JP2791140B2 - 視覚ナビゲーションシステム及びａｇｖナビゲーティング法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は移動ロボツト等の自動案内車輛（AGV）の案
内及び制御法に関し、より詳細には静止制御コンピユー
タと移動制御コンピユータ間の制御ループを閉成するこ
とにより自由移動車輛の運動を調整する方法に関する。

〔従来の技術〕

代表的に、自動案内車輛（AGV）は車輛が固定径路に
沿つて前進もしくは後退しかできない案内法を使用して
いる。通常、この径路は米国特許第4530056号に開示さ
れているような工場床に埋設された案内ワイヤにより定
義される。このような方法は、米国特許第4554724号及
び第4562635号に開示されているような入念な設置法を
必要とする。また、AGV案内制御法は、米国特許第45932
38号及び第4593239号に記載されているような、AGV径路
に沿つたマークの検出法を含んでいる。さらに、別の方
法は床上に塗布された紫外線反射ストライプに従うスキ
ヤナー装備AGVを必要とする。最近の技術的開発にはコ
ード化された反射タグが許容ルートに沿つた点に配置さ
れAGVベースシスエムが照光してこれらのタグを観察
し、従来の三角測量を使用してAGVの位置を決定する、
回転レーザ光学追跡法が含まれる。慣性案内法は多くの
利点を有しているが、最終分析において前記手段による
周期的絶対位置更新をいまだに必要とする。これら全て
の従来の方法は、床上もしくは床内もしくは機械、ロー
ドステーシヨン、クリテイカルポイント上もしくはそれ
に隣接して工場中に連続的な物理的案内手段もしくは物
理的案内ターゲツトを設置することを含んでいる。AGV
がオンボードデツドレコニング能力を有する場合にも、
これらの方法ではAGVシステムを設置、プログラムもし
くは修正するのが困難もしくは時間を消費する。

既存の案内法では、重要な動作上の問題もシステムに
伴う。例えば、（物理的障害物により案内マークが不明
瞭となつたり、電気的干渉により無線もしくはワイヤ案
内通信がじやまされる）デツドスポツトによりAGVの制
御が失われることがある。１台のAGVが“死んで”他のA
GVがそれを通過できなかつたり、２台のAGVが異なる方
向から交差点へ接近するワイヤ案内システムではグリツ
ドロツクもしくはデツドロツクが生じることもある。

テクサスインスツルメンツ社はある種の視覚ナビゲー
シヨンシステムを使用して自動デツドレコニング能力を
有するAGVの位置基準を更新する、より自主的な案内装
置を設計且つ実施した（前記、米国特許出願第771397号
に記載）。このシステムは物理的経路の制約なしに同じ
環境内で作動する多数の独立案内操縦AGVを観察する手
段を組込んでいる。このシステムのAGVはオンボードデ
ツドレコニング案内を組込んでいる。ここに開示された
視覚ナビゲーシヨンシステムはAGVに周期的な絶対位置
更新を与えることにより案内サーボループを閉じるよう
に働く。この方法におけるAGVの唯一の制約はそれらが
作動的で可視的であることである（それらのビーコンを
照光しなければならず、且つそれらは任意のシステム案
内カメラの視野内になければならない。）これらのシス
テムはさまざまな点で従来技術よりも優れている、すな
わち、工場床内もしくは床上に案内ストリツプや埋設ワ
イヤを設ける必要がない、AGVは一もしくは二方向運動
に制約されず自由移動できる、AGV径路は容易に再プロ
グラムできる。

米国特許出願第771,397号に開示されているTI視覚ナ
ビゲーシヨンシステムはAGVがどこにあるべきかの知識
なしに作動した。それはビジヨンシステムがピクチヤー
をとつている任意の時点において、光ビーコンがオンと
されるのは関心のあるAGVだけであるという方法を使用
した。従つて、その時点においてビジヨンシステムによ
り捕捉される光は関心のあるAGVでなければならない。
次に、各光の重心が計算され、カメラ（イメージ面）座
標からの３つの重心全てが工場床座標へ変換される。記
憶された三角形状及び寸法を使用してAGVの位置と方位
を決定し、ビジヨンシステムはこのデータを（米国特許
出願第771,322号に記載された）通信リンクを介してAGV
へ通し帰還を行つて、AGVがデツドレコニングの不正確
さを補償できるようにする。AGVデツドレコニング及び
位置更新法は米国特許出願第771,321号及び第771,432号
に記載されている。

本システムはロボツトの意図する径路を知らないた
め、いくつかの問題を生じる。

1. ナブゲーシヨンソフトウエアが“コース”や意図す
る径路の知識を持たないめ、ビジヨンシステムはAGVが
“オンコース”であるかどうかを知ることができなかつ
た。米国特許出願第771,329号に開示されている方法
は、ナビゲーシヨンシステムがAGVの現在位置を確信し
て識別できるものと仮定して、次に探索に使うカメラの
推定を示すことしかできない径路予測技術を含んでい
た。この方法には径路プランニング技術が含まれていな
い。

2. ビジヨンシステムが同時にナビゲートすることので
きるAGVの台数は、多くの中から個別のAGVを適切に識別
するのに要するメツセージトラフイツク量が大きいため
に制約された。

3. ナビゲーシヨンシステムの速度はAGVの意図する径
路の知識が欠徐するために制限された。米国特許出願第
771,479号に開示されたこの方法は、AGVがカメラの視界
を去る時に（不確実性リングと呼ばれる）漸増する探索
半径を必要とした。最悪の場合、これにはカメラの全体
収集が含まれる。

4. 全視界の走査により無意味な光、反射、グレア、も
しくは（通信故障の場合の）誤つたAGVからの光の処理
が行われる。米国特許出願第771,380号に開示された方
法はビーコン像と反射等の外来像とを区別するのに使用
された。この“濾波”技術を使用しても、元の方法の像
処理ウインドは非常に大きく、AGVの少くとも一つの光
がもう一つのピクチヤーに侵入してナビゲーシヨンソフ
トウエアを混乱させる可能性によりAGVは広いマージン
により分離したままとしなければならなかつた。

5. 第１図に示すようにAGV光が阻止されると、意図す
る動作に関する知識の欠除によりAGVの方位決定が防止
された。米国特許出願第772,061号に開示された従来技
術は方位決定のためにAGVの全ての光が見えることを必
要とした。オンボードロボツトアームやペイロードが少
くとも１個のビーコンを少くとも50％の時間遮断した。
遮断ビーコンの位置決定手段はその最近の公知位置に基
ずく外挿法であつた。AGV制御はロボツトアームをペイ
ロードエリアに載置する場合に不規則となつた。ビーコ
ンマウントよりも高い任意不透明物体により任意もしく
は全てのビーコンが遮断され適正なナビゲーシヨンを妨
げることがある。

6. 許容径路内のノードに関する知識が欠除して任意繰
返性が困難となるため、AGVは任意の方向から１台以上
のカメラによりカバーされる所与のノードへ接近するこ
とができる。繰返性を制御するには、常に同じカメラを
使用して所与の点に駐車することが望ましい。

本発明は、（１）．ビジヨンシステムに工場知識ベー
スを与え、（２）.AGVよりは幾分大きいが移動方向の許
容最大径路幅よりは小さいダイナミツク“ウインド”を
設け、（３）．径路内及び径路周りに３種の異なる“ゾ
ーン”を設けることにより、これらの問題に対処する。

1. ナビゲーシヨンシステムが要求する場合、システム
コントローラは全ての許容AGV径路の知識、カメラ割当
及びノード割当を有する工場マツプをビジヨンシステム
へ送る。これは、ナビゲーシヨンシステムに工場内のカ
メラ及びノードの位置を知らせる。ナビゲーシヨンシス
テムはビーコン像を処理し、各AGVの重心を計算し、重
心位置をAGVに対して定義される移動“ゾーン”と比較
することによりAGVの位置を決定する。

2. 次に、ナビゲーシヨンシステムは任意所与の時刻に
AGVに対してどのカメラの視界をチエツクするかを知
る。これにより、ノードを去る時にAGVを突止めるのに
要する時間が著しく低減され、多数のAGVを同時にナビ
ゲーシヨンシステムにより作動させることができる。

3. ビジヨンシステムは工場マツプを含んでいるため、
１台のカメラの視界を去る時にAGVを探し出すのに要す
る時間が著しく低減される。事実、ナビゲーシヨンシス
テムは関心のあるAGVの絶対位置だけではなく、意図す
る行先へ行くのに通過しなければならないノードを知る
ことになる。従つて、AGVに対して探索しなければなら
ないカメラ番号を知ることになる。走査時にAGVシステ
ムがその下を移動すると思われるカメラ番号のみを通常
ナビゲーシヨンシステムが走査するようにソフトウエア
が最適化される。AGVが一つの視界を去ると、ナビゲー
シヨンシステムはどのカメラを次に走査するかを知る。
AGVがその意図する径路を去る時もしくは非作動とされ
たAGVが作動される時のみ多数のカメラを走査すること
が必要となる。もはや、ナビゲーシヨンシステムは空間
や不要な多数のカメラを走査しないため、その速度はも
はやこのような時間を消費する探索には制限されない。

4. ダイナミツク像処理ウインドが走査に関連しない
光、反射、グレアもしくは誤つたAGLからの光の問題を
解決する。ウインドはAGV自体よりも僅かに大きい処理
領域に対応し、もう１台のAGVが像処理エリアへ侵入す
る可能性を完全に排除する。これにより、付近の物体か
らの反射も排除される。

5. ナビゲーシヨンシステムはどこで特定のAGVを探せ
るか、最終位置更新時にどの方向へAGVが移動している
か、その方位はどうかを知るため、第１図に示すよう
に、そのビーコンが一部阻止されることがあつてもAGV
をナビゲートすることができる。ロボツトアームを搭載
しているかもしくはペイロードの高いAGVは少くとも一
つのビーコンが少くとも50％の時間遮断されるため、こ
れは重要な改善である。

6. 第２図に示すように、１台以上のカメラの視界がノ
ードにおいて重畳する時にナビゲーシヨンシステムは常
に同じカメラを駐車に使用するため、（AGVが結合され
る）機械ノードにおける位置繰返性が改善される。これ
は、所与のノードにドツクする全てのAGVがどのように
機械ノードに接近するかに無関係に同じカメラを使用す
ることを意味する。

本発明の説明に使用する用語 本発明の次の説明には、次のようないくつかのキー用
語が組込まれている。工場座標、“工場マツプ”、ノー
ド、径路セグメント、像処理“ウインド”、個別に識別
可能なAGV及びAGV“状態”。

本発明の物理的動作環境は工場と仮定する。AGVシス
テムが工場内に設置される場合には、システムオペレー
タが任意の物理的マーカを“工場原点”として選定す
る。測定テープや測定装置を使用して、各カメラ、各機
構及び各ノードの位置が決定され、次に“工場マツプ”
としてシステムコンピユータへ入力される。ノードは工
場内の（工場座標における）特定位置である。工場床座
標は、工場原点を（0,0）点として使用した、直交座標
内の位置である。測定単位はフイートである（10進表示
で、10フイート６インチではなく10.5フイート）。

ノードは通常特定カメラの視界の中心にとられるが、
工場内の機械レイアウト及び径路に従つて、１台のカメ
ラで異なるいくつかのノードを観察することができる。
ノードはサービスする各機械、AGVを駐車させる工場内
の各場所（サービスエリア、バツテリ交換所等）、AGV
がルーチンとして方向転換もしくは回転する必要のある
工場内の任意の点に配置される。ノードが定義される
と、それはそれを“見る”ことができるカメラにより識
別される。

