JP2013114460A

JP2013114460A - 無人車両

Info

Publication number: JP2013114460A
Application number: JP2011260199A
Authority: JP
Inventors: Hideto Inada; 秀人稲田
Original assignee: Nippon Yusoki Co Ltd
Current assignee: Nippon Yusoki Co Ltd
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-06-10
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: JP5164126B1

Abstract

【課題】誘導ラインが途中で断線していたとしても、姿勢角を修正しながら安定して走行し続けることができる無人車両を提供する。
【解決手段】本発明に係る無人車両１０は、車長方向に延びる車体中心線上に離間して設けられ、路面の画像データをそれぞれ出力する第１撮像手段１１ａおよび第２撮像手段１１ｂと、画像データに基づいて姿勢角を算出する姿勢角算出部１３と、姿勢角が目標値になるように車輪１５の操舵角を制御する操舵制御部１４とを備える。姿勢角算出部１３は、第１撮像手段１１ａおよび第２撮像手段１１ｂから出力された２つの画像データにおける誘導ラインの位置に基づいて姿勢角を算出する第１算出動作、および第１撮像手段１１ａまたは第２撮像手段１１ｂから出力された１つの画像データにおける誘導ラインの位置に基づいて姿勢角を算出する第２算出動作を選択的に行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、路面に敷設された誘導ラインに対する姿勢角を修正しながら走行する無人車両に関する。

従来から、工場や倉庫等においては、路面に敷設された誘導ラインと、該誘導ラインに沿って走行する無人車両とを備えた無人搬送システムが活用されている。このような無人搬送システムは種々の方式のものが知られているが、例えば特許文献１には、誘導ラインに対する姿勢角を修正しながら走行する無人車両を備えた無人搬送システムが開示されている。

図６に示すように、この従来の無人搬送システム２０は、車長方向に延びる車体中心線Ｃ上に距離Ｄだけ離れて配置されるとともに車幅方向に延在した第１誘導センサ２３および第２誘導センサ２４と、車体四隅に配置された車輪２５とを備えた無人車両２２を含んでいる。この無人車両２２では、第１誘導センサ２３によって検知された誘導ライン２１のずれ量ｅ_３１（例えば、−１０ｍｍ。以下、かっこ内の数値は一例。）と、第２誘導センサ２４によって検知された誘導ライン２１のずれ量ｅ_３２（＋２０ｍｍ）と、センサ間距離Ｄ（１５００ｍｍ）とに基づいて、下式により車体中心線Ｃと誘導ライン２１とがなす角度、すなわち姿勢角θ（１．１５°）が算出され、姿勢角θが目標値（通常、ゼロ近傍の値に設定される）になるように各車輪２５の操舵角等が制御される。

図７に示す別の従来の無人搬送システム３０は、第１誘導センサ２３および第２誘導センサ２４の代わりに、領域Ａ_１の路面を撮像する第１撮像手段３３および領域Ａ_２の路面を撮像する第２撮像手段３４を備えた無人車両３２を含んでいる。この無人車両３２では、領域Ａ_１の画像データから求められたずれ量ｅ_４１と、領域Ａ_２の画像データから求められたずれ量ｅ_４２と、撮像手段間距離Ｄとに基づいて姿勢角θが算出され、姿勢角θが目標値になるように各車輪３５の操舵角等が制御される。

特開平７−２１０２４６号公報

ところで、無人車両には、走行経路の一部に誘導ラインを敷設することができない部分、言い換えると誘導ラインがやむを得ず断線した部分があったとしても、姿勢角を修正しながら走行し続けることが求められている。しかしながら、従来の無人搬送システム３０における無人車両３２は、領域Ａ_１を撮像することにより特定した誘導ライン３１の位置と領域Ａ_２を撮像することにより特定した誘導ライン３１の位置とに基づいて姿勢角θを算出するので、断線によりいずれか一方の領域の画像データに誘導ライン３１が含まれなくなると、姿勢角θを算出することができず、走行が不安定になるという問題があった。

