JP3745472B2 - 自走車、自律誘導装置、および自動搬送装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自律走行を行う自走車、自律誘導装置、および自動搬送装置に関する。
例えば、ビル建設現場における建設資材搬送作業の自動化に適し、特に水平搬送プロセスの自動化に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の装置としては、例えば三菱重工技報Vol.29 No5 P.424〜P.427に紹介されているようなものがある。この文献には、荷取り、水平搬送、荷降しと搬送プロセス全般に渡って記述されているが、ここでは水平搬送プロセスに注目して従来の自動化技術を分析する。図１１は上記文献掲載の自走台車の内、水平搬送機能を中心に抜き出し簡略化した自走台車を示す図である。図１１において、1は自走台車、２は無線機、３は走行トレースセンサ、４は作業フロアーの床面に貼られた走行テープである。図１２は従来の自動化された水平搬送の運用形態図である。図中１、２は図１１と同じである。５は作業フロアーの柱、６は垂直搬送用の仮設エレベータ、７は作業フロアー、８は作業フロアーに設けられた搬送経路、９は工事用器材等の障害物、１０は自走台車の走行の障害となる段差、１１は窓用ガラス等の障害物、１２は床面に配設されている床開口、１３は壁用軽量コンクリート板等の障害物、１４は搬送対象の資材、１５は自走台車１を制御するためのコンピュータ、１６は自走台車１に制御信号を送るための無線器、１７はコンピュータ１５の出力を表示するＣＲＴ、１８はコンピュータ１５への入力をするためのテンキー、１９はコンピュータ１５、無線機１６、ＣＲＴ１７、テンキー１８を一体化した制御コンソールであり、これは通常地上階の制御室等に設置される。図１３は制御部の構成を示すブロック図である。図中１、２、１５〜１９は図１２と同じである。
【０００３】
次に図１２の運用形態図及び図１３のブロック図により運用について説明する。仮設エレベータ６で作業フロアー７へと垂直搬送された資材は、エレベータ前にて作業員により自走台車１の荷台へ荷積みされる。荷が積載された自走台車１はコンピュータ１５の指示に従って荷を降ろす位置まで、図１１記載の走行テープ４に誘導されて移動する。移動する際には走行テープ4からの光の反射を図１１記載の走行トレースセンサ３で検知し、自走台車１の走行テープ４からの逸脱状況を判断する。その逸脱量に応じて左右の車輪をステアリング制御することで逸脱を修正し、床面に貼られた走行テープに沿って走行する。
【０００４】
地上階に設置された制御コンソール１９内のコンピュータ１５からの指令は無線機１６で自走台車1に送られる。又、逆に自走台車１からも必要な信号が無線機２及び無線機１６を介してコンピュータ１５に送られる。コンピュータ１５には事前に各階フロアーのレイアウトや、荷積み込み場や荷降し場等の位置を登録しておく。コンピュータ１５はテンキー１８からの搬走指令入力にしたがって、必要のつど記憶情報をとりだし、入力と照らし合わせて自走台車1の運行を制御する。自走台車１からの荷積みあるいは荷降ろし状況データや作業完了データなどはＣＲＴ１７上に表示される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の装置は以上のように構成されているため、自走台車誘導用の走行テープ4が必須のものである。ところが、ビル建設現場の床面を施工する際には走行テープを外す必要があり、ビル建設現場の仕上げ工程のうち、限られた工程にしか使えないという課題があった。さらにまた、自走台車は走行テープ上しか追従走行出来ないため、荷積み及び荷降ろし作業場所が走行テープ貼り付けルートに限定されるという拘束があり、搬送計画立案に際し柔軟性に欠けるという課題もあった。この結果作業フロアー自体が作業行程に応じて刻一刻と変化するビル建設現場の仕上げ行程では、自走台車の利用効率が上がらないという問題点があった。
【０００６】
また、ある地点に複数個の資材を並べて置きたい際にも、特別な経路設定や繁雑なプログラミングが必要であり、手間がかかるという課題があった。
【０００７】
また、建設現場では搬送される資材自身の発生する粉塵や、外部から資材搬入の際に付着する泥等により走行テープが汚れて見えなくなり、自走台車が誤作動したり、制御不能になるという課題があった。
