JP2015022451A - 無人搬送車の位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】走行時における位置検出センサによるマーカーの検出誤差が発生しても、より精度の高い無人搬送車の位置検出を行うことができる無人搬送車の位置検出方法の提供にある。【解決手段】無人搬送車の走行時に車体に設けた位置検出センサ２０により走行ラインに設けたマーカーを検知し、位置検出センサ２０が検出する車体の走行ラインに対する横ずれ量を検出する無人搬送車の位置検出方法において、無人搬送車の走行時にマーカーを位置検出センサ２０により周期的に繰り返し検知し、検知毎の横ずれ量をそれぞれ検出し、複数の横ずれ量を最小二乗法により平滑化することにより補正された補正横ずれ量を算出し、補正横ずれ量を、走行中の車体の走行ラインに対する横ずれ量と推定する。【選択図】 図３

Description

この発明は、無人搬送車の位置検出方法に関する。

無人搬送車の位置検出方法に関する従来技術としては、例えば、特許文献１に開示された無人搬送車が知られている。
特許文献１に開示された無人搬送車は、上部に荷物を積載可能とする車体を備えており、この車体の前側の左右に操舵輪を備え、後ろ側の左右に駆動輪を備えている。
この車体には車体の姿勢角を検出する姿勢角センサ４と、走行距離を検出する走行距離センサが備えられている。
さらに、車体には操舵輪の操舵角を検出する操舵角センサを備えており、操舵角センサは、操舵輪の近傍に配置して操舵輪の操舵角を直接検出する。
また、車体の前側下部および後ろ側下部には、走行ラインに設置した前後一対の走行位置補正用マーカーを検知する走行位置補正用センサが前後一対となるように備えられている。
そして、車体が備えるコントローラでは、姿勢角センサで検出した車体の姿勢角、走行距離センサで検出した走行距離、操舵角センサで検出した操舵輪の操舵角のそれぞれをデータ入力すると共に、この入力したデータに基づいて演算して走行位置を求めている。
さらにコントローラは、求めた走行位置に基づいて操舵輪への操舵指令を求めて、求めた操舵指令を操舵輪に出力して車体を走行させる。

特許文献１に開示された無人搬送車では、姿勢角センサにより車体の姿勢角を検出し、これに基づいて車体を走行させる。
そして、前後一対の走行位置補正用センサにより走行ラインの所定箇所に設置した前後一対の走行位置補正用マーカーを検知して、車体の前側と後ろ側とにおける走行ラインに対する横ずれ量をそれぞれ検出する。
このとき、前側の走行位置補正用センサによる前側の走行位置補正用マーカーの検知を走行方向にわたって細かく複数回行って、前側における横ずれ量を複数検出する。
また、後ろ側の走行位置補正用センサによる後ろ側の走行位置補正用マーカーの検知を走行方向にわたって細かく複数回行って後ろ側における横ずれ量を複数検出する。
そして、コントローラにおいて、前側の走行位置補正用センサによる複数回検出した値の中の最大値を前側における横ずれ量にすると共に、後ろ側の走行位置補正用センサによる複数回検出した値の中の最大値を後ろ側における横ずれ量にしている。
検出した車体の前側と後ろ側とにおける走行ラインに対する横ずれ量に基づいて走行ラインに沿うように車体の走行を修正し、かつ前側と後ろ側とにおける横ずれ量から車体の実姿勢角を算出して、姿勢角センサで検出する車体の姿勢角の検出値を補正する。

特開２００３−６７０５３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された無人搬送車では、走行位置補正用センサが横ずれ量を複数回検出するが、複数回検出した値のうち最大値を横ずれ量としている。
つまり、走行位置補正用センサが横ずれ量を複数回検出しても、検出した値が最大となる１箇所の１点についてのみを横ずれ量として決定している。
このため、最大値に基づく横ずれ量に走行位置補正用センサの検出誤差が含まれていると、精度の高い無人搬送車の位置検出ができないという問題がある。
特に、マーカーを磁気により検知する場合、マーカーにおける磁気の分布のばらつきにより走行位置補正用センサの検出誤差が生じ易い。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、走行時における位置検出センサによるマーカーの検出誤差が発生しても、より精度の高い無人搬送車の位置検出を行うことができる無人搬送車の位置検出方法の提供にある。