径路セグメントは各隣接ノード対を接続する。例え
ば、径路セグメントは開始ノード、終止ノード及び両者
間の全ての“空間”（すなわち非割当スペース）からな
つている。AGVを一つのノードからもう一つのノードへ
向けるのではなく、システムコントローラは２つのノー
ドを接続する径路セグメントをAGVのために“予約”す
る。これにより、システムは衝突及びデツドロツクを防
止することができる。

“ウインド”はコンピユータビジヨンシステムが処理
して光ブロツクを見つけ出すカメラの視界領域である。
これらの光ブロツクはAGVナビゲーシヨンビーコンもし
くは（機械光、反射等の）外部光源を表わす。正確なナ
ビゲーシヨンにはナビゲーシヨンビームの確信のある探
索を必要とするため、外来ブロツブは全て解消しなけれ
ばならない。本発明は所与のAGVに対して定義されるウ
インド内に生じるブロツムのみを処理することにより、
これを達成する。ウインドはAGVを含むのに丁度良い大
きさとされる。

追跡される時、AGVはそのナビゲーシヨンビーコン間
の距離により個別に識別できる。各AGVに対して、その
４つのビーコン中の３つのビーコン間に引かれるコード
により形成される正三角形が４つある。AGVが最初にシ
ステムに導入されると、オペレータはAGVを認識するよ
うにシステムに“教示”する。教示プロセスはAGVをカ
メラの下に駐車させ視覚ナビゲーシヨンシステムのプロ
グラムから返答を催促して各光を識別することである。
このプロセスはAGVのデータベースを生成し、それには
６つの可能なコードの各々の長さと４つの可能な三角形
の各々の周辺が含まれる。この技術により、視覚ナビゲ
ーシヨンシステムはAGVのアイデインテイテイと追跡中
の方位を決定することができる。

クリテイカル探索の進行中に、本発明は付加識別手段
を組入れ、それは目標AGVのみにそのビーコンを照光す
るよう指令することである。

AGVは半自主的であるため、視覚ナビゲーシヨンシス
テムが個別AGVに関して行う任意の判断は、その時AGVが
何をしているかという知識を必要とする。これを容易に
するために、（デツド、クリテイカル、サスピシヤス、
OK、イネーブルド、リセツト等の）多くの可能な状態が
AGVに対して定義される。システムがAGVに尋ねる時、も
しくはシステムコントローラが要求に応じて視覚ナビゲ
ーシヨンシステムへ状態情報を通す時に、メツセージに
はAGVの現在状態を示す“状態ビツト”が含まれる。こ
の技術により、実際に動いている時にAGVを停止するよ
うに指令したり、目標AGVが既に見つかつているのに探
索を続けるような問題が避けられる。

〔実施例〕

第３図、第７図及び第９図に示す実施例は工場を上か
ら観察する下向きテレビジヨンカメラ1,2を使用してい
る。カメラはAGV5,36,37が走行する全ての径路が視界3,
4内に含まれるように配置される。これらのルートに沿
つた（機械や荷役ステーシヨン等の）関心のある点はノ
ードとして示され、ナビゲーシヨンシステムソフトウエ
アにおいて記述が割当てられる。

第４図に示すように、各AGVにはいくつかのナビゲー
シヨンビーコンが具備される。これにより、少くとも２
つ（第４図のアイテム6,7,8,9）が常に見えることが保
証される。

視覚ナビゲーシヨンシステムはAGVナビゲーシヨンビ
ーコンにより形成される面内の物理的距離と工場内の物
理的距離（工場床座標）との間の対応を決定するように
校正される。

第５図に示すように、視覚ナビゲーシヨンシステム10
は、ベースステーシヨンに配置された通信コントローラ
を介して、個別もしくは群として、ベースステーシヨン
11内のシステムコントローラ及び多数のAGV12,13と通信
することができる。ここに記載するシステムのワーキン
グモデルは１〜６台のAGVを同時に制御する。

第６図に示すように、視覚ナビゲーシヨンシステム10
は中央処理ユニツトすなわちビジヨンコントローラ14、
イメージ処理ユニツト15、及びAGV17のナビゲーシヨン
を制御するのに適切なビデオイメージを取得し、処理し
て記憶するのに充分なメモリ16を含んでいる。

許容可能な径路のウエブ18、第17図、がコンピユータ
及び工場空間へ個別の径路セグメントを割当てるプログ
ラムを使用して定義される。この“工場マツプ”が記憶
され通信コントローラ301を介してシステムコントロー
ラ300、第６図、へ送付けされる。視覚ナビゲーシヨン
システム10の要求に応じて、システムコントローラ300
は工場マツプを提供する。各機械19〜23、第７図、は径
路18に沿つたその場所を個別に識別できるようにノード
番号が割当てられる。工場を見下す各カメラの視界は制
限されている。第２図に示すように、時にはカメラ１の
視界３は別のカメラ２の視界４と一部重畳し24、もしく
はいくつかの完全なノードを含む。しかしながら、ドツ
キング繰返性を向上するために各ノードは唯一のカメラ
へ割当てられる。工場マツプはこの全ての情報を含んで
いる。

次の位置の予測法はノード及びカメラ割当の知識に基
いている。第６図に符号300で示すシステムコントロー
ラは、所与のAGVが第８図に示すようにその原点28から
その行先34への道程で通過しなければならないノードを
決定するルーチングプログラムを含んでいる。第９図及
び第10図に示すように、システムコントローラがAGVの
ルートを決定すると、特定AGV36もしくは37に対してノ
ードが予約（短いリストで）される。これにより、衝突
の可能性を最少限としながら径路へのアクセスが最大限
とされる。各ノードリストはユニークである。

例えば、第９図及び第10図に示すように、AGV36の意
図する径路はノードシーケンス38＋39＋40＋41である。
もう１台のAGV37はノードシーケンス43＋42＋40＋44で
定義される径路を予約することができる。システムコン
トローラは一時に１台のみのAGVへ割当てることによ
り、ノード40における衝突の可能性を解決する。従つ
て、１台のAGV36がノード40を通る権利を得ると、他のA
GV37のノード割当リストには最初のAGV36がノード40を
クリアするまでノード43＋42しか含まれない。実際に、
本発明はリスト当り僅か３ノードで使用して成功した。
ノードリスト長の下限はAGVの長さ及びノード間距離に
より決定される。AGVが大きすぎて任意の２つのノード
を同時に占有する場合には、実用的な最小リストサイズ
はリスト当り３ノードである。３ノードは２つの径路セ
グメントを定義し、多くの場合AGVは２ノードを占有す
るのに充分な大きさであるため完全な径路を定義するの
に（最少）２つの径路セグメントを必要とし、従つて２
ノードリストではあいまいな場合がある。

このようなもしくは任意他の閉ループ、サーボ状制御
法を作動させるには、工場床座標内の各AGVの位置を知
ることが重要である。代表的なAGVシステムでは、この
ような知識は工場のある小さな分離された領域（クロス
ワイヤサイト、床上に塗布されたハツシユマーク、もし
くはバーコードマーカ位置等）に限定される。これらの
サイトは物理的に固定されている、すなわち非プログラ
マブルである。このようなシステムでは、２つの広範に
離隔された点（任意に、Ａ点からｎ点）間を走行するに
はAGVは全ての中間点を順次通過しなければならないた
め、真の点間走行は不可能である。ここに記載する発明
はプログラマブル径路を実施してAGVが（前例における
Ａ点からｎ点等の）任意の点から任意他の点へ他の点の
任意シーケンスにより、すなわち（物理的に固定されな
い）プログラマブル径路を介して直接走行できるように
してこの問題を解決する。

第11図に示すように、この能力を与えるために、本発
明は各AGVに対してダイナミツクイメージ処理ウインド4
8を実施し、その処理ウインド内のAGVをプログラマブル
径路に沿つた許容走行ゾーンに対して配置する。

AGVのその径路内の方位によりナビゲーシヨンシステ
ムがAGVを突止めるのに使用するイメージ処理ウインド
の方位、形状及びサイズが決定される。

第11図に示すように、その走行軸上に中心を有しその
走行方向に平行な所与のAGV5に対して、３つの走行ゾー
ン、OKすなわち“リーガル"45とサスピシヤス46とクリ
テイカル47がある。これらのゾーンの外側にある全ての
工場領域は“デツドゾーン”と呼ばれる。米国特許出願
第771,433号に記載されているようなイメージ処理シス
テムはAGVに対するビーコン６〜９のイメージを処理し
て、視覚ナビゲーシヨンシステムがビーコン面48内にビ
ーコンにより形成される対角線の中心49を計算してこの
位置を径路及びそのゾーンの工場マツプの記述と比較す
るようにする。ゾーンのデイメンジヨンはAGVの走行方
向幅50の算出％プラス小さな公差である。AGVの中心がO
Kゾーン45の境界間にある場合には、ナビゲーシヨンシ
ステムはルーチン位置更新を継続する。

AGVの中心がOKゾーンのいずれかの側に沿つたサスピ
シヤスゾーン46内にある場合には、ナビゲーシヨンシス
テムの位置更新はAGVが更新を受信する時にAGVを停止さ
せるデータを含んでいる。

AGVの中心がサスピシヤスゾーンのいずれかの側に沿
つたクリテイカルゾーン47内にある場合には、視覚ナビ
ゲーシヨンシステムの位置更新は、第６図に符号300で
示す、システムコントローラがシステム内の全てのAGV
に停止するように告げるデータを含んでいる。

本発明の一つの利点はAGVの全方向移動を可能とする
ことであるから、イメージ処理ウインド及び走行ゾーン
は共にダイナミツクでなければならない。これは、AGV
が方向転換すなわち“クラビング”（その長軸もしくは
短軸に対してある角度で移動する）する場合に特に重要
である。

本発明はウインドの長軸をAGVの長軸に平行とし且つO
K走行ゾーンの中心線をAGVのヘツデイングに平行とし、
第11図に符号6,7,8,9で示すように、カマービーコンの
イメージにより形成される対角線を通すことによりこれ
らの困難を理解しようとするものである。

ウインドはAGVの形状を保持して（反射、機械光もし
くは誤つたAGVからのビーコン等）の外来光がAGVのイメ
ージの一部として含まれる可能性を排除する。従つて、
（ウインドが円形となる）AGVの回転時以外は、AGVの運
動と無関係にウインドの軸はAGVの軸に平行となる。こ
れらの全方向AGVは、第11図の符号49に示すように、そ
れらの中心周り、AGV上の任意他の点、もしくは工場床
上の任意の点周りに回転することができる。しかしなが
ら説明の便宜上、図示する回転は常に正確なノードにお
けるAGV中心49周りの回転とされる。例えば、第37図に
示す例では、AGVは最初にノードN1で回転し、次に横方
向にノードN2へ移動する。AGVの回転中、イメージ処理
ウインド303は円形として、方位に無関係に全てのナビ
ゲーシヨンビーコンを包囲しなければならない。AGVの
横方向移動中に、イメージ処理ウインド302は矩形とな
つて、第11図の符号48に示すように、機械及び他のAGV
の光を排除しなければならない。