なお、誘導ライン３１は、例えばエレベータの乗入口においてやむを得ず断線する。この場合、断線長は長くても５０ｃｍである。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、誘導ラインが途中で断線していたとしても姿勢角を修正しながら安定して走行し続けることができる無人車両を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る無人車両は、走行経路の路面に敷設された誘導ラインの位置を検出しながら該誘導ラインに沿って走行する無人車両であって、車長方向に延びる車体中心線上に離間して設けられ、路面の画像データをそれぞれ出力する第１および第２撮像手段と、画像データに基づいて姿勢角を算出する姿勢角算出部と、姿勢角が目標値になるように車輪の操舵角を制御する操舵制御部とを備え、
姿勢角算出部は、第１および第２撮像手段から出力された２つの画像データにおける誘導ラインの位置に基づいて姿勢角を算出する第１算出動作、および第１または第２撮像手段から出力された１つの画像データにおける誘導ラインの位置に基づいて姿勢角を算出する第２算出動作を選択的に行うことを特徴とする。

この構成によれば、第１および第２撮像手段から出力された２つの画像データにおける誘導ラインの位置に基づいて姿勢角を算出する第１算出動作だけでなく、第１または第２撮像手段から出力された１つの画像データにおける誘導ラインの位置に基づいて姿勢角を算出する第２算出動作により姿勢角を算出することもできるので、いずれか一方の画像データに誘導ラインが含まれていない場合であっても、他方の画像データにおける誘導ラインの位置に基づいて姿勢角を算出し、安定走行を続けることができる。

上記無人車両の姿勢角算出部は、例えば、第１および第２撮像手段から出力された画像データの両方に誘導ラインが含まれている場合は、第１算出動作により姿勢角を算出し、第１および第２撮像手段から出力された画像データのいずれか一方にのみ誘導ラインが含まれている場合は、当該一方の画像データを用いて、第２算出動作により姿勢角を算出する。

上記無人車両が現在の走行位置を特定する位置特定部をさらに備え、走行経路が姿勢角を高精度に修正する必要がある高精度区間とその必要がない通常区間とに分かれている場合、姿勢角算出部は、位置特定部により特定された走行位置が通常区間に含まれている場合に限って第２算出動作により姿勢角を算出することが好ましい。

なお、上記無人車両は、第１および第２撮像手段の離間距離を誘導ラインの最大断線長よりも長くしておくことが求められる。

本発明によれば、誘導ラインが途中で断線していたとしても、姿勢角を修正しながら安定して走行し続けることができる無人車両を提供することができる

本発明に係る無人車両の概略構成を示す平面図である。本発明に係る無人車両のブロック図である。誘導ラインの状況（断線あり／なし）および走行経路の種別（通常区間／高精度区間）と無人車両の動作との対応関係を説明するための図である。第１算出動作による姿勢角の算出方法を説明するための図である。第２算出動作による姿勢角の算出方法を説明するための図である。従来の無人搬送システムの概略構成を示す平面図である。従来の別の無人搬送システムの概略構成を示す平面図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る無人車両の好ましい実施形態について説明する。

［無人車両の構成］
図１に、本発明の一実施形態に係る無人車両を示す。本実施形態に係る無人車両１０は、誘導ラインの位置を光学的に検出しながら、車体四隅に設けられた車輪１５により主に車長方向に走行するタイプの無人車両である。

無人車両１０は、第１撮像手段１１ａおよび第２撮像手段１１ｂを備えている。第１撮像手段１１ａおよび第２撮像手段１１ｂは、車長方向に延びる車体中心線Ｃ上に距離Ｄだけ離れて配置されている。第１撮像手段１１ａおよび第２撮像手段１１ｂはＣＣＤカメラ等からなり、その撮像面は路面に向けられている。また、第１撮像手段１１ａは領域Ａ_１の画像データを、第２撮像手段１１ｂは領域Ａ_２の画像データをそれぞれ１秒間に数回〜数十回の頻度で出力する。

後述する姿勢角を精度よく算出する観点から、領域Ａ_１および領域Ａ_２は広いことが好ましい。したがって、第１撮像手段１１ａおよび第２撮像手段１１ｂは、広角撮像可能なＣＣＤカメラ等であり、かつ路面からできるだけ離れた位置に取付けられていることが好ましい。