上記の課題を解決するために、本発明は、無人搬送車の走行時に車体に設けた位置検出センサにより走行ラインに設けたマーカーを検知し、前記位置検出センサにより車体の前記走行ラインに対する横ずれ量を検出する無人搬送車の位置検出方法において、前記無人搬送車の走行時に前記マーカーを前記位置検出センサにより周期的に繰り返し検知し、検知毎の前記横ずれ量をそれぞれ検出し、複数の前記横ずれ量を回帰分析による平滑化、若しくは、複数の前記横ずれ量の重み付きの平均値算出により補正された補正横ずれ量を算出し、前記補正横ずれ量を、走行中の前記車体の前記走行ラインに対する真の横ずれ量と推定することを特徴とする。

本発明では、無人搬送車の走行時にマーカーを位置検出センサにより周期的に繰り返し検知し、検知毎の車体の走行ラインに対する横ずれ量をそれぞれ検出する。
検出された複数の横ずれ量が回帰分析による平滑化、若しくは、複数の横ずれ量の重み付きの平均値算出により補正された補正横ずれ量が算出される。
算出された補正横ずれ量は走行中の車体の走行ラインに対する横ずれ量と推定される。
本発明によれば、複数の横ずれ量に位置検出センサの検出誤差が含まれている場合でも、検出された複数の横ずれ量に対する回帰分析による平滑化、若しくは、複数の横ずれ量の重み付きの平均値算出により補正され、誤差が排除された補正横ずれ量を算出することができる。
このため、補正横ずれ量を走行中の車体の走行ラインに対する横ずれ量と推定することにより、より精度の高い無人搬送車の位置検出を行うことができる。

また、上記の無人搬送車の位置検出方法において、前記回帰分析は最小二乗法であり、 複数の前記横ずれ量を最小二乗法により平滑化することにより補正された補正横ずれ量を算出する構成としてもよい。
この場合、補正横ずれ量が最小二乗法による平滑化から算出されるから、補正横ずれ量の精度および補正横ずれ量の算出の処理速度において優れている。

また、上記の無人搬送車の位置検出方法において、前記位置検出センサの進行方向に対する幅方向の中心を基準点とし、前記基準点における補正横ずれ量を算出する構成としてもよい。
この場合、位置検出センサにおける基準点は、位置検出センサの進行方向に対する幅方向の中心であるから、より正確な車体の走行ラインに対する横ずれ量とすることができる。

本発明によれば、走行時におけるセンサによるマーカーの検出誤差が発生しても、より精度の高い無人搬送車の位置検出を行うことができる無人搬送車の位置検出方法を提供することができる。

第１の実施形態に係る無人搬送車の側面図である。 第１の実施形態に係る無人搬送車の平面図である。 無人搬送車における位置検出の制御の概要を示すブロック構成図である。 位置検出センサにより検知された特定のマーカーについての複数の横ずれ量と、複数の横ずれ量を最小二乗法により平滑化する処理を説明する説明図である。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る無人搬送車と無人搬送車の位置検出方法について図面を参照して説明する。
図１に示す無人搬送車１０は、港湾施設における大型コンテナＣを搬送するための大型の無人搬送車である。
無人搬送車１０の車体１１の上部には、大型コンテナＣの搭載を可能とする荷台部１２が形成されている。
車体１１の下部前側には左右一対の前輪１３を備え、車体１１の下部後側には左右一対の後輪１４が備えられている。
前輪１３および後輪１４は操舵可能な車輪である。
前輪１３は車体１１に搭載されている走行駆動源（図示せず）の駆動力が伝達される駆動輪としての機能を有する。
前輪１３の駆動により無人搬送車１０の前進又は後進を実現している。

