JP2010286962A

JP2010286962A - 走行車

Info

Publication number: JP2010286962A
Application number: JP2009139021A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Kinoshita; 裕一郎木下
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2010-12-24

Abstract

【課題】先行車を検出する検出角度範囲を迅速に切り替えて、カーブ区間等での車間距離を短くすると共に、高速走行を容易にする。また分岐部でのブロッキング制御を不要にする。
【構成】走行車に、水平な弧状の検出レンジを有し、検出レンジ内の物体までの距離と角度との検出信号を出力する距離センサを設ける。また走行経路のマップを設け、かつ前記マップ上の位置に基づいて、先行車を検出すべき検出角度範囲を設定し、検出角度範囲内での距離センサの検出信号から、先行車との干渉を回避するように走行車の速度制御を行う。
【選択図】図２

Description

この発明は走行車に関し、特に先行する走行車との干渉の回避に関する。

特許文献１：JP2007-25745Aは、天井走行車等の走行車について、距離センサを設けて先行車との車間距離を検出し、干渉を回避することを記載している。ところでカーブ区間、分岐部、合流部などでは、直進方向前方の先行車よりも、直進方向から外れた方向の先行車を検出する必要がある。そこで距離センサ全体をモータにより回転させて検出方向を変えることが考えられるが、そのようにするとセンサを回転させるために時間がかかり、かつ回転用のモータ等にトラブルが生じると、干渉を回避できない可能性がある。

JP2007-25745A

この発明の課題は、先行車を検出する検出角度範囲を迅速に切り替えて、カーブ区間等での車間距離を短くすると共に、高速走行を容易にすることにある。またこの発明の課題は、分岐部でのブロッキング制御を不要にすることにある。

この発明は、あらかじめ定められた走行経路に沿って走行する走行車であって、
水平な弧状の検出レンジ、即ちほぼ扇状の検出レンジを有し、検出レンジ内の物体までの距離と角度との検出信号を出力する距離センサと、
前記走行経路のマップを備え、かつ前記マップ上の位置に基づいて、先行車を検出すべき検出角度範囲を設定し、該検出角度範囲内での前記距離センサの検出信号から、先行車との干渉を回避するように走行車の速度制御を行うコントローラ、とを設けたことを特徴とする。

この発明では、検出レンジ自体は一定で、弧状の検出レンジ中の検出角度範囲内の検出信号から、先行車との距離を求めて干渉を回避する。また検出角度範囲は、マップ上の現在位置から容易に求まる。これらのために迅速に先行車を検出できるので、高速走行あるいは短い車間距離での走行が容易になり、しかも先行車との干渉を確実に防止できる。この発明では、分岐部で直進する先行車も分岐する先行車も容易に検出できるので、地上コントローラによる分岐部のブロッキング制御が不要になる。また合流部では、ブロッキング制御が必要になる範囲が狭くなる。走行車は天井走行車、有軌道台車、あるいは地上を無軌道で走行する無人搬送車等とする。

好ましくは、前記コントローラは、前記検出角度範囲を、前記距離センサの角度の分解能よりも粗い角度範囲を単位として設定する。この結果、コントローラでの角度の分解能は距離センサでの角度の分解能よりも粗くなる。例えば距離センサの角度分解能が０.１°である場合に、検出角度範囲は１°あるいは１０°などのより粗い単位で設定する。このようにすると、先行車を検出する角度範囲の設定及び設定の更新が容易になり、例えば走行車の位置などに応じて検出角度範囲の設定を更新することが容易になる。さらに検出角度範囲は干渉が生じ得る先行車の角度範囲なので、粗い角度範囲で検出信号を読み出しても干渉の防止には影響しないし、粗い角度範囲のデータを用いると、コントローラでのデータ処理が容易になる。

また好ましくは、前記距離センサを第１の距離センサとし、直進方向前方の物体との距離を検出する直進用距離センサをさらに設け、前記コントローラは前記マップから現在位置が直線区間か曲線を含む区間かを求めて、直線区間では直進用距離センサを、曲線を含む区間では前記第１の距離センサを用いる。このようにすると、直線区間ではより迅速に先行車を検出できる直進用距離センサを用いるので、より迅速に先行車を検出できる。