許容走行ゾーンはAGVのヘツデイングに関連しなけれ
ばならない。第11図に示す例は、AGVの縦軸に沿つた簡
単な直線運動を示す。AGVの方向転換すなわちクラビン
グ時に最悪の事態が生じる。このような場合には、走行
ゾーンはAGVもしくはウインド軸に平行とならず、走行
方向に平行とされる。これは、視覚ナビゲーシヨンシス
テムがAGVを探し出してその走行角を計算できるために
可能である。視覚ナビゲーシヨンシステムは許容走行ゾ
ーンを生成する計算にこの走行角を適用する。AGVがそ
の場で回転するかもしくはノード周りで方向転換する
と、イメージ処理ウインドはAGVのビーコン対角中心上
に中心のある、第37図及び第38図に符号303で示す円形
をとり有意光（ビーコン）を含めることに失敗する可能
性を排除する。

図面の判読を明瞭にするために、第36図、第37図及び
第38図のイメージ処理ウインド302,303のサイズは誇張
されている。実際上、それらは、図にジオメトリで示す
ように、AGV自体よりも僅かに大きいに過ぎない。デザ
インのゴールはそれらを出来るだけ小さくし、イメージ
処理アルゴリズムの計算時間が長くなるのを避け、しか
もAGVの運動の不規則性を許容して外来光源を含むほど
にそれらを大きくすることである。

第27図に示すように、AGVの停止後に生じることは、A
GVがその最近の更新に（第24図に“サスピシヤスフラ
グ”として示す）オフコースフラグを含むために停止し
たか、もしくはAGVがシステムコントローラ300から“全
停止”メツセージ236を受信したためかに依存する。最
初の場合には、AGVはオフコースであり、第２の場合に
はそうではない。オンコースであれば、停止したAGVが
システムコントローラから“再開”メツセージを受信
し、停止メツセージの原因となつた問題が解決されると
すぐにその径路上を移動し続ける。オフコースであれ
ば、AGVが“サスピシヤス”ゾーンにあることを視覚ナ
ビゲーシヨンシステムが示したために停止したAGVは、
サスピシヤスビツトセツトの無い一つの位置更新を受信
するまで停止し続ける。次に、AGVは（正規速度となる
前に）さらに４つの位置更新を受信するまで、正規速度
より低速で移動開始する。本技術によりAGVはシステム
性能に逆影響を及ぼすことなく径路へ戻る機会が与えら
れる。４つの更新の選択は幾分任意である。本実施例に
おいて、この期間により効率的動作（短い回復時間間
隔）と安全（短距離）とがうまく妥協される。

ナビゲーシヨンシステムが見つけ出せなくなるほどAG
Vがオフコースとなると、ナビゲーシヨンシステムは影
響されたAGVの割当ノードの知識を使用してどのカメラ
を指令探索に使用するかを決定する。これにより、米国
特許出願第771,459号に記載されているような従来技術
の1/3〜1/4の持続時間の探索が行われる。また、ダイナ
ミツクイメージ処理ウインドがこのような“クリテイカ
ル”探索中に幾分拡張されて、オペレータの介入なしに
システムのAGV回復能力が改善される。

個別AGV識別は４つの要因による、（ａ）．ナビゲー
シヨンシステムは工場マツプ内の各AGVの予期位置への
アクセスを有する、（ｂ）．各AGVのユニークなビーコ
ン構成がナビゲーシヨンシステムへ記述される、
（ｃ）．ナビゲーシヨンシステムは関心あるものを除く
全てのAGVへそのナビゲーシヨンビーコンをオフとする
ように要求できる、（ｄ）．ナビゲーシヨンシステムは
関心あるAGVがそのビーコンを個別にもしくは任意の組
合せでオフオフするよう要求できる。

前記識別要因に対して、（ａ）．ルーチンナビゲーシ
ヨン及び追跡を制御し、（ｂ）.AGVの方向を決定するの
に必要な情報を与え、（ｃ）．さらにナビゲーシヨンシ
ステムが“未確認"AGV（システム開始時の全てのAGV、
もしくは後にコースを離れて迷走するAGV）を見つけ出
すのを助け、（ｄ）．一つもしくは２つのビーコンが検
出されなくても個別のAGVを識別して追跡する能力をナ
ビゲーシヨンシステムへ与える。

制御プログラムの実行 視覚ナビゲーシヨンシステム10はAGVへ周期的位置更
新を与え且つAGVがその径路から迷走しているかをシス
テムコントローラへ知らせることにより、システムコン
トローラコンピユータ300とAGV12,13間のサーボループ
を閉じる。

視覚ナビゲーシヨンシステム10がこれらのことを出来
るためには、AGVの周囲の知識及び何をすべきか（い
つ、どこを探索すべきか）を決定する１組のルールを必
要とする。前記したように、知識ベースは“工場マツ
プ”と呼ばれる。第27図に示すように、探索ルールは制
御プログラム及び視覚ナビゲーシヨンシステムがAGVの
意図する径路を決定する能力に組込まれる。

第12図〜第30図のフロー図は視覚ナビゲーシヨンシス
テムがAGVの位置を決定して報告する方法、AGVのその意
図する径路との関係を決定する方法、及びAGVの走行ゾ
ーン及びイメージ処理ウインドを生成して監視する方法
を示している。

プログラム概要 第12図の概要フロー図は正規動作の完全なシーケンス
を示す。視覚案内システム（第６図の符号10）が始動51
とすると、視覚案内システムは公知の初期状態をとり、
次にベースステーシヨンから工場マツプを要求52とす
る。工場マツプはAGVの動作環境の公知の動作パラメー
タを含んでいる。これには、オーバヘツドカメラの位
置、サービスする機械の工場床位置、及びノードネツト
ワークの完全な記述等のアイテムが含まれる。この情報
が受信され視覚ナビゲーシヨンシステム10が作動準備完
了53とすると、命令を待機していることがベースステー
シヨン11へ知らされる54。

ベースステーシヨンからの指令はＬ点（ブロツク54）
において、視覚ナビゲーシヨンシステムのループへ入
る。追跡指令により視覚ナビゲーシヨンシステムはAGV
を突止めようと試みる55。AGVがコース上にあることが
判ると、視覚ナビゲーシヨンシステムはＥ点等のAGVの
位置を報告し（ブロツク57）、Ｌ点へループバツクして
さに命令を待つ。しかしながら、Ｇ点（ブロツク56）等
においてAGVが見つからなかつたりその位置が疑しい場
合には、視覚ナビゲーシヨンシステムは許容走行ゾーン
に対するAGVの中心位置をチエツクして決定する。ゾー
ンチエツク56により決定されるようにAGVが“回復可
能”であれば、視覚ナビゲーシヨンシステムはAGVの位
置を報告して工場の監視へ戻る。AGVのオンボードコン
トローラは位置報告に利用して57その適切な径路へ戻
る。AGVが遥かにコースから外れておれば、Ｆ点等にお
いて、視覚ナビゲーシヨンシステムはクリテイカル探索
を開始しAGVの位置を突き止めるかもしくは全てのAGVの
運動を停止し、オペレータに安全に問題を決定して修正
する手段を与える。

従つて、正規動作において、視覚ナビゲーシヨンシス
テムは多数の自由移動AGVに対して閉ループ、サーボ状
動作を与える。

工場マツプ 視覚ナビゲーシヨンシステムの動作のクリテイカルな
要因は自由移動AGVが移動する環境の知識である。第13
図に示すように、視覚ナビゲーシヨンシステムはブロツ
ク59においてシステム始動時のベースステーシヨン11を
介してシステムコントローラ300からこの知識を要求す
る。それは、この情報をデータベースレコードの収集と
して、一時に一つずつ60、受信する。情報が受信される
と、レコードタイプに従つて分析及び検証される。レコ
ードが機械を示す場合には62、視覚ナビゲーシヨンシス
テムはその記述を整合ノードと関連ずける。これによ
り、視覚ナビゲーシヨンシステムは、ブロツク65に示す
ように、工場床座標内の所与の位置を所与の機械として
認識することができる。レコードが自由ノードを示す場
合には63（すなわち、機械に割当てられていない）、視
覚ナビゲーシヨンシステムはそれをその記述に関連する
カメラに割当てる。ノードは公知の番号、角度及び割当
てられたカメラ66を有している。ノード番号はメモリ内
の記述を確認するのに使用する単なるタグである。ノー
ドの角度はAGVがノードを訪ねる時に駐車する（工場座
標内の）角度である。これは、AGVが駐車して工場内の
機械をサービスする場所がノードであるために重要であ
る。AGVはある種のマテリアルハンドリング装置を組込
んでいるため、駐車位置及び方位を何とか記述しなけれ
ばならない。それはノード角の関数である。ノードのカ
メラ割当はそのノードのAGVを観察するのに視覚案内シ
ステムがオーバヘツドテレビジヨンカメラのいずれ（唯
一）を使用すべきかを決定する。これは、個別カメラの
視界がしばしば単一ノードよりも大きく且つ工場の多く
の部分で視界を重畳させることが望ましいために重要で
ある。しかしながら、信頼度の高い効率的な動作のため
には、１台のみのカメラへノードを割当てるのがよい。

従つて、視覚ナビゲーシヨンシステムは妥当なノー
ド、角度及びカメラ値に対して到来ノードの記述をチエ
ツクする。値が妥当であれば69、プログラムはレコード
を受信されたものとして肯定応答し、次のレコードのピ
ツクアツプするためにループする。値が妥当でなけれ
ば、ステツプ71等において割当てられたエラー値はゼロ
ではなく、それによりシステムオペレータは問題を決定
してノードを再プログラムすることができる。工場マツ
プストリーム内の最終レコードはマツプの終りレコード
64である。視覚ナビゲーシヨンシステムがこのレコード
を受信すると、利用可能な全てのカメラが少くとも一つ
のノードを割当てられたことを確かめるチエツクを行う
67。到来レコードが不当な値を有するかもしくはノード
を割当てられていない少くとも１台のイネーブルドカメ
ラがある場合には、視覚案内システムがレコードへエラ
ー値を割当てる71。このエラー値は、全工場マツプがロ
ードされた時に潜在する問題を知らせるのに使用され
る。

ビーコン捜出 ナビゲーシヨンビーコンを見つけ出してビーコンイメ
ージのイメージ面位置を工場床座標に変換する方法が許
可された米国特許出願第771,433号に記載されている。
本質的に、コンピユータビジヨンシステムはセントロイ
デイフイケーシヨン、プロツプ探索もしくはコネクテイ
ビテイ分析と呼ばれる技術を使用してイメージ面内のハ
イライトを突き止める。レーザ走査イメージは輝点（ビ
ーコンイメージ）を含み、その中心はイメージ面内で突
き止めることができる。次に、イメージ面座標は工場床
座標に変換され、観察されるビーコンと実際の物理的位
置間の相関を与える。本発明はこのプロセスを使用して
ビーコン及びコーナービーコンにより形成される対角線
の中心を突き止める（３つのビーコンもしくは２つのビ
ーコンと一つの合成ビーコンのイメージにより形成され
る正三角形の斜辺）。対角線の中心はAGVの位置とされ
る。対角線及び他のコードを形成するビーコンがAGVの
ヘツデイングを示す。特記無い場合には、光ブロツク、
ビーコンイメージ、AGVセントロイド、光三角形及びイ
メージ処理については米国特許出願第771,443号に開示
された方法を参照としている。