図２に示すように、車体１１には、車体１１の方位角を検出する方位角センサ１５が設けられている。
車体１１には無人搬送車１０の走行距離を計測する距離センサ１６が備えられており、距離センサ１６は前輪１３および後輪１４の回転を検知して走行距離を計測する。

車体１１には無人搬送車１０の各部を制御するコントローラ１７が搭載されている。
コントローラ１７は、図示しないがプログラムの実行や各種のデータ処理を行う演算処理部およびプログラムやデータを記憶するメモリを備えている。
本実施形態のコントローラ１７は、走行駆動源に対する駆動制御の指令を出すほか、前輪１３および後輪１４に対して操舵指令を出す。
図３に示すように、コントローラ１７は、方位角センサ１５および距離センサ１６と接続されており、方位角センサ１５や距離センサ１６からの出力信号の伝達を受ける。
また、コントローラ１７は、前輪１３および後輪１４の操舵角の情報も別途伝達を受けている。

ところで、無人搬送車１０が走行する路面には走行ラインＬが予め設定されている。
走行ラインＬには、走行ラインＬに沿うように複数のマーカー１８が埋設されている。
本実施形態のマーカー１８は磁気マーカーであり、これらのマーカー１８にはマーカー毎のＩＤ情報（Ｘ、Ｙ座標の位置情報）が保持されている。
無人搬送車１０の車体１１の下部前側には位置検出センサ２０が設けられ、下部後側にも同じ位置検出センサ２０が別に設けられている。
位置検出センサ２０は、走行ラインＬに設置されているマーカー１８の磁気を検知して、位置検出センサ２０に対するマーカー１８の相対位置を走行ラインＬに対する車体１１の位置ずれ量として検出する。
本実施形態の位置検出センサ２０は、無人搬送車１０の走行時に位置検出センサ２０を通過するマーカー１８に対して周期的に繰り返して検出し、マーカー１８の検出毎の横ずれ量を取得する機能を有する。
特定のマーカー１８に対する位置検出センサ２０の検出の制御周期は、一定の周期で複数回検出する周期にて予め設定されている。
このため、特定のマーカー１８を位置検出センサ２０が通過するとき、位置検出センサ２０が特定のマーカー１８を検出する回数は無人搬送車１０の走行速度によって変動する。
例えば、無人搬送車１０が速く走行している場合は、無人搬送車１０が遅く走行している場合と比較して、位置検出センサ２０がマーカー１８を検出する回数は少なくなる。

図３に示すように、位置検出センサ２０はコントローラ１７と接続されており、コントローラ１７は位置検出センサ２０からの横ずれ量の出力信号の伝達を受ける。
コントローラ１７では、位置検出センサ２０からの横ずれ量の出力信号に基づいて、無人搬送車１０の補正横ずれ量を算出する処理を行う。
無人搬送車１０の補正横ずれ量を算出する処理では、コントローラ１７が、位置検出センサ２０から受信した複数の横ずれ量を回帰分析としての最小二乗法により平滑化する処理を行う。
複数の横ずれ量を最小二乗法により平滑化する処理は、マーカー１８の検知時における位置検出センサ２０の横ずれ量の検出誤差をできるだけ排除するための処理である。
コントローラ１７は、平滑化された複数の横ずれ量をそれぞれ補正横ずれ量とし、これらの補正横ずれ量を走行ラインＬに対する車体１１の真の横ずれ量と推定して、車体１１の位置を補正する処理を行う。
本実施形態では、無人搬送車１０の走行ラインＬに対する真の横ずれ量が、検出時間と真の横ずれ量との関係において一次関数の線形モデルが成立することを着目し、検出された複数の横ずれ量を最小二乗法により平滑化を成立させている。

図４は、位置検出センサ２０により検知された特定のマーカー１８についての複数の横ずれ量と、複数の横ずれ量を最小二乗法により平滑化する処理を説明する説明図である。
図４において上下方向は無人搬送車１０の進行方向と一致する。
また、図４の左右方向は無人搬送車１０の幅方向と一致し、走行ラインＬに対する車体１１の横ずれ量は、位置検出センサ２０に対するマーカー１８の相対位置から検出される。