図２に示すように、無人車両１０は制御部１２を備え、該制御部１２によって各車輪１５の操舵角が制御されるよう構成されている。より詳しくは、制御部１２は、姿勢角算出部１３と操舵制御部１４とを備えている。姿勢角算出部１３は、第１撮像手段１１ａおよび／または第２撮像手段１１ｂから出力された画像データに基づいて姿勢角を算出する。操舵制御部１４は、姿勢角が目標値（本実施形態では、ゼロ近傍の値）になるように各車輪１５の操舵角を制御する。つまり、操舵制御部１４は、無人車両１０の姿勢に乱れが生じたときに、該乱れを修正し、姿勢を安定化させる。

この他、制御部１２は位置特定部１６および通信部１７を備えている。位置特定部１６は、走行経路における現在の走行位置を特定するとともに、特定した位置が後述する通常区間２および高精度区間３のどちらに含まれるのかを判断し、その結果を姿勢角算出部１３に出力する。位置特定部１６としては、例えば、誘導ライン１上または誘導ライン１近傍に敷設されたマーカの位置や形状を光学的に検出するものが一般的だが、本発明における走行位置の特定はこの方式に限定されない。通信部１７は、基地局からの指令を受信したり、無人車両１０の状況（バッテリ残容量、走行位置情報等）を基地局に送信したりする。

無人車両１０は、走行経路の路面に敷設された誘導ライン１に沿って走行する。誘導ライン１は、路面とは異なる色のテープを貼り付けたり、路面とは異なる色の塗料を塗布したりして形成されている。路面の色は白色、灰色等の淡い色であることが多いので、画像データ上で明確に区別することができるように、誘導ライン１の色としては赤色、青色、緑色等の濃い色を選択することが好ましい。

図３に示すように、無人車両１０の走行経路は、姿勢角の修正を精度よく行う必要がある高精度区間３とその必要がない通常区間２とに分かれている。例えば、ステーションとの間で荷物の受け渡しが行われる区間は、ステーションに対する位置合せを精度よく行う必要があるので、高精度区間３とされる。

また、誘導ライン１がやむを得ず断線している区間は全て通常区間２とされる。高精度区間３においては、剥がれ等の何らかの異常が生じない限り、誘導ライン１が断線することはない。

第１撮像手段１１ａで撮像された領域Ａ_１の画像データおよび第２撮像手段１１ｂで撮像された領域Ａ_２の画像データの両方に誘導ライン１が含まれている場合は、２つの画像データにおける誘導ライン１の位置に基づいて姿勢角を算出する「第１算出動作」により姿勢角が算出される（図３（Ａ）参照）。そして、無人車両１０は、姿勢角を修正しながら誘導ライン１に沿って走行する。２つの画像データを用いることができる場合は、走行経路が通常区間２なのか高精度区間３なのかに関係なく、必ず第１算出動作が行われる。

第１撮像手段１１ａで撮像された領域Ａ_１の画像データまたは第２撮像手段１１ｂで撮像された領域Ａ_２の画像データのいずれか一方だけに誘導ライン１が含まれており、かつ現在走行中の区間が通常区間２の場合は、当該一方の画像データにおける誘導ライン１の位置に基づいて姿勢角を算出する「第２算出動作」により姿勢角が算出される（図３（Ｂ）参照）。そして、無人車両１０は、姿勢角を修正しながら誘導ライン１に沿って走行する。

第１撮像手段１１ａで撮像された領域Ａ_１の画像データ、または第２撮像手段１１ｂで撮像された領域Ａ_２の画像データのいずれか一方だけに誘導ライン１が含まれており、かつ現在走行中の区間が高精度区間３の場合は、姿勢角は算出されない（図３（Ｃ）参照）。後述するが、第２算出動作によって算出された姿勢角は第１算出動作で算出されたものほど精度が高くないので、高精度区間３において要求される高精度な姿勢角の修正を行うことができない可能性がある。よって、この場合は、無人車両１０の走行を停止させるのが好ましい。無人車両１０の走行を停止させることで、誘導ライン１の異常をユーザに知らせることもできる。
［姿勢角算出方法］
次に、本実施形態に係る無人車両１０の２つの姿勢角算出動作（第１算出動作、第２算出動作）について説明する。