AGVの位置探索 第14図の符号72に示すように、視覚ナビゲーシヨンシ
ステムがAGVを“追跡”している場合、AGVがシステムの
一部であること及びAGVの光サインを知る。すなわち、
そのナビゲーシヨンビーコンパターンのサイズと形状に
よりAGVを認識するように訓練されている。視覚ナビゲ
ーシヨンシステムは最初にAGVの状態を決定するチエツ
クを行う73。有機数の可能な状態があり、視覚案内シス
テム10はAGVがこれらの状態の一つを有することを単に
知る必要があるだけである。AGVが公知の状態でない場
合、例えば最初にシステムに導入されるかもしくは障害
物の後に隠れた場合、視覚案内システム10は“ライトオ
フ”メツセージ74をシステム内の全てのAGVへ送る。そ
れは、次に目標AGVにその光をオンとするよう告げる7
8。これは、光がオンであることをAGVが視覚ナビゲーシ
ヨンシステムへ知らせるまで継続する79。ステツプ73に
おいてAGVが公知の状態にあれば、システムは最初にAGV
の現在の走行径路を定義し77、（まだオンとされていな
い場合に）AGVにその光をオンとするよう告げる78,79。
次に、システムはAGVを観察する適切なカメラを選定す
る81。（この手順は、第23図に詳示されており、後記す
る。）これによりAGVの光が突き止められると、視覚ナ
ビゲーシヨンシステムは光ブロツブ位置を工場床座標に
変換開始する88。さもなくば、視覚ナビゲーシヨンシス
テムは、（後記する）第29図に示すように、新しいイメ
ージ処理ウインドをセツトしてもう一つのピクチヤーを
取り84、光ブロツブの存在をチエツクする。システムは
AGVを識別するのに少なくとも２つの光ブロツブを必要
とする85。いくつかのAGVは３つのビーコンを有し、他
は４つのビーコンを有している86。ペイロード、マテリ
アルハンドリング機構もしくは工場の障害物は選定オー
バヘツドカメラとAGVのビーコン間のいくつかの視線径
路を阻止することがある。従つて、視覚ナビゲーシヨン
システムはビーコン光ブロツブ数を識別して、第18図に
示すように、AGVの光のいくつかが遮られても継続的に
正確な位置更新を与えることができなければならない。

視覚ナビゲーシヨンシステムが充分な光ブロツブを得
ると、イメージ面座標が工場床座標に変換される88。オ
ーバヘツドカメラとAGVビーコンとの間にはかなりの垂
直距離があることがあるため、オーバヘツドカメラシス
テムに使用される広角レンズにより光学的歪が生じ、工
場床からイメージ面座標へのオフセツトが必要となる。
一組の式により、必要な座標変換が行われる。米国特許
出願第771,433号には変換法が記載されている。

AGVに対して径路が定義されていない場合には、視覚
ナビゲーシヨンシステムは見える光の数をチエツクして
108少くとも３つが見えることを確める、第15図のステ
ツプ111及び第19図のステツプ158。見えるのが３つより
も少い場合には、第15図のステツプ111及び第20図のス
テツプ170で開示されるように、第３の光を合成する。
（前記したように）特定AGVとして一房の光ブロツブを
確信して識別するのに３つの光が必要である。３つの光
が１台のAGVに属さぬことがあるため（AGVが照光機械や
他のAGVを通過する場合）、スリーライトパターンをチ
エツクして（第15図のステツプ113）光により形成され
る三角形が公知のAGVと整合するペリメータを有するか
（Ｐ−セツト）及び直角を含むか（Ｖ−セツト）を決定
する。光セツトがこれらの条件を共に満す場合には、視
覚ナビゲーシヨンシステムは光の位置と角度を計算する
117。第35図は３つのビーコンとAGV角度との間の幾何学
的関係を示す。三角形はAGVの４つのコーナーの任意の
３つにおいてビーコンにより形成することができるた
め、図示するように、AGVのキイに対して常にベースラ
イン（車輛角度）がとられる。第36図は車輛角度と走行
方向（第36図に示す径路セグメント角）との関連法を示
す。AGVの移動中に、制御ソーボループは車輛角度と径
路セグメント角度を平行に維持するように作用する。次
に、第16図に戻つて、AGVの走行角度が定義されると、
計算されたAGV角度が定義されたAGVに対してチエツクさ
れ119、一つの良好なＶ−セツト（チエツク120を通る場
合）としてカウントされる。必要ならば、もう一つの径
路もしくはカメラをチエツクして（符号127及び第22図
のステツプ133から始まる）良好な光セツトを取り出
す。２台のAGVが同時に識別される可能性があるため、
視覚ナビゲーシヨンシステムは直角を含む任意の光セツ
トが１台のAGVに属することを確めるチエツクを行う12
8。２つのスリーライトセツトがイメージされると、３
つの可能性がある。１）．両セツトが同じAGVに属す
る、２）・１セツトが第２のAGVに属する、３）．“エ
キストラ”光は外来である（反射、機械光等多）。付加
光セツトが目標AGVに属するかどうかを検出するため
に、プログラムは各三角形の斜辺の中心を決定し次にこ
れら２つの中心の位置を比較して両者間のオフセツトを
決定する。AGV上のビーコンはAGVにより形成される可能
な全ての正三角形の斜辺の中心が非常に小さな公差円内
に入るように配置される。すなわち、どのスリーライト
セツトが三角形を形成しても、検出される斜辺の中心は
そのAGVに対して可能な全ての三角形について同じであ
る。従つて、ステツプ128において計算された中心間に
著しいオフセツトがあることをプログラムが検出する
と、プログラムは１台以上のAGVを突き止めたことを示
すフラグをセツトする129。さもなくば、良好な角度を
有する光セツトが必要とされる。所望の角度は追跡中に
AGVの“位置ヒストリー”から知ることができる。

AGVの径路定義 ベースステーシヨンが特定AGVを突き止めるよう視覚
ナビゲーシヨンシステムに告げると、システムはAGVの
状態を決定し、径路セグメントカウンタをリセツトし、
AGVを見つけ出すのに使用するカメラを選定する。しか
しながら、最初に径路セグメント及び走行ゾーンを定義
するまで実際にはAGVを探索しない。この径路プランニ
ングによりAGVは視覚ナビゲーシヨンシステムを介した
一種の閉ループ制御を保持しながら自主走行車となるこ
とができる。

視覚ナビゲーシヨンシステムは２つの隣接径路セグメ
ントと３つのノードからなる径路を計画し、セグメント
は中央ノードを共有する。第25図の符号207で開始され
るように、システムは最初にどのセグメントを作るかを
決定しなければならない。それは、ノードの割当ビツト
をチエツクすることによりノードが既に定義されている
かどうかを決定する（ステツプ208及び211）（もし０で
あれば、ノードは定義されておらずプログラムはパラメ
ータをセツトする。０でなければ、ノードは既に定義さ
れており、パラメータは工場マツプ内にある。）プログ
ラムが位置を定義しなければならない場合には、最後に
知つた良好なAGV位置209に基いてパラメータをセツトす
る。

これらのパラメータは次のとおりである。

X1＝最終良好Ｘ Y1＝最終良好Ｙ A1＝最終良好Ａ T1＝Ｒ−Ｍ C1＝最終良好カメラ番号 ここに、Ｒ−Ｍは最初に回転し次に移動することを意
味する。

Ａは車輛角度 Ｙは工場位置のＹ座標 Ｘは工場位置のＸ座標 C1はこのセグメントのカメラ番号 現在のノードが最初でなければ208（すなわち、既に
定義されておれば）、システムはこのノードの位置パラ
メータについて工場マツプをチエツクする。工場マツプ
からのこれらのパラメータは（前に定義されたよう
に）、 位置＝X1,Y1 角度＝A1 システムコントローラからの軌道＝T1 カメラ＝C1 である。

同様に211において、視覚ナビゲーシヨンシステムは
第２のノードのパラメータを決定する（パラメータはサ
ブスクリプトを１から２へ置換すれば、209,210につい
て与えられたものと同様である。）２つの径路ノードの
位置を決定した後208,211、システムはこれら２つのノ
ードに対する車輛角度を比較する214。角度の避が５゜
よりも小さい場合には（任意の直線公差値）、システム
は角度を受入れる215。角度が５゜以上異なる場合には2
14、視覚ナビゲーシヨンシステムはAGV方向転換点（す
なわち、第37図及び第38図の円ノード）を含むセグメン
トを考へ、その場合には方向転換点で生じる事に応じて
異なる走行角をセツトしなければならない。５゜の選択
は幾分任意であり、公差角度が大き過ぎるとシステムの
精度が低下し、公差角度が小さ過ぎるとシステム性能が
低下する（スローダウンする）。実施例は５゜を使用し
て良好な性能を得ている。

一つのノードに２つの軌道が可能であり、AGVは回転
してから移動するか218（Ｒ−Ｍとして定義される）、
もしくは移動してから回転する217（Ｍ−Ｒとして定義
される）。第２の場合、AGVは移動した後回転しないこ
ともある（軌道が同様にＭ−Ｒである第２のノードに到
達する場合、すなわち、AGVが“今回転して後に移動す
る”ノードに達するまで“後に”が延期されたままであ
るように、“今移動して後に回転する”一連のノードが
定義されている場合）。従つて、“軌道”は任意のノー
ドにおいてAGVの運動のタイプ（回転もしくは移動）を
決定するようにセツトもしくはチエツクすることができ
るパラメータである。これもまた、ノードにおいてどの
AGV運動タイプが予期されるかということにイメージ処
理ウインドの形状が依存するため重要なことである。

いずれの場合にも、イメージ処理ウインドの走行方向
幅をセツトするのに関連する走行角度が使用される。第
11図に戻つて、イメージ処理ウインドはその走行方向に
沿つたAGVの全幅50を収容するのに充分な大きさでなけ
ればならない。AGVはその走行方向に従つて異なる幅を
有することができるため、区別は重要であり視覚ナビゲ
ーシヨンシステムは区別できなければならない。

径路セグメント位置及び走行角度がセツトされると21
9、及び第26図の220で開始、視覚ナビゲーシヨンシステ
ムは許容走行ゾーンの公差をセツトする。これらのゾー
ンはAGVが幾分オフコースで移動する径路に沿つた余地
を有し、修正もしくは幾分過剰修正を行い、いずれ適切
なコースへ戻るための“クツシヨン”として作用し、全
て他のAGVや静止物体と衝突したりシステムのクルテイ
カル探索動作を中断しないで行わせる。最適公差はAGV
径路と巧く一致したままとするのに充分小さくAGVを自
主的とするのに充分大きい。AGVが自主的であるほど、
システムの動作は効率的となる。

光公差距離（すなわち、矩型光ウインドサイズ）は径
路セグメント角24及びAGVのサイズ（径路軸のいずれか
の側で径路に沿つたその光の変位）に依存する。視覚ナ
ビゲーシヨンシステムは第36図〜第38図に定義されたジ
オメリーに従つてこれらの公差225〜227を計算する。こ
れらの距離の計算に使用する方法は関連するノードのタ
イプに依存する。第36図〜第38図に示すように、径路セ
グメントに関するAGVの位置のジオメトリはセグメント
の２つのノードの各々においてAGVがやると期待される
ことに依存する。第36図に示す場合において、AGVは各
ノードで直線運動を示すものと期待される。すなわち、
AGVの走行角はどのノードでも変化しない。しかしなが
ら、第37図及び第38図に示すように、AGVがいずれかの
ノードで方向転換しなければならない場合には計算が異
る。

違いは重要である。AGVが直線運動をしている場合に
は（すなわち、その中心周りに回転していない場合に
は）、その唯一可能な“形状”は矩形である。すなわ
ち、矩形イメージ処理ウインドはAGVの長さ及び幅より
も僅かに大きく設定し、しかもAGVのビーコンを全てを
高い確率で含むようにすることができる。しかしながら
AGVがいずれかのノードで方向転換する場合には、その
ノードのイメージ処理ウインドは円型としてしかもビー
コンを含む適当な機会を持たなければならない。