図４に示すように、位置検出センサ２０には、マーカー１８の検知を可能とする検知領域Ｅが設定されている。
位置検出センサ２０の検知領域Ｅには基準点２１が設定されている。
基準点２１は、位置検出センサ２０における検知領域Ｅの進行方向に対する幅方向の中心であって、無人搬送車１０の進行方向において特定のマーカー１８を最初に検知した位置と同じマーカー１８を最後に検知した位置との中間の位置である。
図４では、マーカー１８が幅方向において基準点２１よりも一方に検出される場合は、横ずれ量を正の値とし、基準点２１よりも他方に検出される場合は、横ずれ量を負の値としている。
コントローラ１７は平滑化された複数の横ずれ量に基づいて基準点２１における補正横ずれ量を算出する。
そして、コントローラ１７は、算出された基準点２１の補正横ずれ量に基づいて、車体１１の走行ラインＬに対する横ずれ量が０になるように前輪１３および後輪１４の少なくとも一方への操舵指令を出す。

図４では、一例として、位置検出センサ２０において特定のマーカー１８が１０回検知され、検知毎の位置検出センサ２０に対するマーカー１８の相対位置（Ｐ１〜Ｐ１０）が示されており、検知毎の横ずれ量が検出されている状態である。
位置検出センサ２０におけるマーカー１８の相対位置（Ｐ１〜Ｐ１０）では、位置検出センサ２０が出力する横ずれ量は、電気的ノイズ、無人搬送車１０の走行速度、マーカー１８を検出する制御周期等の影響を受けて検出誤差を生じている。
また、本実施形態では、マーカー１８が磁気マーカーであるため磁界の分布のばらつきによる検出誤差を含んでいる。
このため、マーカー１８の相対位置（Ｐ１〜Ｐ１０）は互いにばらついている。

本実施形態では、マーカー１８の相対位置Ｐ１０を検出した後に、位置検出センサ２０により検知されたマーカー１８の複数の横ずれ量を最小二乗法により平滑化する処理を行うと、図４に示すように位置検出センサ２０を通過する直線Ｍが得られることになる。
そして、マーカー１８の相対位置（Ｐ１〜Ｐ１０）の横ずれ量が最小二乗法による平滑化により補正され、補正横ずれ量が算出される。
図４では、検出されたマーカー１８の相対位置（Ｐ１〜Ｐ１０）が最小二乗法による平滑化により直線Ｍ上に位置するように補正される。
直線Ｍにより示される補正横ずれ量は検出誤差が排除された走行ラインＬに対する車体１１の真の横ずれ量と推定する。
従って、直線Ｍはマーカー１８が実際に位置検出センサ２０を通過した軌跡と推定される。

基準点２１における真の横ずれ量は直線Ｍと基準点２１との幅方向における距離により求められる。
コントローラ１７は、基準点２１における真の横ずれ量に基づいて、無人搬送車１０の前輪１３および後輪１４の少なくとも一方に対して操舵指令を出す。
無人搬送車１０は操舵指令により操舵された前輪１３および後輪１４の少なくとも一方により走行ラインＬに対する車体１１の真の横ずれ量を０とするように走行する。
そして、無人搬送車１０が走行を継続することにより、位置検出センサ２０が別のマーカー１８を検出すると、位置検出センサ２０は別のマーカー１８を周期的に繰り返し検知し、検知毎の横ずれ量を検出する。
コントローラ１７は、複数の横ずれ量を最小二乗法により平滑化する処理を行って補正横ずれ量を算出する。
コントローラ１７は、補正横ずれ量に基づき走行ラインＬに対する車体１１の真の横ずれ量を０とするように無人搬送車１０を走行させる。