【０００８】
このような従来例の一つの改善策として、当出願人が先に出願した特願平８ー３９２１６があるが、この発明は従来例に対する別の改善策を提案するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明による自走車は、経路変更動作または停止動作を実行する自走車であって、前記自走車の走行経路上に配置されて前記自走車の次動作を実行するための指示情報を有する複数の標識のうち、少なくとも一つの標識の画像を取り込むための撮像器と、前記撮像器の取り込んだ前記画像中における複数の標識の像の中から、前記自走車より最短距離にある標識の像の一つを検出するとともに、前記検出された標識の像の有する次動作を実行するための指示情報を識別する画像処理器と、前記画像処理器の識別した指示情報に基づいて、前記自走車の動作変更を制御する制御器とを備えたものである。
また、この発明による自走車自律誘導装置は、経路変更動作または停止動作を実行する自走車と、前記自走車を誘導する経路上に配置され、前記自走車の次動作を実行するための指示情報を有する移設可能な複数の標識と、前記自走車に搭載されて、前記複数の標識のうち少なくとも一つの標識の画像を取り込むための撮像器と、前記撮像器の取り込んだ前記画像における複数の標識の像の中から、前記自走車より最短距離にある標識の像の一つを検出するとともに、前記検出された標識の像の有する次動作を実行するための指示情報を識別する画像処理器と、前記画像処理器の識別した指示情報に基づいて、前記自走車の動作変更を制御する制御器とを備えたものである。
また、この発明による自動搬送装置は、立て看板方式の標識を作業フロアーの経路上の旋回地点や荷降ろし地点等に配置し、自走台車上の撮像器によりこの標識を撮像し、画像処理により抽出、追尾、認識することで、標識記載の指示に従って経路を自律的に設定し自走台車を制御するものである。
【００１０】
また、第２の発明による自動搬走装置は、資材を保持するフォーク前方に光電スイッチを設け、荷降ろしの際に床に置いてある資材の検知を行い、特別なプログラミングや標識追加無しに、複数個の資材の並べ置きを実現するものである。
【００１１】
また、第３の発明による自動搬走装置は、近赤外線の光（波長約８５０nm）を発するストロボと、可視光カットフィルタをズームレンズに付与することにより、粉塵が舞う劣悪な環境の中でも標識の認識率を高めることができ、自走台車の誤作動を防ぐものである。
【００１２】
また、第４の発明による自動搬走装置は、自走台車の慣性系の角度を実施形態１のジャイロの代わりに、フラックスゲートコンパス（磁気方位センサ）を用いて検出することで、実施形態１と全く同様に自走台車を制御するものである。
【００１３】
また、第５の発明による自動搬走装置は、自走台車から標識までの距離を実施形態１のレーザレーダの代わりに、ミリ波レーダを用いて検出することで、実施形態１と全く同様に自走台車を制御するものである。
【００１４】
また、第６の発明による自動搬走装置は、自走台車から標識までの距離を実施形態１のレーザレーダの代わりに赤外線距離センサを用いて検出することで、実施形態１と全く同様に自走台車を制御するものである。
【００１５】
また、第７の発明による自動搬走装置は、自走台車から標識までの距離を実施形態１のレーザレーダの代わりに、超音波距離センサを用いて検出することで、実施形態１と全く同様に自走台車を制御するものである。
【００１６】
また、第８の発明による自動搬走装置は、自走台車の電源を実施形態１のバッテリの代わりに、発動発電機を用いて電力を供給することで、実施形態１と全く同様に自走台車を制御するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す自動搬送車と標識の外観図である。１の自走台車は従来のものと同じである。２０は標識までの距離に応じて焦点距離を合わせ、かつ画面中の標識の大きさがいつも同じになるように画角を変化させるズームレンズ,２１は標識を撮像する撮像器、２２は撮像器のズームレンズと同じ覆域を持つストロボ、２３はズームレンズの横方向と同じ覆域を持つレーザレーダ、２４は制御コンピュータや画像処理器等の電子機器を一体化した自律化ユニット、２５は自走台車後方に取りつけられ、上下に移動することで資材の保持、資材の荷降ろしを行うフォーク、２６はシステムの起動・停止指令の入力を行う操作盤、２７は搬送経路上の曲がり角や方向転換のための切り返し地点や荷降ろし地点に設けられ、自走台車に動作指示を行う標識である。