（１）第１算出動作
図４は、通常区間２または高精度区間３の誘導ライン１（断線なし）に沿って走行している無人車両１０の平面図である。第１算出動作では、第１撮像手段１１ａが誘導ライン１を含む領域Ａ_１の画像データを出力し、第２撮像手段１１ｂが誘導ライン１を含む領域Ａ_２の画像データを出力する。そして、姿勢角算出部１３は、これら２つの画像データにおける誘導ライン１の位置に基づいて姿勢角θ_１を算出する。

より詳しくは、姿勢角算出部１３は、領域Ａ_１の画像データから求めた車体中心線Ｃに対する誘導ライン１のずれ量ｅ_１１と、領域Ａ_２の画像データから求めた車体中心線Ｃに対する誘導ライン１のずれ量ｅ_１２と、撮像手段離間距離Ｄとに基づいて、次式により姿勢角θ_１を算出する。

例えば、ずれ量ｅ_１１が−１０ｍｍ、ずれ量ｅ_１２が＋２０ｍｍ、距離Ｄが１５００ｍｍの場合、姿勢角θ_１は１．１５°となる。一方、無人車両１０の姿勢が図４とは反対の方向に傾いて、ずれ量ｅ_１１が＋１０ｍｍ、ずれ量ｅ_１２が−２０ｍｍとなった場合、姿勢角θ_１は−１．１５°となる。当然ながら、ずれ量ｅ_１１およびｅ_１２が等しく、車体中心線Ｃと誘導ライン１が平行である（重なり合っている）場合は、姿勢角θ_１は０°となる。

第１撮像手段１１ａおよび第２撮像手段１１ｂが新たな画像データを出力すると、姿勢角算出部１３は、新たな画像データに基づいて姿勢角θ_１を再算出する。

（２）第２算出動作
図５は、通常区間２の誘導ライン１（断線あり）に沿って走行している無人車両１０の平面図である。第２算出動作では、第１撮像手段１１ａが誘導ライン１を含む領域Ａ_１の画像データを出力する。そして、姿勢角算出部１３は、領域Ａ_１の画像データにおける誘導ライン１の位置に基づいて姿勢角θ_２を算出する。すなわち、姿勢角θ_２の算出において、誘導ライン１を含まない領域Ａ_２の画像データは使用されない。

より詳しくは、姿勢角算出部１３は、領域Ａ_１の画像データに基づいて、領域Ａ_１の中心を通る車体中心線Ｃの垂線に対する領域外縁部における誘導ライン１のずれ量ｅ_２１、ｅ_２２を求め、求めたずれ量ｅ_２１、ｅ_２２と、領域Ａ_１の車長方向寸法Ｄ_ａとに基づいて、次式により姿勢角θ_２を算出する。

例えば、ずれ量ｅ_２１が−４ｍｍ、ずれ量ｅ_２２が＋７ｍｍ、領域Ａ_１の車長方向寸法Ｄ_ａが３００ｍｍの場合、姿勢角θ_２は２．１０°となる。一方、無人車両１０の姿勢が図５とは反対の方向に傾いて、ずれ量ｅ_２１が＋４ｍｍ、ずれ量ｅ_２２が−７ｍｍとなった場合、姿勢角θ_２は−２．１０°となる。当然ながら、ずれ量ｅ_２１およびｅ_２２が等しく、車体中心線Ｃの垂線と誘導ライン１が平行である（重なり合っている）場合は、姿勢角θ_２は０°となる。

