JP2018106312A - 移動車両 - Google Patents
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Abstract
Description
かくして、このような不具合を回避するためには、通路の幅を十分に大きくとらなければならなくなってしまう。
この構成によれば、追尾すべきビーコンを追尾して走行する本搬送台車が備えている第二の識別光を特定して、同様の移動車両を追尾させることが可能となる。これにより、ビーコンを装着した作業者又は移動車両に対して、複数の同様の移動車両が、それぞれ追尾すべきビーコンを特定して追尾することによって、複数の移動台車が連なって追尾、移動することが可能である。
図1から図3は、本発明による移動車両としての搬送台車10の一実施形態を示している。図1から図3において、搬送台車10は、偏平な直方体状の本体部11と、本体部11の下部に設けられた走行部12と、駆動制御部13と、ビーコン検出部20と、を含んでいる。
なお、センサとしては、搬送台車10の加速度や角加速度を測定するための二軸又は三軸加速度センサを利用した慣性センサ18が備えられている。この慣性センサ18は、IMU(Internal Measurement Unit)とも呼ばれている。
ビーコン検出部20は、図2及び図3に示すように、本体部11の前部に設けられており、一対の撮像手段21,22としての赤外線カメラと、距離センサ23と、演算部24と、処理部25と、から構成されている。
各赤外線カメラ21,22は、公知の赤外線ステレオカメラの構成であって、撮像素子及びレンズ等の光学系から構成されている。
そして、各赤外線カメラ21,22は、追尾すべきビーコンBを所定時間ごとに撮像して、撮像した撮像信号を演算部24に送出する。
さらに、追尾すべきビーコンB又は移動物体が角部を回り込んで、各撮像手段の視野から外れた場合であっても、それまでのマッピングされた後述するビーコン位置情報24aに沿って本搬送台車10が走行することにより、再び各撮像手段の視野内にビーコンBを取り込んで、追尾を継続することができる。
その際、演算部24は、ビーコンBの撮像画面に関して、後述するように各赤外線カメラ21,22の光学系による歪み補正を行なうと共に、各赤外線カメラ21,22の本体部11への取付姿勢、即ちそれぞれの光軸の間の平行からのずれを修正して、撮像画面上における中心位置の修正を行なう。
また、演算部24は、赤外線カメラ21,22からの撮像画面の画像処理によりビーコンの位置情報を算出できないときには、ビーコンBの位置情報24aを作成せず、処理部25に送出しない。
そして、処理部25は、所定時間毎に、演算部24から送られてくるビーコン位置情報24aを順次にマッピングして記憶部25aに登録すると共に、記憶部25aから順次にビーコン位置情報24aを読み出して、そのときのビーコンBに対する方向及び距離に基づいて、走行情報25bを生成して駆動制御部13に送出する。
赤外線カメラ21及び22は、同じ構成であり、その光学系も同一のものが使用されている。従って、一つの赤外線カメラについて、その光学系の歪みを測定すれば、双方の赤外線カメラ21,22の光学系の歪み補正をすることが可能である。
まず、光学系の歪みの測定は、赤外線カメラ21,22の前方に格子状のパターンを備えたスクリーン等を配置して、このスクリーンのパターンを撮像素子で撮像することにより、撮像された撮像画面のパターン画像が得られる。このパターン画像と、撮像画面上の位置とを対応させて、撮像画面上の座標位置(x0,y0)に対して、式(1)により、歪み補正した座標位置座標位置(x1,y1)及び歪み中心との距離rが得られる。
光軸のずれについては、基本的に三軸方向、即ちロール,ピッチ及びヨーの各方向のずれがあるが、追尾すべきビーコンBへの本搬送台車10の追従という観点からは、実質的にヨー方向(即ち左右方向)のずれを補正すれば、実用上十分である。
赤外線カメラ21,22の間隔をD2,光軸のずれ角をθ,撮像画面上のビーコンBの位置xc,光学系の焦点距離をf,uを撮像手段の画素の大きさとすると、撮像画面上でのビーコンBの画像位置xの画面中心xcからのずれ量(x−xc)に関しては、式(2)で表される。
他方の赤外線カメラ22についても同様の偏位修正を行なう。なお、この偏位修正における画面中心xcは、歪み修正における画面中心xcと同じとは限らない。
図5において、ステップST1にて、搬送台車10の最初の起動時に、上述した歪み補正及び偏位修正の演算係数を求めておく。
そして、通常の使用時には、ステップST2及びステップST3に示すように、演算部24は、赤外線カメラ21,22の撮像画面よりそれぞれビーコン位置の座標x0,y0を検出する。