イメージ処理ウインドのデイメンジヨン計算に関連す
る数学は簡単である。関連するジオメトリを第31図〜第
38図に示す。次に第36図に戻つて、大きい矩形を描く破
線は視覚ナビゲーシヨンシステムコンピユータのメモリ
内に存在する“ウインド”の定義された境界を示す。ウ
インドは（ノードもしくはノード間におけるAGVに対す
る）AGVビーコンのイメージ探索のためのコンピユータ
メモリ部を表わす。プログラムは後に定義する数式を使
用してこの処理エリアのデイメンジヨンをセツトし、他
の外来光を含むことなくビーコンの可能な全ての位置プ
ラス小さな公差値（EPSLON）を含むようにする。AGVは
ノード１からノード２へ移動するものとする。第36図は
ノード間の運動が線型であるが完全ではないものと仮定
している（すなわち、AGVの中心は精密に線分N1N2に沿
つては移動しない。）これにより、AGVの代表的な実際
的な運動が厳密に近似される。イメージ処理システムが
ビーコンの位置（AGVのコーナーの小円）を識別且つ計
算できれば、簡単な三角法により第36図〜第38図に示す
他の関係が定義される。（ビーコン、AGV中心及び径路N
1N2により定義される正三角形から）距離D1及びD2を定
義できることが重要である。

第36図を参照として、ビーコンB1及びB2の位置を処理
していくつかの重要な関係が定義される。D1はビーコン
B1から径路セグメントN1N2への垂直距離である。D2はビ
ーコンB2から径路セグメントN1N2への垂直距離である。
P1はB1からAGV中心（ビーコンにより形成される三角形
の斜辺の計算された中心）への平行距離である。P2はB2
からAGV中心への平行距離である。

計算されたAGV中心がノードと精密に一致しておれ
ば、処理ウインド内の全てのAGVビーコンを確実に取り
囲むためにプログラムはウインドのエンドマージンを次
のようにセツトしなければならない。

Ｐ＝max（P1,P2） また、ノードからウインドボーダへの垂直距離は、 Ｄ＝max（D1,D2） 小さな公差を許容するために、（実施例ではおよそ15
2.4mm（６インチ）の）EPSLONがこれらのデイメンジヨ
ンの各々へ加えられる。

同様な計算が各ノードで行われる。基本的に、プログ
ラムのこの部分が径路セグメントから最も遠いビーコン
はどれかを決定し、垂直距離Ｐ及び平行距離Ｄを計算
し、公差EPSLONを加えて所与の２ノード径路セグメント
に対してソフトウエアの境界をメモリ内へ記述する。

イメージ処理システムは（ビーコン等の光ブロツブで
ある）イメージ面内の点と（米国特許出願第771,433号
に記載されている）工場床面内の二次元位置とを１対１
で対応させる変換テーブルを組込むことにより、メモリ
内の位置と物理的世界との間の相関を行う。

次に第37図及び第38図に戻つて、AGVがノード（第37
図のN1及び第38図のN2）で回転する場合をカバーするの
に必要な矩型及び円型イメージ処理ウインドを示す。円
型ウインドは２つの対角ビーコン間の斜辺の半分プラス
EPSLONの２倍の平方根に等しい半径Ｒを有している。こ
れは矩型ウインドに対して前記した公差と半径方向で同
等である。円型ウインドはその回転に無関係に全てのAG
Vを取り囲むのに必要な最少値よりも常に幾分大きくさ
れている。例えば、第37図に示すように、AGVはN1にお
いて回転するように期待される。全てのAGVを確実に囲
い込むために、ウインドはノード周りに少くともビーコ
ン三角形の斜辺の長さの半分の半径の円を含まなければ
ならない。イメージ処理ウインドの“クツシヨン"EPSLO
NによりAGVは回転ノードにおいて充分な余裕が得られ
る。矩型ウインドは直線走行に対して第36図に記載した
ものと同じである。同じことは、他のノードN2における
回転である第38図に示す場合にも言える。従つて、AGV
がノードで回転すると、イメージ処理システムは全ての
回転角において全てのAGVビーコンを捕捉するのに充分
な大きさのイメージ面の円型領域を探索する。

視覚ナビゲーシヨンシステムは任意の種類のノード及
びノード間の全ての走行位置において明瞭な位置更新を
与えることができなければならない。ここに記載する実
施例は所要径路を計算し且つ径路に沿つた全ての点にお
いてこれらの径路に対するAGV位置を測定する手段を提
供する。第14図のステツプ89に示すように、AGVに対す
る径路が定義されると、視覚ナビゲーシヨンシステムは
AGV光径路を探索する91。

適切なカメラの選定 視覚ナビゲーシヨンシステムのセンサはテレビジヨン
カメラである。工場には工場に対して定義された全ての
ノードを観察するのに充分な台数のカメラが配線されて
いる。ノードと同数のカメラは必要ではなく、１台のカ
メラでいくつかのノードを観察する方が良い場合もあ
る。しかしながら、各ノードは少なくとも１台のカメラ
で見えるようにしなければならない。これらのカメラが
工場を観察すると、各々がピクチヤーと呼ばれるラスタ
ー走査イメージを発生する。ピクチヤーは特定時点にお
ける特定視界の“スナツプシヨツト”イメージとしての
性質を有する。ピクチヤーはAGVのナビゲーシヨンビー
コンのイメージを含んでいてもいなくてもよい。ピクチ
ヤーが実際にAGVビーコンを含んでいるかどうかを決定
できる他に、視覚ナビゲーシヨンシステムはどのカメラ
のピクチヤーをコンピユータビジヨンシステムのイメー
ジプロセツサに与えるべきかを決定できなければならな
い。前記したように、工場マツプはどのカメラがどのノ
ードを観察するかという知識を含んでいる。さらに、AG
Vに対して定義される径路はAGVに対してどのノードが定
義されるかという知識を含んでいる。径路は３つの連続
ノードを接続する２つの径路セグメントとして割当てら
れている。従つて、システムは常に特定の移動AGVを観
察する論理的候補である少くとも２台のカメラ（２つの
ノードの中の最初のノードに対するカメラ及び２つのノ
ードの中の第２のノードに対するカメラ）を“知つてい
る”。

次に第23図のステツプ145に戻つて、フロー図は探索
を行うのに適切なカメラを選択する方法を示す。最初
に、システムは目標AGVの状態をチエツクする146。（初
めてシステムに導入されたりリセツト後にイネーブルさ
れる場合のように）状態が未知であれば、視覚ナビゲー
シヨンシステムは（径路に対して定義された）カメラリ
スト内の次のカメラを使用する154。AGVは同じ未知状態
をとつているため、最良の選定はリスト内の次のカメラ
である。第14図に戻つて、AGV光が突き止められるかも
しくはカメラリストが尽きるまでカメラ番号が増分され
る。ステツプ82に示すように、２台のカメラの中の１台
が選定され、“古いカメラ”（前のセグメントのために
使用されたカメラ）もしくは“新しい”カメラ（次のセ
グメントに割当てられるカメラ）である。

“未知の"AGVに対して定義された径路はまだないた
め、システムは“新しい”カメラを選定する。

しかしながら、第23図に示すように、AGVが公知の状
態であれば146、視覚ナビゲーシヨンシステムはノード
１及び２に割当てられたカメラが実際に同じであるかど
うかをチエツクする147。同じであれば、明らかに次の
ピクチヤーに対してカメラを切換える必要はない。同じ
でなければ、視覚ナビゲーシヨンシステムは次のピクチ
ヤーに対してどのカメラを使用するかを判断できなけれ
ばならない。この判断は、最近のピクチヤーに対して使
用したのと同じカメラを使用するか、もしくは（状況に
応じて）別のカメラに変えて行うことができる。

ここで使用するノード番号は任意であり、ノード１が
径路内でノード２の前に来ることを示すにすぎない。第
23図に示すフロー図に対して、 C1＝ノード１に割当てられたカメラ C2＝ノード２に割当てられたカメラ CP＝前のピクチヤーに使用されたカメラ である。

この状態は、AGVが機械として定義されるノードに接
近する場合に重要である。機械における駐車精度（繰返
性）を最大限とするために、走行方向に無関係に同じカ
メラを使用するのが最善である。例えば、AGVは二方向
のいずれからもこのようなノードに接近できるものとす
る。AGVはノードに接近するとカメラにカバーされる。
１台のカメラで両方の接近を観察することができるが、
２台のカメラの視界がノードで重畳することもでき、こ
の場合にはどのカメラを使用すべきかの判断をしなけれ
ばならない。第23図のステツプ152に示すように、両ノ
ードに割当てられるカメラが同じであれば、システムは
ノード１のカメラを探索すべきカメラとして選定する。
同じでなければ、視覚ナビゲーシヨンシステムはどのカ
メラが前のピクチヤーCPに使用されたかをチエツクする
148。最終ピクチヤーに使用されたカメラがノード２の
カメラであつた場合には155、システムは目標AGVが前の
ピクチヤーで見つけ出されたかをチエツクし156、そう
であれば、システムはそのカメラを現在のカメラとして
選定する。

AGVが前のピキチヤーに無かつた場合には156、システ
ムはノード１のカメラ（唯一の他の候補）を選択する。
前のピクチヤーに使用したカメラがノード１のカメラで
あつた場合には148、システムは現在のピクチヤーがこ
のセグメントの最初のものであるかをチエツクする。現
在のピクチヤーが最初でなければ、システムはノード２
のカメラを次のピクチヤーに選定する（AGVがノード１
からノード２へ移動する時にこれが少くとも第２のピク
チヤーであれば、AGVが第１のカメラの視界から第２の
カメラの視界へ移動したという均等以上の機会があるた
め）。しかしながら、現在のピクチヤーがこの径路セグ
メントに対してとられた最初のものであれば（すなわ
ち、第１の径路セグメントをカバーする一連のカメラ内
の最初のカメラと定義されるカメラからピクチヤーが来
る場合）、カメラを切り替える必要はなくシステムはピ
クチヤーを選定して処理する150。

機械ノードにおける駐車精度を改善するために、前記
したように、システムは距離d2が30.48cm（１フイー
ト）よりも短いかどうかを決定する151。この距離は駐
車ノード（すなわち、機械）から目標AGVの最終良好位
置までの距離である。距離チエツクにより、視覚ナビゲ
ーシヨンシステムは駐車AGVがカメラを駐車ノードに割
当てながら常に少くとも一つの駐車機会を有することを
保証できるようになる。例えば、d2が30.48cm（１フイ
ート）よりも長いかぎり、割当てられるカメラ152は前
のピクチヤーに使用されるカメラとなる（AGVが走行し
て、駐車位置へ接近している場合）。しかしながら、d2
が30.48cm（１フイート）よりも短かければ、視覚ナビ
ゲーシヨンシステムは第２のカメラ（次のノード、駐車
ノード、に割当てられるカメラ）へ切り替える157。第
２図は２台のカメラ１及び２の視界3,4が同じノード26
で重畳する場合24に生じることのグラフ表示を示す。ノ
ード26等に接近するAGVは両者にとつて見える場合に、
カメラ１もしくは２により案内することができる。しか
しながら、レンズの歪効果により、ノード26が駐車ノー
ドであれば案内エラーは所要の駐車精度よりも大きくな
ることがある。この問題を最小限とするために、ノード
26に駐車している任意のAGVが同じカメラの案内の元で
常にそこに駐車することを保証する必要がある。従つ
て、ノード26は常に同じカメラ（例えば、カメラ１）に
割当てなければならない。

