞれにおいて前記移動体に搭載されたカメラで教示画像を取得する教示画像取得ステップと、
前記教示画像と前記カメラによりリアルタイムに撮像される取得画像との比較結果に基づいて前記車体が前記走行経路に沿う前記移動体の進路を制御する再生走行ステップと、を有している
ことを特徴とする、移動体の制御方法。 - 前記教示走行ステップ実行後、前記敷設されたガイドラインを除去するガイドライン除去ステップを有している
ことを特徴とする、請求項8記載の移動体の制御方法。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の移動体と、
前記移動体が走行するフロアと、
前記フロア上に移動体の走行経路の端部をなす複数の地点と、を有している
ことを特徴とする、移動体システム。
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