特に好ましくは、書き込みポートと読み出しポートとを別個に設けたメモリをさらに設けて、
該メモリでの前記検出信号での角度に応じたアドレスに検出信号での距離を書き込み、かつ前記コントローラは、前記検出角度範囲に対応するアドレス範囲から前記メモリのデータを読み出し、さらに曲線を含む区間内の位置を前記マップから求めて、該区間内の位置に応じて前記検出角度範囲の設定を更新する。

このようにすると、メモリからの読み出しアドレスの範囲を変えるだけで、検出角度範囲を更新できるので、迅速に検出角度範囲を設定できる。またメモリの同じアドレスにアクセスする場合などを除いて、読み出しと書き込みを同時に行えるので、先行車を迅速に検出できる。そしてマップからカーブ区間、合流部、分岐部等の曲線を含む区間に対して、区間内の位置を求め、区間をどの位置まで走行したかに応じて検出角度範囲を変えると、検出角度範囲を迅速かつ適切に更新できる。

実施例の走行車と距離センサによる検出レンジとを示す平面図実施例での距離センサと走行車ＣＰＵ及びセンサインターフェースを示すブロック図実施例での干渉回避アルゴリズムを示すフローチャート

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図３に、実施例の走行車２を示す。走行車２は例えば天井走行車で、前後一対のボギー台車４，４を備え、従動用の車輪６は図示しない走行レールにより車体を支持する。ボギー台車４，４とは別に、走行モータ８を設けて駆動用の車輪９により走行する。なお走行モータ８，ボギー台車４などの走行車２の内部構造は任意である。１０はＣＰＵ（コントロール・プロセッシング・ユニット）で、走行車２の走行、図示しない地上コントローラとの通信、及び搬送物品の受け渡しなどを制御する。また走行車２の例えば後部中央にポリゴンミラー１２を設ける。ポリゴンミラー１２は多数のポリゴンを表面に配置したミラーで、任意の方向から入射した光を、元の方向に反射する性質を持つ。

走行車２は例えばその走行方向前部に一対の距離センサＳ1，Ｓ2を備え、距離センサＳ1は、水平面内の半円状の検出レンジ内にある、先行の走行車２’のポリゴンミラー１２を検出する。検出レンジＲは半円状で、走行車２の直進方向を９０°とした場合、検出レンジは０°〜１８０°であるが、カーブ区間の曲率がより小さい場合、検出レンジを例えば３０°〜１５０°などとしてもよい。また鋭いＵターン状のカーブを含む場合、検出レンジＲを例えば−３０°〜２１０°などとしてもよい。さらに先行する走行車２’を検出できる距離を、９０°付近で大きく、０°及び１８０°付近で小さくしてもよい。１３は走行車２，２’の走行経路である。

図２に、距離センサＳ1，Ｓ2と、センサインターフェース２０、及びＣＰＵ１０を示す。距離センサＳ1，Ｓ2は共にレーザ距離センサで、レーザ１４，１５を備え、反射光を受光素子１６，１７で受光して、前方の物体との距離を求める。距離センサＳ1では、レーザ光の向きをポリゴンミラー１８で変え、ポリゴンミラー１８の回転により検出レンジＲ内の物体をスキャンする。ポリゴンミラー１８は例えば毎秒１００回程度回転し、ポリゴンミラー１８を回転させるモータの回転数を検出すると共に、レーザ１４を流れる電流を監視して、距離センサＳ1のトラブルを監視する。このため例えば距離センサＳ1は、例えば１０ｍ秒周期で検出レンジＲ内の物体を検出できる。距離センサＳ1，Ｓ2はレーザ距離センサでなくても良い。

距離センサＳ1は例えば０.１°〜０.２°程度の角度分解能で、物体の角度を検出できるが、実施例では例えば９°刻みの分解能で角度を処理する。１８０°の検出レンジを９°ずつ２０の区間に等分した例を図２に示し、検出レンジＲは例えば５〜４０個程度の区間に分割することが好ましい。このためＣＰＵ１０は、１８００区分（０.１°刻み）あるいは９００区分（０.２°刻み）の角度信号の代わりに、５〜４０区分の角度信号を扱えば良いためデータ処理が簡単で、かつ後述のＤＰＲＡＭ２２の規模を小さくできる。