第23図に示すシーケンスは２台のカメラのどれを現在
のカメラとして選ぶのが良いかを選定する手段である。
ステツプ状繰返しにより、このシーケンスは任意台数の
カメラに使用することができる。実際上、最良の方法は
走査されるカメラの台数を単一径路セグメント内のノー
ド数プラス１に整合させることである。これにより、最
小走査時間で最大走査カバレツジ（２つの径路セグメン
ト）が得られる。

粗処理ウインドサイズ及び位置の決定 視覚ナビゲーシヨンシステムは第29図のステツプ251
に示すようにイメージの制御されたエリア内に生じる光
ブロツブのみを処理することにより機械からの反射及び
光等のスプリアスイメージの処理を避ける。“ウイン
ド”のサイズ及び位置は目標AGV252,253の状態及びイメ
ージ面内の最後に知つた位置（Pcx,Pcy）により決定さ
れる254。視覚ナビゲーシヨンシステムはクリテイカル
探索中に253大きいウインド（全視界）を使用してオフ
コースAGVを突止める機会を向上させるため256これらの
パラメータは重要である。これは、AGVの状態が未知の
場合にも真である（例えば、視覚ナビゲーシヨンシステ
ムがAGVの状態を知らぬ場合には、できるだけ多くのイ
メージを観察してAGVを突止める機会を向上させなけれ
ばならない。） しかしながら、状態が知られていてクリテイカルでな
い場合（サーボループの制御内で正規に移動するような
場合）、イメージ処理に小さな窓が使用される。小さな
ウインドの正確なデイメンジヨンはイメージ歪探索テー
ブル内の値により決定され254、そのインデクスはAGV中
心からカメラの光軸までのX,Y距離（工場座標）であ
る。

WX1＝Pcx−ΔＸ＝Ｘ方向の負オフセツト WX2＝Pcx＋ΔＸ＝Ｘ方向の正オフセツト WY1＝Pcy−ΔＹ＝Ｙ方向の負オフセツト WY2＝Pcy＋ΔＹ＝Ｙ方向の正オフセツト ウインドの定義プロセスは目標AGVが未知の状態にあ
るかクリテイカル状態にあるかの決定252で始まる。

これらいずれの場合にも、視覚ナビゲーシヨンシステ
ムは大きな処理ウインドを選定する256。しかしながら
目標AGVが公知の非クリテイカル状態にあると、視覚ナ
ビゲーシヨンシステムはイメージ面内のAGVの前の位置
に対するイメージ歪率をイメージ歪探索テーブルでチエ
ツクし254、歪効果を許しながら処理ウインドをできる
だけ小さくセツトする。

AGV光の捜出 AGVの運動が許される二種のノードがあるため、ビジ
ヨンシステムは、第17図に示すように、二種の光探索を
解釈する。AGVが方向転換（回転）すると思われる場合
には、径路内の現在のノードは円型と定義され260、視
覚ナビゲーシヨンシステムは光が円型ウインドの境界内
にあるかどうかをチエツクする261。そうであれば、光
は見つかつたものとしてマークされ262、メモリアレイ
にコピーされる263。このプロセスは粗イメージ処理ウ
インド内側の全ての光ブロツブに対して繰返される。ア
レイカウントは（第14図の右下コーナーのステツプ92に
示し、第15図に詳記された）Ｐへ戻り、そこで視覚ナビ
ゲーシヨンシステムは可視光数をチエツクしてAGVを認
識する。しかしながら、AGVが（回転せずに）横方向へ
移動すると思われる場合には、径路内の現在のノードは
矩型と定義され260、視覚ナビゲーシヨンシステムは光
が確かに矩型ウインドの境界内にあることをチエツクす
る266。そうであれば、前と同様に記憶され263、さもな
くば光は（次のノードが円型と定義されている場合）円
型ゾーンの境界内にあるかどうかチエツクされる268。
粗イメージ処理ウインド内の全ての光が処理されるまで
これらのプロセスは繰返される。

充分な可視光のチエツク 視界ナビゲーシヨンシステムのイメージ処理ソフトウ
エハは光源を分離して、その位置を処理アルゴリズムに
より識別されるブロツブのセントロイドとして定義す
る。

前記したように、AGVはそのビーコンの３つにより形
成される三角形により定義される（第34図）。AGVの位
置は次のように定義される。コーナービーコンとして識
別された２つの光源により形成される対角線の中心の工
場床座標、径路セグメント（２つのノード間の線）を形
成する線からのAGV中心の垂直距離、及びAGV中心の平行
距離（径路軸に平行な線に沿つた径路セグメントの終端
までのAGVの直線距離）。従つてAGVの位置と方位を決定
するのに３つの光を必要とする。

実際上、３つの所要ビーコンの中の少くとも一つはさ
えぎられる。見えることのできる２つビーコンが視覚ナ
ビゲーシヨンシステムにより認識可能なコードを形成す
る。第32図に示すように、このようなコードがいくつか
ある。視覚ナビゲーシヨンシステムが確信なしにAGVの
位置を報告する場合には、コード番号（11−16）が重要
である。後記するように、（他がさえぎられている場合
の第３光の合成）この状況はビーコンがさえぎられる場
合に生じやすい。

可視光線数の決定 ここに記載するシステム内には２種のAGVがあるため
（一方は４光線、他方は３光線）、第15図及び第18図に
示すように、ナビゲーシヨンシステムはどのタイプのAG
Vを探すかを決定する109,110,93,94。次に第18図のステ
ツプ95等において、目標AGVが４つのビーコンを有する
場合に少くとも一つの光が見えるかどうかチエツクされ
る。光が発見されない場合には、もう一つのカメラや径
路セグメントで光を探索すべきかどうかがチエツクされ
る99（第22図に詳示する）。視覚ナビゲーシヨンシステ
ムが一つの光しか“見えない”場合には、AGVへメツセ
ージを送つてその現在の光構成の唯一の光のみをオンと
する96。次にそれを識別するか100もしくはそのAGVの光
を全てテストする98まで、（前記し且つ米国特許出願第
771,433号に開示されたイメージ処理法を使用して）こ
の光を“見る”。究極的に光が発見されない場合99、第
22図のステツプ133においてもう一つのカメラや径路セ
グメントの使用を決定するかどうかがチエツクされる。
視覚ナビゲーシヨンシステムが第18図のステツプ100等
において一つの光を識別すると、第４の光を捜し出そう
と試みる101。光が発見されると102、光カウントが増分
され次の追跡サイクルに対する新しい光構成へ変更され
る103。光カウントが２に達すると、AGV識別がトリガー
される105,107。

光クラスタリング 前記したように、視覚ナビゲーシヨンシステムはAGV
の対角線上の反対コーナーに配置されたビーコンに対応
する２つの光ブロツブを通る仮想線の中心としてAGVの
位置を識別する。３つよりも多くの光が捕捉されると、
視覚ナビゲーシヨンシステムは光を“クラスタリング”
することにより状況を簡単化し（第19図のステツプ15
8）追跡に使用する３つの光の最良セツトを形成する。
これを行うために、１組の３つの光を選定してこれらの
光により形成される三角形の周辺を計算する161。ステ
ツプ160において、 である。

視覚ナビゲーシヨンシステムはこのような３つの光の
組合せを全てチエツクし、各々を前の組と比較してどの
組が予測値の±10％以内の差を与えるかを決定する。10
％の値は実施例において良好な性能を与えるために任意
に選定される。ステツプ162において、 Ｐ＝このAGVの教示された周辺 Ｐの10％＝広角レンズ歪による公差 である。

この範囲内に入る組が選定され163、良好な光三角形
周辺が見つかつたかどうかを決定するルーチンへ光選定
が通され165、第15図のステツプ113に示す周辺チエツク
ルーチンへ戻される。

他が遮られている場合の第３光の合成 AGVが大きなペイロードを運んでいる場合やロボツト
等のマテリアンハンドリング機構が搭載されている場合
には、一つ以上のビーコンが遮られて視覚ナビゲーシヨ
ンシステムのオーバヘツドカメラに見えない可能性があ
る。第20図に示すように、三角形を形成する３つの光の
必要性は必要に応じて第３の光を合成して満される17
0。２つの光しか見えない場合には、視覚ナビゲーシヨ
ンシステムは２つの可視光により形成されるコードの長
さを計算し171、AGVの光三角形の辺との最も近い整合を
見つけ出し172、メモリ内の探索テーブルを使用して適
切な内接角176、変位177及びコード角オフセツトを選定
する178。次にシステムは第３の光の２つの候補を計算
する179。

視覚ナビゲーシヨンシステムは定義されたAGV角等式
に基ずく183真のコード角と引き出されたコード角との
間の最良の整合に基いて第３の光位置の候補を選定する
（第21図のステツプ185）。第35図に示すように、光位
置及び（真及び推定）AGV角は次のように定義できる。

Canx1＝light1x＋〔DISP^＊CosA〕 Cany1＝light1y＋〔DISP^＊SinA〕 Canx2＝light2x−〔DISP^＊CosA〕 Cany2＝light2y−〔DISP^＊SinA〕 True_Chord_Angle＝ANGT＋Veh_Angle ここで、ANGTはVeh_Angleに対するベクトル（光１、
光２）の角度、 Veh_Angleはこの径路リンクの車輛走行角である。

このように選定される３つの光のセツトにより、第15
図のステツプ113においてAGVの識別に使用する、良好な
周辺セツトが得られる、第21図のステツプ189。

第21図のステツプ182等において真のコード角が定義
されていない場合には、イメージ処理システムは可能な
光対を結ぶコードを計算する。２つの光しか見えない場
合には、第35図に示すように、視覚ナビゲーシヨンシス
テムは第３の光の２つの候補を“作り出す”。候補の位
置が報告され“公知な良好な”コードを表わすコード番
号に示性数がセツトされる。

示性数は視覚ナビゲーシヨンシステム位置更新の確実
性の単なる測定値である。示性数が“00"であれば、視
覚ナビゲーシヨンシステムの計算は確かである。視覚ナ
ビゲーシヨンシステムがAGVに対して３つの光を発見で
きず選定された第３の合成光が任意である（“確信”で
きない）場合には、AGVの位置を計算するのに使用する
コード番号へ示性数をセツトして不確実性を示す。

第32図に可能な全ての妥当なコード番号（11〜16）及
びAGVとの関係を示す。第30図のフロー図に示すよう
に、自主AGVコントローラは示性数が“00"でない場合に
視覚ナビゲーシヨンシステムの光の選択は確実でないこ
とを認識する275。このような場合、AGVのオンボードコ
ントローラ（第６図の符号17）は視覚ナビゲーシヨンシ
ステムが論理的選択を行つたかどうかを判断する276〜2
84。AGVの判断はそのメモリユニツト内の位置ヒストリ
に基いている。例えば、視覚案内システム10が前の位置
におけるAGV角278とは異なる90゜よりも大きいAGV角を
与える候補の選択を報告すると277、AGVコントローラ17
は視覚案内システム10が誤つたと考えることができる。
AGVコントローラ17が視覚案内システムの選択を無視す
ると、前のデータレコニング位置からのデータに基いて
角度及び位置を調整する。