当然ながら、誘導ライン１が領域Ａ_１の近傍で断線している場合は、領域Ａ_２の画像データにおける誘導ライン１の位置に基づいて姿勢角θ_２が算出される。

ここで、第１撮像手段１１ａの取付位置は、無人車両１０を構成する他の部材との関係で種々の制約を受ける。また、一般に広角撮像可能なタイプの第１撮像手段１１ａは高価である。これらの事情から、通常、領域Ａ_１の面積はあまり広くすることができないので、図５におけるずれ量ｅ_２１、ｅ_２２は図４におけるずれ量ｅ_１１、ｅ_１２よりも小さな値となることが多く、誤差の影響が出やすい。このため、第２算出動作では、姿勢角θ_２を精度よく求めることができず、無人車両１０の姿勢が安定しにくい。しかしながら、通常区間２は高精度な姿勢角の修正が求められている区間ではないので、無人車両１０の姿勢が多少傾いていたとしても、何も問題は生じない。

以上のように、本実施形態に係る無人車両１０は、第１撮像手段１１ａおよび第２撮像手段１１ｂから出力された２つの画像データにおける誘導ライン１の位置に基づいて姿勢角を算出する第１算出動作だけでなく、第１撮像手段１１ａまたは第２撮像手段１１ｂから出力された１つの画像データにおける誘導ライン１の位置に基づいて姿勢角を算出する第２算出動作により姿勢角を算出することもできるので、断線によりいずれか一方の画像データに誘導ライン１が含まれていない場合であっても、他方の画像データにおける誘導ライン１の位置に基づいて姿勢角を算出し、安定走行を続けることができる。

以上、本発明に係る無人車両の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、車体の後端部および前端部にそれぞれ第１撮像手段１１ａおよび第２撮像手段１１ｂを設けたが、第１撮像手段１１ａおよび第２撮像手段１１ｂの位置はこれに限定されない。ただし、断線部を走行する際に領域Ａ_１の画像データにも領域Ａ_２の画像データにも誘導ライン１が含まれなくなると、第２算出動作により姿勢角を算出することができなくなるので、これを回避するために、撮像手段離間距離Ｄは誘導ライン１の最長断線長よりも長くしておく必要がある。

１誘導ライン
２通常区間
３高精度区間
１０無人車両
１１ａ第１撮像手段
１１ｂ第２撮像手段
１２制御部
１３姿勢角算出部
１４操舵制御部
１５車輪
１６位置特定部
１７通信部

Claims

走行経路の路面に敷設された誘導ラインの位置を検出しながら該誘導ラインに沿って走行する無人車両であって、
車長方向に延びる車体中心線上に離間して設けられ、前記路面の画像データをそれぞれ出力する第１および第２撮像手段と、
前記画像データに基づいて姿勢角を算出する姿勢角算出部と、
前記姿勢角が目標値になるように車輪の操舵角を制御する操舵制御部と、
を備え、
前記姿勢角算出部は、前記第１および第２撮像手段から出力された２つの前記画像データにおける前記誘導ラインの位置に基づいて前記姿勢角を算出する第１算出動作、および前記第１または第２撮像手段から出力された１つの前記画像データにおける前記誘導ラインの位置に基づいて前記姿勢角を算出する第２算出動作を選択的に行うことを特徴とする無人車両。
前記姿勢角算出部は、前記第１および第２撮像手段から出力された前記画像データの両方に前記誘導ラインが含まれている場合は、前記第１算出動作により前記姿勢角を算出し、前記第１および第２撮像手段から出力された前記画像データのいずれか一方にのみ前記誘導ラインが含まれている場合は、当該一方の前記画像データを用いて、前記第２算出動作により前記姿勢角を算出することを特徴とする請求項１に記載の無人車両。
現在の走行位置を特定する位置特定部をさらに備え、
前記走行経路は、前記姿勢角を高精度に修正する必要がある高精度区間とその必要がない通常区間とに分かれており、
前記姿勢角算出部は、前記位置特定部により特定された前記走行位置が前記通常区間に含まれている場合に限って前記第２算出動作により前記姿勢角を算出することを特徴とする請求項２に記載の無人車両。
前記誘導ラインは、最大断線長を超えない範囲で部分的に断線しており、
前記第１および第２撮像手段の離間距離は、前記最大断線長よりも長いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無人車両。