２０はセンサインターフェースで、ここではセンサＳ1とセンサＳ2に共通のインターフェースとするが、別々のインターフェースとしてもよい。２２はＤＰＲＡＭ（デュアルポートＲＡＭ）で、書き込みポート２３と読み出しポート２４とを別個に備えている。このためアドレスが異なれば、ＤＰＲＡＭ２２に対して同時に書き込みと読み出しとを行うことができる。ＤＰＲＡＭ２２では、距離センサＳ2用に例えば１個のアドレスが、距離センサＳ1用に例えば２０個のアドレスが割り当てられ、距離センサＳ1用の各アドレスは検出レンジＲでの９°分の角度範囲をカバーする。距離センサＳ2の信号は、前方の物体の有無と距離からなるＬとからなり、書き込みポート２３はセンサＳ2用のアドレスに距離Ｌを書き込む。距離センサＳ1の信号は検出レンジＲ内の物体の角度θと距離Ｌであり、角度θは例えば０.１°〜０.２°程度の分解能で出力されるが、書き込みポート２３は角度θの９°刻みの概略値により、ＤＰＲＡＭ２２での２０個のアドレスのいずれかに、距離Ｌを書き込む。なお前方の物体を検出しない時、距離Ｌはナルデータとなる。

走行車ＣＰＵ１０はマップ２６を参照して、走行車の現在位置が、直線区間か、カーブ区間、分岐部、合流部などの曲線を含む区間であるかを求める。また曲線を含む区間に対して、区間内の位置、即ち、区間の入口から出口までの範囲に対する位置を求める。なお走行車ＣＰＵ１０は、図示しないエンコーダなどで車輪９の回転数などを監視し、現在位置を認識している。次に走行車ＣＰＵ２は、現在位置からＤＰＲＡＭ２２に対する読み出しアドレスを決定する。直線区間ではセンサＳ2の信号を読み出し、曲線を含む区間では、区間内の位置に応じた検出角度範囲の信号を読み出すように、ＤＰＲＡＭ２２の読み出しアドレスを読み出しポート２４に設定する。２５はセンサコントローラで、ＣＰＵ１０からの信号により、直線区間ではセンサＳ2を動作させてセンサＳ1を停止させ、曲線を含む区間ではセンサＳ2を停止させてセンサＳ1を動作させる。

マップ２６には、走行経路のレイアウトと、曲線を含む区間では区間内の位置に応じた検出角度範囲が記載されている。マップ２６に検出角度範囲を記載する代わりに、曲線を含む区間内のどの位置まで走行車が走行したかにより、ＣＰＵ１０で検出角度範囲を求めてもよい。

図３に実施例での先行車の検出アルゴリズムを示す。走行車ＣＰＵ１０はマップ２６から現在位置を読み出し、直線区間であればセンサＳ2を動作させてセンサＳ1を停止し、先行車の有無と車間距離とを求めて干渉を回避するように、走行モータ８を制御する。曲線を含む区間では、センサＳ2を停止させてセンサＳ1を動作させ、検出角度範囲内にある先行車との車間距離を求めて、干渉を回避する。

曲線を含む区間では、区間内のどの位置まで走行車２が走行したかにより、どの角度範囲で先行車を検出すればよいかが定まり、これが検出角度範囲である。分岐部では、直進する走行車と分岐する走行車の２種類の先行車を考慮するため、中間に間をおいた飛び飛びの検出角度範囲となることがある。合流部では自車と反対側から合流部に進入しようとする走行車と、合流部内を先行する走行車の２種類を監視する必要がある。この場合も、検出角度範囲は中間に間をおいて飛び飛びとなることがある。何れの場合も、曲線区間内での位置が定まれば検出角度範囲が定まり、検出角度範囲はマップから読み出しても，ＣＰＵ１０で求めても良い。ＣＰＵ１０は、検出角度範囲を読み出しポート２４に設定することにより、ＤＰＲＡＭ２２から検出角度範囲内のデータを読み出し、読み出した検出角度範囲内での先行車との車間距離に基づき干渉を回避する。