３つの状態が可能である。最初に、視覚ナビゲーシヨ
ンシステムはその位置更新が確かであることをAGVに告
げ、AGVは更新を受け取る（ステツプ275（イエス））。

第２の場合には、視覚ナビゲーシヨンシステムが示性
数にコード番号を示す（ステツプ276（イエス））、そ
れによりAGVコントローラは視覚位置更新を修正する。
いずれの場合にも、AGVは適切な位置調整及びもしくは
時間同期化を進める281。実際にAGV位置及び時間同期化
を調整するサーボループ部はAGV（各AGV）に搭載されて
いる。これらのプロセスの詳細情報は米国特許出願第77
1,432号に含まれている。

第３の場合、AGVコントローラにより受信される更新
は（示性数に対する）不当なコード番号を含んでいる。
この場合（ステツプ276（ノー））、AGVコントローラは
位置更新を拒絶し282、運動を停止し283、エラーを告げ
283、システムコントローラからの命令を待つ284。

別のカメラや径路セグメントを探索できるかの決定 視覚ナビゲーシヨンシステムが動作開始すると、ベー
スステーシヨンから工場マツプのコピーを要求する。こ
のマツプにはどのオーバヘツドカメラに経路内のどのノ
ードが関連するかという知識が含まれる。動作中に、視
覚ナビゲーシヨンシステムはノードに対すAGVの位置を
知る。従つて、AGVが公知の状態にあれば（第22図のス
テツプ134）、視覚ナビゲーシヨンシステムはAGVを観察
するのにどのカメラを使用すべきかを知る。AGVが公知
の状態にない場合には137、システムはエラーメツセー
ジを戻すか138もしくは次のイネーブルされたカメラを
選定することができる136。また、現在AGVが視界に入つ
たり視界を去る可能性もあり、この場合には視覚ナビゲ
ーシヨンシステムは現在の径路セグメントに沿つた次の
カメラを選定する136。最終の可能性はAGVが現在の径路
セグメントを去ることであり135、この場合には視覚ナ
ビゲーシヨンシステムはエラーメツセージを戻すか140
もしくは次に探索すべき径路セグメントを選定する14
1。

径路ゾーンに対するAGV位置のチエツク 視覚ナビゲーシヨンシステムは工場床及びAGV径路内
の許容走行ゾーンに対する目標AGVの位置を決定する、
第12図のステツプ56及び第24図のステツプ193。走行ゾ
ーンによりAGVは物理的な径路案内やワイヤ無しで自主
作動することができ、しかも意図する径路から迷走開始
するAGVを停止させる制御及び安全性が与えられる。

目標AGVがオンコースであるかどうかを決定する第１
のステツプはAGVの中心と走行路間の距離（オフセツトD
ist）を計算することである194。この距離が判ると、リ
ーガルゾーンの幅（Dist EPSOK）と比較され195AGVがリ
ーガルゾーンにあるかどうかが決定される。AGVがリー
ガルゾーンにあり且つシステムがAGVのクリテイカル探
索を行つていない場合196には、視覚ナビゲーシヨンシ
ステムはAGVに関するアクシヨンはとらない200。目標AG
Vがオフコースであり且つ意図する径路に戻つたばかり
であれば、視覚ナビゲーシヨンシステムはAGVがオンコ
ースであることをシステムコントローラに告げ197、シ
ステムコントローラは他の全てのAGVの走行を再開する
ことができる198。これにより、クリテイカル探索モー
ドもクリアされる199。

目標AGVがリーガルゾーンの外側にあることが判ると1
95、視覚ナビゲーシヨンシステムはそれがサスピシヤス
ゾーン内にあるかどうかをチエツクする201。そうでな
ければ、制御プログラムはクリテイカル探索を開始す
る、第27図のステツプ229。目標AGVがサスピシヤスゾー
ン（Dist EPSLON）内にあれば201、２つの可能性があ
る、AGVは初めてサスピシヤスゾーンにあるか、もしく
はそれに続くものかである。初めてであれば、AGVはま
だクリテイカル探索をトリガーしていない可能性があ
り、この場合にはナビゲーシヨンシステムはサスピシヤ
スゾーンフラグを立てて206追跡を再開する。しかしな
がら、クリテイカル探索が進行中であれば204、視覚ナ
ビゲーシヨンシステムは進む前に疑しいことをAGVに報
告する205。これはAGVがいずれの方向、すなわちリーガ
ルゾーン（復帰）もしくはリーガルゾーンから離れる方
向、にも行けるために重要である。サスピシヤスゾーン
へ行つた後に続くチエツクにおいて、AGVがリーガルゾ
ーンもしくはクリテイカルゾーンに入るまで、視覚ナビ
ゲーシヨンシステムはAGV位置を報告し続ける。

この閉ループ径路チエツク及び位置報告シーケンスに
より、AGVとの物理的な接続なしに多数のAGVのサーボ状
制御が行われる。サーボループの一部は光学的であり
（第３図にアイテム1,2として示すAGVビーコンを監視す
るオーバヘツドカメラ）、一部は電気的であり（第６図
に示す制御ハードウエア）、一部は通信である（第５図
の符号5,6に示すワイヤレスIRトランシーバ、及びメツ
セージスイツチヤ）。制御プログラムは従来のサーボシ
ステム内のワイヤと類似のものを提供し、サーボループ
のさまざまな素子を相互に“接続する”。

AGVの位置更新 ステツプ241において目標AGVの位置が判ると（第28図
参照）、視覚ナビゲーシヨンシステムは位置が確かであ
るかどうかに応じて示性数を与える242。前記したよう
に、示性数を“00"にセツトすることはこの位置が確か
であることを示す243。示性数をコード番号（妥当な番
号は11〜16）にセツトすると、この位置は２つの候補の
中の一つを任意に選択したものであることがAGVに知ら
され（第20図のステツプ179）、従つてAGVのオンボード
コントローラはその位置ヒストリー及びコード番号に基
いてその位置基準を再調整しなければならない。第35図
は第３の光に対して可能な２つの位置のいずれかにより
AGVの方位を記述できる場合を示す。光１及び２間に形
成されるコードは判つているが、第３の光は見えない。
従つて、視覚ナビゲーシヨンシステムは推定される第３
の光の２つの候補位置（CAND1,CAND2）を“知る”。AGV
のオンボードコントローラは２つの候補のいずれが最良
であるかを決定する。

位置ヒストリーはAGV上に搭載されたメモリユニツト
内に記憶された、AGVの位置及び方位のレコードであ
る。視覚ナビゲーシヨンシステムがAGVへ“不確実な”
位置を報告すると、２つの可能性がある、すなわち位置
が正しいか誤つているかである。視覚ナビゲーシヨンシ
ステムがその位置更新を一つのコードに基ずくよう強要
されるために位置更新が不確実である場合には、２つの
可能性がある、すなわち走行角が前の走行角と一致する
か（小さな公差内で）、もしくは走行角がおよそ180゜
オフであるかである。“不確実”として報告された位置
を使用するかどうかを判断するのは視覚ナビゲーシヨン
システムではなくAGVのオンボードコントローラであ
る。

示性数の他に、AGVが初めてサスピシヤスゾーン内に
あるか（第28図のステツプ245）もしくは新しいカメラ
の視界内に入ると249、視覚ナビゲーシヨンシステムは
サスピシヤスビツトをセツトするか246もしくは新カメ
ラビツトをセツトする250。次に、ナビゲーシヨンシス
テムはAGVの位置、角度、示性数及び撮影される時間を
報告する247。

クリテイカル探索（GAVがオフパスの場合） AGVが意図する径路から迷走すると（第27図のステツ
プ229）、視覚ナビゲーシヨンシステムは許容走行ゾー
ンに対する（ビーコンにより定義される）AGV中心位置
を認めることによりエラーを検出する。AGV中心がサス
ピシヤスゾーンに入ると、視覚ナビゲーシヨンシステム
の位置更新はその一つの更新に対してのみセツトされた
“サスピシヤスビツト”を含む。これにより、視覚ナビ
ゲーシヨンシステムがそれをサスピシヤスゾーンにある
ものとして識別することがAGVのオンボードコントロー
ラに知らされる。サスピシヤスビツトをセツトすると、
AGVのオンボートコントローラはそのタイマーを視覚ナ
ビゲーシヨンシステムと強制的に再同期化させて、後の
位置更新の正確な修正を確保する。視覚ナビゲーシヨン
システムはAGVの走行修正は行わない。替りに、視覚ナ
ビゲーシヨンシステムは（工場床座標内の）その現在位
置、その現在の走行角及び更新ピクチヤーをとつた時間
を周期的に各AGVへ報告する。AGVのオンボートコントロ
ーラはこの情報を記憶して現在の更新を前のものと比較
することができる。次にオンボートナビゲーシヨンプロ
グラムは位置変化を駆動ホイールエンコーダからのデー
タと比較して必要な修正の角度及び大きさを決定する。
正規動作においては、これらの修正は小さい。

しかしながら、AGVが“クリテイカルとなる”と（第2
7図のステツプ230）、視覚ナビゲーシヨンシステムはク
リテイカル探索モードを開始する。この点231以降は、
２つの可能性がある、AGVが意図する径路から遥かに迷
走していて視覚ナビゲーシヨンシステムは既にクリテイ
カルモードでそれを探索しているか237、もしくは現在
の位置更新はAGVが初めて“クリテイカル”と呼ばれる
のに充分なオフコースと認められた232ものかである。
後者の場合、視覚ナビゲーシヨンシステムは位置更新ル
ープを通る新しいクリテイカル探索を開始する。新しい
（広い）サスピシヤスゾーンが計算され234、それによ
りAGVルームは視覚ナビゲーシヨンシステムにより停止
されることなくそれ自体のエラー修正を試みることがで
きる。AGVがオフコースであることがシステムコントロ
ーラに知らされる235。次に、システムコントローラは
全停止メツセージを他のAGVへ送つて衝突や人身事故を
防止する。次に、視覚ナビゲーシヨンシステムは“見失
つた"AGVの探索を継続するベースステーシヨンからの
“イネーブル”指令をチエツクする233。

AGVが既に“クリテイカル”であり且つ“サスピシヤ
ス”ではない場合には、視覚ナビゲーシヨンシステムは
現在位置がAGVがオフコースとなつて以来の最初の更新
であるかどうかをチエツクする231。最初であれば、視
覚ナビゲーシヨンシステムはAGVが“デツドゾーン”に
入つたことをシステムコントローラに告げ232、ベース
ステーシヨンからの任意の指令をチエツクする233。シ
ステムコントローラ、視覚ナビゲーシヨンシステム及び
AGV制御プログラクは共に作動して、前記したようにAGV
が回復できるようにする。しかしながらAGVが一度以上
クリテイカルであり且つ現在位置更新においてもクリテ
イカルのままであれば、視覚ナビゲーシヨンシステムは
ベースステーシヨンを介してシステムコントローラへ制
御を戻すか237,233もしくはクリテイカルゾーンの新し
い限界を計算して239、それを各方向に76.2mm（３イン
チ）だけ拡張しAGVがもう一度自己回復できるようにす
る。

いずれの場合にも、AGVが数回回復試行した後にデツ
ドゾーンへ入りつつあると、システムコントローラはAG
Vが手助けを必要としていることをオペレータインター
フエイスを介して操作者に知らせる。

以上の説明に関して更に以下の項を開示する。

（１）．少くとも１台のAGVと、 複数個のノードと、 前記AGVを観察するための各ノードに関連するカメラ
と、 前記カメラの一つにより形成されるイメージから前記
AGVの位置を発生するナビゲーシヨンシステム、 とを具備し、 前記ナビゲーシヨンシステムはAGVマツプ及び前記AGV
に対する計画された運動スケジユールの知識を有し、こ
のような情報を使用してその視界内で前記AGVを見つけ
出すことができるカメラを予測して選定する、 視覚ナビゲーションシステム。