本実施形態では以下の作用効果を奏する。
（１）複数の横ずれ量に位置検出センサ２０の検出誤差が含まれている場合でも、検出された複数の横ずれ量に対する最小二乗法による平滑化により補正され、誤差が排除された補正横ずれ量を算出することができる。このため、補正横ずれ量を走行中の車体１１の走行ラインＬに対する真の横ずれ量と推定することにより、より精度の高い無人搬送車１０の位置検出を行うことができる。
（２）補正横ずれ量は、複数の横ずれ量の最小二乗法による平滑化から算出されるから、補正横ずれ量の精度および補正横ずれ量の算出の処理速度において優れている。このため、補正横ずれ量に基づいて、正確に横ずれ量が０になるような前輪１３および後輪１４の少なくとも一方への操舵指令を迅速に出すことができる。

（３）位置検出センサ２０における検知領域Ｅの進行方向に対する幅方向の中心を基準点２１とし、基準点２１における補正横ずれ量を算出する。このため、基準点２１における補正横ずれ量をより正確な走行ラインＬに対する車体１１の横ずれ量とすることができる。
（４）複数の横ずれ量を最小二乗法により平滑化することにより補正された補正横ずれ量を算出することから、位置検出センサ２０によるマーカー１８の検出回数が多い程、検出誤差の影響を小さくすることができる。

（第２の実施形態）
次に第２の実施形態に係る無人搬送車の位置検出方法について説明する。
本実施形態の無人搬送車は、第１の実施形態と同一であるため、第１の実施形態の説明を援用し、共通の符号を用いる。

本実施形態では、コントローラ１７が、マーカー１８の相対位置の横ずれ量に対して位置検出センサ２０の検出感度を考慮した重み付けを行い、重み付けを反映させた補正横ずれ量を算出する。
位置検出センサ２０の検出感度が大きい場合には重み付けも大きくし、位置検出センサ２０の検出感度が小さい場合には重み付けを小さくする。
具体的には、重み付けが反映されない横ずれ量Ｘ（ｍｍ）、検知感度Ｓとすると、重み付けが反映される補正横ずれ量は、下記の数式１となる。

つまり、上記の数式１における補正横ずれ量は、複数の横ずれ量Ｘの重み付きの平均値算出による。
コントローラ１７は、複数の横ずれ量Ｘに対して検知感度Ｓに応じた重み付けを行い、重み付けが反映された補正横ずれ量を、補正横ずれ量を走行ラインＬに対する車体１１の真の横ずれ量とする処理を行う。

本実施形態では、検知感度Ｓに応じた重み付けが反映された補正横ずれ量を算出することができるから、位置検出センサ２０による検出された検知感度Ｓの小さい横ずれ量Ｘは、補正横ずれ量への反映度は小さくなる。
逆に、位置検出センサ２０による検出された検知感度Ｓの大きい横ずれ量Ｘは、補正横ずれ量への反映度が大きくなる。
従って、補正横ずれ量では検出誤差の影響を十分に排除することができ、より精度の高い無人搬送車１０の位置検出を行うことができる。
また、横ずれ量に対して検知感度に応じた重み付けを行うことから、位置検出センサ２０によるマーカー１８の検出の数が少ない場合でも検出誤差の影響を小さくすることができる。
さらに、補正横ずれ量を簡素な計算式により算出することができるから、処理速度が遅くなることはない。

（第３の実施形態）
次に第３の実施形態に係る無人搬送車の位置検出方法について説明する。
本実施形態の無人搬送車は、第１の実施形態と同一であるため、第１の実施形態の説明を援用し、共通の符号を用いる。

本実施形態では、コントローラ１７が、マーカー１８の相対位置の横ずれ量に対して位置検出センサ２０の検出感度を重み付けとするとともに、位置検出センサ２０のマーカー１８の検知回数も重み付けとして考慮する。
そして、コントローラ１７は検出感度および検知回数を重み付けとして反映させた補正横ずれ量を算出する。
位置検出センサ２０の検出感度が大きい場合には重み付けも大きくし、位置検出センサ２０の検出感度が小さい場合には重み付けを小さくする。
併せて、位置検出センサ２０の検出回数が大きい場合には重み付けも大きくし、位置検出センサ２０の検出回数が小さい場合には重み付けを小さくする。
具体的には、重み付けが反映されない横ずれ量Ｘ（ｍｍ）、検知感度Ｓ、検出回数とすると、重み付けが反映される補正横ずれ量は、下記の数式２となる。