実施例では以下の効果が得られる。
(1) 直線区間以外に、カーブ区間，分岐部，合流部などの曲線を含む区間でも、先行車との距離を検出できる。
(2) 曲線を含む区間で、先行車を検出するまでの時間は、ポリゴンミラー１８の回転速度で定まるので、迅速に先行車を検出できる。
(3) 距離センサＳ1は検出信号をＤＰＲＡＭ２２に絶えず書き込み、必要な角度範囲の信号を読み出しポート２４からＣＰＵ１０が繰り返し読み出す。このためＤＰＲＡＭ２２への書き込みと読み出しとを同時に行うことができ、より迅速に距離センサＳ1の信号にアクセスできる。
(4) 距離センサＳ1での角度分解能よりも粗い角度範囲を単位として、検出角度範囲を設定する。このためＤＰＲＡＭ２２への書き込みや読み出しが容易になり、ＤＰＲＡＭ２２の容量も小さくできる。
(5) 走行車ＣＰＵ１０は、マップから直線区間か曲線を含む区間かを求めて、センサＳ1，Ｓ2を切り替えるので、センサを容易に切り替えることができる。そして直線区間Ｓ2ではより迅速に先行車を検出できる距離センサＳ2を用いる。
(6) 曲線を含む区間では、検出角度範囲を区間内の位置に応じ変更する必要があり、走行車ＣＰＵ１０は、マップ２６に記載された検出角度範囲を用いて、あるいは曲線を含む区間内のどの位置まで走行したかをマップから求めて、読み出しポート２４に対し読み出しアドレスの範囲を設定する。このため適切な検出角度範囲を容易に設定できる。
(7) これらのため、高速で先行する走行車２を検出できるので、走行車は、より高速であるいはより短い車間距離で、走行できる。従って走行車２を用いたシステムのスループットを向上できる。
(8) 分岐部では、分岐方向の先行車も直進方向の先行車も検出できるので、ブロッキング制御が不要になる。合流部では、２台の走行車が同時に合流部に進入しようとする場合を除いて、距離センサＳ1で干渉する先行車を検出できる。このためブロッキング制御を行う範囲を短くでき、合流部の通過がより容易になる。

２，２’ 走行車
４ボギー台車
６，９車輪
８走行モータ
１０ＣＰＵ
１２ポリゴンミラー
１３走行経路
１４，１５レーザ
１６，１７受光素子
１８ポリゴンミラー
２０センサインターフェース
２２ＤＰＲＡＭ
２３書き込みポート
２４読み出しポート
２５センサコントローラ
２６マップ

Ｓ1，Ｓ2 距離センサ
Ｒ検出レンジ

Claims

あらかじめ定められた走行経路に沿って走行する走行車であって、
水平な弧状の検出レンジを有し、検出レンジ内の物体までの距離と角度との検出信号を出力する距離センサと、
前記走行経路のマップを備え、かつ前記マップ上の位置に基づいて、先行車を検出すべき検出角度範囲を設定し、該検出角度範囲内での前記距離センサの検出信号から、先行車との干渉を回避するように走行車の速度制御を行うコントローラ、とを設けたことを特徴とする、走行車。
前記コントローラは、前記検出角度範囲を、前記距離センサの角度の分解能よりも粗い角度範囲を単位として設定することを特徴とする、請求項１の走行車。
前記距離センサを第１の距離センサとし、直進方向前方の物体との距離を検出する直進用距離センサをさらに設け、前記コントローラは前記マップから現在位置が直線区間か曲線を含む区間かを求めて、直線区間では直進用距離センサを、曲線を含む区間では前記第１の距離センサを用いるようにしたことを特徴とする、請求項１または２の走行車。
書き込みポートと読み出しポートとを別個に設けたメモリをさらに設けて、
該メモリでの前記検出信号での角度に応じたアドレスに検出信号での距離を書き込み、かつ前記コントローラは、前記検出角度範囲に対応するアドレス範囲から前記メモリのデータを読み出し、さらに曲線を含む区間内の位置を前記マップから求めて、該区間内の位置に応じて前記検出角度範囲の設定を更新することを特徴とする、請求項１または２の走行車。