続いて、ステップST4及びステップST5にて、演算部24は、前もって得られた演算係数に基づいて歪み補正の演算を行ない、歪み補正したビーコン位置の座標x1,y1を算出する。
次に、ステップST6及びステップST7にて、演算部24は、歪み補正したビーコン位置の座標x1,y1に基づいて、赤外線カメラ21,22の撮像画面を画像処理して、ステップST8及びステップST9にて、偏位修正のための変換行列を求める。
そして、ステップST10及びステップST11にて、歪み補正したビーコン位置の座標x1,y1から、偏位修正を行なって、ビーコン位置の修正座標x,yを処理部25に送出する。
このようにして、演算部24は、上述したステップST2からステップST11までの動作を所定時間毎に繰り返して行なう。
図6に示すように、追従すべき移動物体として、先行する搬送台車30を用意する。
この先行する搬送台車30は、偏平な載置台31aを有する本体部31と、本体部31の下部に設けられた車輪32及びキャスター33と、から構成されると共に、本体部31の後端から上方に延びるハンドル34が備えられている。
以上の先行する搬送台車30の構成は、従来の所謂手押し式の搬送台車10と同様の構成であるが、本搬送台車30は、その本体部31の後端に、ビーコン35を備えている。先行する搬送台車30は、単に搬送台車30とも呼ぶ。
なお、図6においては、搬送台車10及び30は、それぞれその平坦な載置台11a,31a上に搬送すべき荷物Lが積載されている。このとき、搬送台車10は、図7に示すフローチャートに従って動作する。
続いて、演算部24は、ステップST22にて、距離センサ23からの検出信号によりビーコンBまでの距離d0を読み込み、ステップST23にて、赤外線カメラ21,22からの撮像画面を画像処理して、ビーコンの座標位置を算出する。
そして、処理部25は、マッピングされたビーコン位置情報24aを記憶部25aから順次に読み出して、このビーコン位置情報24aに含まれるビーコンBまでの距離及び方向から、ステップST25にて、ビーコンBを追尾すべき走行速度を計算し、さらにステップST26にて、操舵角を計算する。
続いて、処理部25は、ステップST29にて、これらの走行速度及び操舵角から成る走行情報25bを生成して、駆動制御部13に送出する。
これにより、駆動制御部13は、走行情報25bに基づいて、左右のモータ16を駆動制御し、左右の車輪15を回転駆動し、搬送台車10を走行させる。
搬送台車30が、矢印Zで示すように、角部36aを左に曲がると、そのビーコンBも左側に向かって移動することになる。このとき、搬送台車10のビーコン検出部20は、ビーコンBが左方に移動することを検出して、ビーコン位置情報24aを算出する。
このようにビーコンBが左方に移動したビーコン位置情報24aをそのまま利用して、処理部25が走行情報25bを生成すると、図8にて点線Z1で示すように、搬送台車10は、通路36の角部36aの手前で左寄りに走行してしまうことになり、角部36a付近で通路36の壁に当たってしまうこともある。
さらに、追尾すべき搬送台車30が左に曲がって角部36aを越えて、搬送台車10側から見えなくなってしまったとしても、同様にマッピングされたビーコン位置情報24aに基づいて、処理部25が走行情報25aを生成することにより、搬送台車30が角部36aを曲がり切って角部36aに隠れてしまった場合でも、搬送台車30の走行経路に沿って正確に追尾することができる。
以下に、本発明の移動車両10の実施例を示す。
実施例に対して、赤外線カメラ21,22の光学系による歪みの補正及び赤外線カメラ21,22の相互の光軸のずれ角の補正をしない場合を比較例とした。
図8において、通路36の幅を1.5m、搬送台車10の幅を0.6m,長さを0.9mとしたとき、ビーコンBの経路と搬送台車10の経路のずれ(誤差)を測定する。
ここで、経路のずれとは、作業者Pに遅れて搬送台車10が走行するため、ある時点におけるビーコンBの位置と搬送台車10の中心位置の間の距離ではなく、ビーコンBと搬送台車10が通路36を通ったときのビーコンBと搬送台車10の中心の軌跡の間の最も近い距離、即ち搬送台車10の軌跡に対して直交する方向の距離とする。
これにより、例えば図9及び図10に示すように、搬送台車10の中心の軌跡は、図示しないビーコンBの軌跡に対して、やや内側に延びていることが判る。
上記結果により、屈曲した通路36に沿って進行するビーコンBに対する搬送台車10のずれは、従来と比較して大幅に小さくなるので、搬送台車10が角部36aに当たってしまうようなことが防止される。
従って、搬送台車10がビーコンBを追尾して角部を回る場合に、例えば、比較例の場合には、通路36の幅が2m程度必要であったが、本発明の実施形態による搬送台車10の場合には、1.5m程の幅の通路36で済むことになる。