図２は図１の自動搬送車のブロック図と搬送経路を示す標識を示した図である。図２において、１及び２０〜２７は図１と同じである。２８は撮像器からの画像信号を基に標識の抽出・認識処理を行う画像処理器、２９は車体の慣性系の角度を検出するジャイロ、３０は制御コンピュータ、３１は車体の駆動部及び制御コンピュータ、センサ等に電力を供給するバッテリ、３２は制御コンピュータからの旋回角度指令信号４２に応じて旋回駆動部へ電力を供給する電力増幅器、３３は撮像器とストロボ、レーザレーダを旋回させる旋回駆動部、３４はズームレンズ制御信号、３５は撮像器からのビデオ信号、３６は撮像タイミングとストロボ発光タイミングをとるためのストロボ同期信号、３７はレーザレーダで計測した標識までの距離信号、３８は標識認識結果及び画像中心から標識中心までの距離（画素数）、３９はシステムの起動・停止指令信号、４０は慣性系の角度信号、４１はバッテリから供給される電力、４２は制御コンピュータで演算される旋回角度指令信号,４３は電力増幅器３２で旋回角度指令信号４２を増幅した旋回駆動信号、４４は自走台車の前進・後進及び旋回を行う自走台車制御信号である。
【００１８】
図３は実施の形態１に係わる自動搬送の運用形態図で、１及び５〜１４は従来と同様である。２４、２７は図２と同じである。まず最初に作業員が仮設エレベータ６の前から荷物や柱あるいは床開口などの障害物を回避して搬送目的地まで到達する搬送経路を計画する。次にこの搬送経路に従って、曲がり角毎に方向転換する方向や次の動作を示す標識２７を設置する。なお、標識２７は図２記載の撮像器２１の視野の縦方向の中心に標識の絵の中心が来るような高さに設置するものとする。
【００１９】
図４は搬送経路の具体例である。以下図４の搬送経路の具体例を基に動作について説明する。１、６、８、１３、１４、２７は図３と同じである。自走台車は仮設エレベータ6の前において待機している。仮設エレベータ６に載せられて資材が作業階に上げられると、作業員が自走台車１に近づき、自走台車１を手動により操作してエレベータ内の資材をフォーク２５の上に搭載する。次に仮設エレベータ６前方に設置された最初の標識に自走台車１を指向させた後、自走台車１上の操作盤２６により、自動搬送モードに切り替える。
【００２０】
自走台車１は進行方向前方の標識の捜索を開始し、最初の標識である第１の左折（往路）標識２７b１を視野に捕えると、後述の標識抽出・認識方式により背景から標識を抽出し、標識を画像追尾しながら前進することで標識に接近する。ある設定距離に近ずいたところで、認識した結果により左に９０度旋回する。旋回後ただちに進行方向前方の標識の捜索を開始し、第２の左折（往路）標識２７b２を捕える。第２の左折（往路）標識２７b２を画像追尾することで標識に接近したところで、再度左に９０度旋回する。旋回後ただちに進行方向前方の左切り返し標識２７dを捕え、接近後一度停止する。停止後、図２記載の制御コンピュータ３０から１８０度に相当する旋回角度指令信号４２を出力し、電力増幅器３２を経て旋回駆動部を１８０度旋回させ、撮像器２１、ストロボ２２及びレーザレーダ２３を後方（フォーク２５がある側）に向ける。その後、後進状態（図１のフォーク２５を前にして進む状態。）で左に９０度旋回を行う。旋回後、後進状態のままで直進しながら標識の捜索を行い、荷降ろし標識２７eを捕えると、ある設定距離に近ずいたところで停止し、資材を搭載したフォーク２５を作動して、資材の荷降ろしを行う。荷降ろし後は後進を止め、旋回駆動部をー１８０度旋回させ撮像器２１、ストロボ２２及びレーザレーダ２３を前方に向けた後、前進を開始し、第１の右折（復路）標識２７g１を捕える。第１の右折（復路）標識２７g１に従って右折後、第２の右折（復路）標識２７g２を捕える。第２の右折（復路）標識２７g２に従って右折後、第３の右折（復路）標識２７g３を捕え、右折後停止標識２７fを捕える。ある設定距離に近ずいたところで停止標識２７fに従い停止する。停止後仮設エレベータ６付近で待っていた作業員が自走台車１上の操作盤２６により、手動モードに切り替えることで自動搬送モードを終了する。以後手動によるエレベータ前での資材の荷取と、自動搬送を繰り返すことにより資材搬送を実行する。