（２）．第（１）項において、さらに、 前記ナビゲーシヨンシステムにより各AGVをユニーク
に識別するための各AGVに関連するユニークに識別可能
な視覚パターン、 を有する視覚ナビゲーシヨンシステム。

（３）．第２項において、視覚パターンは、 各AGV上に搭載された複数のランプ、 を具備する視覚ナビゲーシヨンシステム。

（４）．第（１）項において、 前記ナビゲーシヨンシステムは常にそのノードに関連
する同じカメラを使用して所与のノードに近いAGVの運
動を追跡する、 ナビゲーシヨンシステム。

（５）.AGVのナビゲーシヨンシステム法において、 （ａ）．各ノードがユニークな位置に割当てられるよ
うに複数のノードをAGVのルートに沿つた位置に割当
て、 （ｂ）．そのノードもしくはその付近においてAGVを
観察するために各ノードの近くにカメラを配置し、 （ｃ）.AGVルートマツプ及びそのAGVに対する計画さ
れた運動スケジユールを使用して、その視界内で前記AG
Vが見つけ出されるカメラを予測且つ選定し、 （ｄ）．前記選定カメラを使用して前記AGVの識別可
能部のイメージを形成し、 （ｅ）．前記イメージから前記AGVのＸ−Ｙ位置を決
定する、 ことからなるAGVナビゲーテイング法。

（６）．第（５）項において、 ステツプ（ｃ）及び（ｅ）はコンピユータにより実施
される、 AGVナビゲーテイング法。

（７）．第（６）項において、さらに、 前記ルートマツプ及び前記スケジユールをコンピユー
タメモリ内に記憶する、 ことからなるAGVナビゲーティング法。

（８）．第（５）項において、さらに、 ユニークなカメラをノードに関連ずけ、 そのノードもしくはその付近で前記AGVを観察する時
にそのユニークなカメラを使用する、 ことからなるAGVナビゲーテイング法。

（９）．第（６）項において、さらに、 前記選定カメラの視界のデジタル表面をランダムアク
セスメモリ内に記憶する、 ことからなるAGVナビゲーテイング法。

（10）．第（９）項において、さらに、 前記GAVについてウインドを形成し、 前記イメージに対する前記ウインド内のデータのみを
探索する、 ことからなるAGVナビゲーテイング法。

（11）可視ナビゲーシヨンシステムが移動ロボツト等の
多数の自動案内車輛（AGV）へ絶対位置情報を与える。
ビーコン具備AGVがオーバヘツドテレビジヨンカメラに
見える光を発する。ビーコンは、ビジヨンシステムが多
数のAGVの位置を取得し、測定し、報告できるように配
置される。システムコントローラには、視覚ナビゲーシ
ヨンシステムからの周期的位置更新をデツドレコニング
することによりナビゲートするAGVの許容走行径路のプ
ログラマブル“工場マツプ”、すなわち知識ベース、が
組込まれている。視覚ナビゲーシヨンシステムはAGVが
その指令された径路から迷走する場合に自主AGV及びシ
ステムコントローラに知らせる。システムエレメント内
のコンピユータコントロールの組合せにより、迷走AGV
を停止させ回復させる手段が提供される。ナビゲーシヨ
ンシステムはAGVの正規走行、オフコース修正、“見失
つた"AGVの探索、及び回復の視覚監視を行う。こうし
て、閉ループ、サーボ状動作を行う。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボツトアームやペイロードがAGV上のナビゲ
ーシヨンビーコンを不明瞭にする様子を示す図、第２図
は異なるカメラの視界の重畳及びノード割当を使用して
この重量を処理する方法を示す図、第３図はノードに接
近するAGVを観察するナビゲーシヨンシステムのオーバ
ヘツドカメラを示す、代表的な工場設定に使用する本発
明を表わす図、第４図はナビゲーシヨンシステムにより
観察されるナビゲーシヨンビーコンを示す、AGVの図、
第５図はナビゲーシヨンシステムの略機能図、第６図は
ナビゲーシヨンシステムの電気的及び電子的要素を示す
ブロツク図、第７図はAGV径路及びサービスする自立機
械を示す、本発明を設置した工場床プランを示す図、第
８図はノード、ノードリスト及びカメラ番号割当を径路
及びAGVの物理的リアリテイに関連ずける方法を表わす
図、第９図はノードリスト及び径路監視に基ずく衝突回
避法を示す図、第10図は可能な競合（衝突）ノードを示
す、第９図の２台のAGWのノードリストを表わす図、第1
1図はAGVのサイズ及び方位に関連するダイナミツクウイ
ンドを示す、許容移動ゾーンを有する径路内のAGVのオ
ーバヘツト図、第12図は視覚ナビゲーシヨンシステムの
全体実行フローを示すフロー図、第13図は視覚ナビゲー
シヨンシステムがAGV動作環境の知識、“工場マツプ”
を要求して得るのに使用する方法を示すフロー図、第14
図は視覚ナビゲーシヨンシステムがAGVを見つけ出して
その位置を固定するのに使用する方法を示すフロー図、
第15図はAGVの位置を決定するのに充分なナビゲーシヨ
ンビーコンが見られるかどうかを決定するのに視覚ナビ
ゲーシヨンシステムが使用する方法を示すフロー図、第
16図はナビゲーシヨンシステムがその光構成からのAGV
の移動角を決定する方法を示すフロー図、第17図は一つ
のAGVナビゲーシヨンビーコンを認識するのに視覚ナビ
ゲーシヨンシステムが使用する方法を示すフロー図、第
18図は可視ナビゲーシヨンビーコン数をチエツクするの
に視覚ナビゲーシヨンシステムが使用する方法を示すフ
ロー図、第19図は３つ以上のビーコンが見える場合に、
ナビゲーシヨンビーコン光ブロツブ群を房にするのに視
覚ナビゲーシヨンシステムが使用する方法を示すフロー
図、第20図は一つ以上のビーコンがブロツクされるため
２つのビーコンしか見えない場合に、第３のナビゲーシ
ヨンビーコン光ブロツブを合成するのに視覚ナビゲーシ
ヨンシステムが使用する方法を示すフロー図、第21図は
２つのビーコンしか見えない場合に、第３のAGVナビゲ
ーシヨン光ブロツブのための２つの最良の候補を選ぶの
に視覚ナビゲーシヨンシステムが使用する方法を示すフ
ロー図、第22図はAGVの探索にどのカメラを使用するか
を決定するのに視覚ナビゲーシヨンシステムが使用する
方法を示すフロー図、第23図は画像処理に適切なカメラ
を選定するのに視覚ナビゲーシヨンシステムが使用する
方法を示すフロー図、第24図は径路セグメント内の許容
走行ゾーンに対するAGVの位置をチエツクするのに視覚
ナビゲーシヨンシステムが使用する方法を示すフロー
図、第25図は走行径路セグメントを定義するのに視覚ナ
ビゲーシヨンシステムが使用する方法を示すフロー図、
第26図は第25図の構成を示す図、第27図はAGVが“見失
なわれた”と報告された時に、AGVのクリテイカル探索
を行うのに視覚ナビゲーシヨンシステムが使用する方法
を示すフロー図、第28図はAGVの位置を更新するのに視
覚ナビゲーシヨンシステムが使用する方法を示すフロー
図、第29図はイメージ処理ウインドの適切なサイズと位
置をセツトするのに視覚ナビゲーシヨンシステムが使用
する方法を示すフロー図、第30図はAGVの位置がはつき
りしないことを視覚ナビゲーシヨンシステムが示す場合
に、AGVコントローラが視覚ナビゲーシヨンシステムの
位置更新に応答する方法を示すフロー図、第31図はAGV
の実際の径路から走行ゾーンへの垂直距離測定法を示す
図、第32図はAGVの光により形成できる全てのコード及
びこれらのコードが個別AGVに対応する有意測定値を示
す方法を示す図、第33図は２つの終端ノードを含む一つ
の径路セグメントに対するAGVの許容走行ゾーンを示す
図、第34図は視覚ナビゲーシヨンシステムが観察する代
表的な光三角形を示す図、第35図は一つ以上の光が遮断
されたAGVが、一つの特定光対は見えるが第３の光は可
能な２つの（候補）位置で合成されて見える様子を示す
図、第36図はAGVがいずれのノードでも回転することな
く一つのノードからもう一つのノードへ移動する時に、
視覚ナビゲーシヨンシステムのイメージ処理ウインド内
におけるAGVの幾何学的関係を示す図、第37図はAGVが第
１のノードで回転して一つのノードからもう一つのノー
ドへ移動する場合に、視覚ナビゲーシヨンシステムのイ
メージ処理ウインド内におけるAGVの幾何学的関係を示
す図、第38図はAGVが第２のノードで回転して一つのノ
ードからもう一つのノードへ移動する場合の、視覚ナビ
ゲーシヨンシステムのイメージ処理ウインド内における
AGVの幾何学的関係を示す図である。 参照符号の説明 1,2……テレビジヨンカメラ、5,12,13,17,36,37……AG
V、６〜９……ナビゲーシヨンビーコン、10……視覚ナ
ビゲーシヨンシステム、11……ベースステーシヨン、14
……ビジヨンコントローラ、15……イメージ処理ユニツ
ト、16……メモリ、19〜23……機械、285……オペレー
タインターフエイス、300……システムコントローラ、3
01……通信コントローラ

フロントページの続き (72)発明者 チュアン ― フ リン アメリカ合衆国マサチューセッツ州ウエ ストボロ，チェスナット ストリート 35 (72)発明者 フェン ― ラン フアング アメリカ合衆国テキサス州リチャードソ ン，イー．スプリング バレー 1325 (72)発明者 ジョン ピー．ウイリストン アメリカ合衆国テキサス州プラノ，エル ドラド ドライブ 4533 (72)発明者 ハラドン ジェイ．ライス アメリカ合衆国テキサス州プラノ，リバ ープール ドライブ2049 (72)発明者 トーマス ジェイ．ドッティ アメリカ合衆国テキサス州ダラス，クリ ークスパン ドライブ 12338 (56)参考文献 特開 昭62−229306（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05D 1/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少くとも１台のAGVと、 複数個のノードと、 前記AGVを観察するための各ノードに関連するカメラ
   と、 前記カメラの一つにより形成されるイメージから前記AG
   Vの位置を発生するナビゲーションシステム、 とを具備し、 前記ナビゲーションシステムはAGVマップ及び前記AGVに
   対する計画された運動スケジュールの知識を有し、この
   ような情報を使用してその視界内で前記AGVを見つけ出
   すことができるカメラを予測して選定する、 視覚ナビゲーションシステム。
2. 【請求項２】AGVのナビゲーティング法において、 （ａ） 各ノードが他と異る所定の位置に割当てられる
   ように複数のノードをAGVのルートに沿った位置に割当
   て、 （ｂ） そのノードもしくはその付近においてAGVを観
   察するために各ノードの近くにカメラを配置し、 （ｃ） AGVルートマップ及びそのAGVに対する計画され
   た運動スケジュールを使用して、その視界内で前記AGV
   が見つけ出されるカメラを予測且つ選定し、 （ｄ） 前記選定カメラを使用して前記AGVの識別可能
   部のイメージを形成し、 （ｅ） 前記イメージから前記AGVのＸ−Ｙ位置を決定
   する、 ことからなるAGVナビゲーティング法。