例えば、上述した実施形態においては、移動車両として、搬送台車10の場合について説明したが、これに限らず、搬送台車以外のあらゆる移動車両に本発明を適用し得ることは明らかである。これにより、移動車両の載置台11aに、搬送すべき商品等を積載することにより、搬送台車10として使用することができる。
上記構成によれば、追尾すべきビーコンBを追尾して走行する搬送台車10が備えている第二の識別光を特定して、同様の移動車両を搬送台車10に追尾させることが可能となる。つまり、ビーコンBを装着した作業者又は移動車両が異なる識別番号を有するように割り振りをして、複数の同様の移動車両がそれぞれ追尾することによって、複数の移動車両が連なって追尾、移動することが可能である。
これにより、搬送台車30を追尾する搬送台車10に対して、後続の搬送台車10と同じ構成の搬送台車が複数台連なった状態で、相互に追尾することも可能である。
11 本体部
11a 載置台
12 走行部
13 駆動制御部
13a 電源
15 車輪
16 モータ
16a 減速機構
17 キャスター
18 慣性センサ(IMU)
20 ビーコン検出部
21,22 赤外線カメラ
23 距離センサ
24 演算部
24a ビーコン位置情報
25 処理部
25a 記憶部
25b 走行情報
30 搬送台車
31 本体部
31a 載置台
32 車輪
33 キャスター
34 ハンドル
35 ビーコン
36 通路
36a 角部
B ビーコン
P 作業者
Z 経路
Claims (11)
- 本体部と、地上を走行するための走行部と、前記走行部を駆動制御する駆動制御部と、ビーコン検出部と、を備えており、
前記ビーコン検出部が、前方の追尾すべきビーコンからの第一の識別光を撮像するために前記本体部の互いに横方向に離れてそれぞれ前方に向かって配置された一対の撮像手段と、前記各撮像手段で撮像された第一の識別光の撮像画面を画像処理して、それぞれ撮像画面上の座標位置から、前記ビーコンの方向及び距離から成るビーコン位置情報を算出する演算部と、前記演算部で算出された前記ビーコン位置情報に基づいて前記ビーコンに向かって走行するように走行情報を生成する処理部と、を含んでおり、
前記駆動制御部が、前記処理部からの走行情報に基づいて前記走行部を駆動制御することにより、前記走行部が前記ビーコンの移動に追従して走行する、移動車両。 - 前記ビーコンが、追尾すべき移動物体に取り付けられており、
前記走行部が、前記ビーコン及び前記移動物体の移動に追従して走行する、請求項1に記載の移動車両。 - 前記ビーコンが、赤外光による第一の識別光を出射し、
前記各撮像手段が赤外カメラである、請求項1又は2に記載の移動車両。 - 前記演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ当該撮像手段の光学系の歪み補正した座標系での前記ビーコンの座標位置を求める、請求項1〜3の何れかに記載の移動車両。
- 前記演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のずれ角を偏位修正した座標系での前記ビーコンの座標位置を求める、請求項1〜4の何れかに記載の移動車両。
- 前記演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のずれ角を修正する演算係数を前もって算出しておき、
前記演算部が、前記演算係数を利用して、偏位修正した座標系での前記ビーコンの座標位置を求める、請求項5に記載の移動車両。 - 前記演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のヨー角に関してのみ、前記演算係数を算出する、請求項6に記載の移動車両。
- 前記演算部が、所定時間毎に前記ビーコン位置情報を算出し、
前記処理部が、前記演算部からの前記ビーコン位置情報を順次にマッピングし、
前記ビーコン位置の方向が左右にずれたとき、前記処理部がマッピングされたビーコン位置を順次に経由する走行情報を生成する、請求項1〜7の何れかに記載の移動車両。 - 前記演算部が前記撮像手段からの画像信号に基づいて前記ビーコン位置情報を算出できないとき、前記処理部が既にマッピングされたビーコン位置情報に基づいて前記走行情報を生成する、請求項1〜8の何れかに記載の移動車両。
- 前記本体部が、平坦な載置台を備えた搬送台車の本体部として構成されている、請求項1〜9の何れかに記載の移動車両。
- 前記本体部の後部に、第二の識別光を出射するビーコンを備えている、請求項1〜10の何れかに記載の移動車両。
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