つまり、上記の数式２における補正横ずれ量は、複数の横ずれ量Ｘの重み付きの平均値算出による。
コントローラ１７は、複数の横ずれ量に対して検知感度に応じた重み付けを行い、重み付けが反映された補正横ずれ量を、補正横ずれ量を走行ラインＬに対する車体１１の真の横ずれ量とする処理を行う。

本実施形態では、検知感度に応じた重み付けの他に検知回数が反映された補正横ずれ量を算出することができるから、位置検出センサ２０による検出された検知感度の小さい横ずれ量は、補正横ずれ量への反映度は小さくなる。
逆に、位置検出センサ２０による検出された検知感度の大きい横ずれ量は、補正横ずれ量への反映度が大きくなる。
さらに、位置検出センサ２０による検出された検知回数が少ない横ずれ量は、補正横ずれ量への反映度は小さくなり、逆に、位置検出センサ２０による検出された検知回数が多い横ずれ量は、補正横ずれ量への反映度は大きくなる。
従って、位置検出センサ２０の検知感度の他に位置検出センサ２０の検知回数を重み付けとするから、補正横ずれ量では検出誤差の影響を第２の実施形態よりも十分に排除することができ、より精度の高い無人搬送車１０の位置検出を行うことができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。

○ 上記の実施形態では、走行ラインに設けたマーカーを磁気マーカーとしたが、マーカーは磁気マーカーに限定されず、磁気マーカー以外のマーカーを採用してもよい。磁気マーカー以外のマーカーを採用する場合、位置検出センサは磁気マーカー以外のマーカーに対応した検出方式のセンサを用いる。
○ 上記の実施形態では、基準点を位置検出センサの進行方向に対する幅方向の中心としたが、基準点は位置検出センサの進行方向に対する幅方向の中心以外に設定してもよい。
○ 上記の第１の実施形態では、回帰分析としての最小二乗法について説明したが、回帰分析については最小二乗法以外の手法を用いてもよい。

１０ 無人搬送車
１１ 車体
１２ 荷台部
１３ 前輪
１４ 後輪
１５ 方位角センサ
１６ 距離センサ
１７ コントローラ
１８ マーカー
２０ 位置検出センサ
２１ 基準点
Ｃ 大型コンテナ
Ｌ 走行ライン
Ｅ 検知領域
Ｍ 直線
Ｓ 検知感度
Ｘ 横ずれ量
Ｐ１〜Ｐ１０ マーカーの相対位置

Claims (3)

1. 無人搬送車の走行時に車体に設けた位置検出センサにより走行ラインに設けたマーカーを検知し、
   前記位置検出センサにより車体の前記走行ラインに対する横ずれ量を検出する無人搬送車の位置検出方法において、
   前記無人搬送車の走行時に前記マーカーを前記位置検出センサにより周期的に繰り返し検知し、検知毎の前記横ずれ量をそれぞれ検出し、
   複数の前記横ずれ量を回帰分析による平滑化、若しくは、複数の前記横ずれ量の重み付きの平均値算出により補正された補正横ずれ量を算出し、
   前記補正横ずれ量を、走行中の前記車体の前記走行ラインに対する真の横ずれ量と推定することを特徴とする無人搬送車の位置検出方法。
2. 前記回帰分析は最小二乗法であり、
   複数の前記横ずれ量を最小二乗法により平滑化することにより補正された補正横ずれ量を算出することを特徴とする請求項１記載の無人搬送車の位置検出方法。
3. 前記位置検出センサの進行方向に対する幅方向の中心を基準点とし、
   前記基準点における補正横ずれ量を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の無人搬送車の位置検出方法。

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