【００２１】
以下において上記動作を実現するための作動シーケンスについて、制御コンピュータ３０の演算を中心に詳述する。
【００２２】
図５は制御コンピュータ３０の動作を示すフローチャートである。ステップ４５にてルーチンが開始されると、先ずステップ４６にてズームレンズ20の画角を広角に設定する。次にステップ４７において、レーザレーダ２３を用いて自走台車１から標識２７までの距離を計測し、ズームレンズ２０の焦点距離を上記距離計測結果に合わせる。ステップ４８においては、ズームレンズ２０の画角並びに焦点距離が目標値に十分近づいた時点で、ストロボ２２の点灯と同期して、撮像器２１によって画像を取り込む。同時にステップ４９において、ジャイロ２９による自走台車１の進路方向角計測結果をold_gyroとして記録する。続いて、ステップ５０において、取り込んだ画像に対して、画像処理器２８を用いて標識２７の外枠をテンプレートとした濃淡テンプレートマッチング処理を実施し、標識２７の中心位置を計算する。
【００２３】
図６は標識２７の外枠をテンプレートとした濃淡テンプレートマッチング処理を示すものである。また、図7は標識２７の外枠テンプレートを示すものである。以下図６及び図７に基づき、標識２７の外枠テンプレートマッチング処理を説明する。
【００２４】
図7に示すように、予め標識２７の外枠のみを抽出した外枠テンプレートを小さいものから大きいものまで十分な数用意する。外枠テンプレートにおいては、中央部分は任意であるものとし、画像との照合は実施しない。図６は、撮像器２１による取込画像を示したものである。画像中左よりに標識２７の像が存在する。上記画像に対して、図７の大きい外枠テンプレートから順番に、画像中に存在するテンプレートと一致する部分画像を探索する。一致した部分画像の中心からの変位（画素数）xより、自走台車１から標識２７までの角度thetaが計算される。画像の全水平画素数をx_all、ズームレンズ２０の画角をzoom_angle とすると、標識２７までの角度thetaは数１で与えられる。
【００２５】
【数１】
【００２６】
図５のステップ５１において、ジャイロ２９による計測結果が、上記計算結果theta とステップ４９において記録した自走台車１の進路方向角old_gyoro の和と等しくなるように、自走台車１の操舵角を制御する。上記操作によって、撮像器２１の画面上では標識２７が中央に来る。続いてステップ５２において、自走台車１に対する標識２７の角度thetaの方向に存在する物体までの距離をレーザレーダ２３によって計測する。ズームレンズ２０の焦点距離を上記計測距離に合わせる。ステップ５３においては、撮像器２１の画面中の標識２７の大きさが予め定めた値となるようにズームレンズ２０の画角を合わせる。標識の水平方向長さをwide、画面中での標識２７の目標サイズ（画素数）をsize、自走台車１から標識２７までの距離をlengthとしたときの、ズームレンズ２０の画角zoomは数２で与えられる。
【００２７】
【数２】
【００２８】
図５のステップ５４においては、ズームレンズ２０の画角並びに焦点距離が目標値に十分近づいた時点で、ストロボ２２の点灯と同期して、撮像器２１によって画像を取り込む。同時にステップ５５において、ジャイロ２９による自走台車１の進路方向角計測結果をold_gyroとして記録しておく。続いて、ステップ５６において、取り込んだ画像に対して、画像処理器２８を用いて標識２７の濃淡テンプレートマッチング処理を実施して、標識２７の中心位置を計算する。図８(a)、図８(b)は標識２７の濃淡テンプレートマッチング処理を示すものである。以下図８(a)、図８(b)に基づき、標識２６のテンプレートマッチング処理を説明する。
【００２９】
図８(a)は撮像器２１による取込画像を示すものであり、図８(b)は図８(a)と照合する標識２７の絵柄を示すものである。標識２７aは右折（往路）、２７bは左折（往路）、２７ｃは右切り返し、２７ｄは左切り返し、２７eは荷降ろし、２７ｆは停止、２７ｇは右折（復路）、２７ｈは左折（復路）を示す標識である。同一の通路を往路と復路で共通して使用する場合に、標識認識における錯誤を防止するために、往路と復路での右折及び左折の標識を別々に設ける。撮像器２１による取込画像中においては、図5におけるステップ５３の処理によって、標識２７は予め定められた大きさになっている。取込画像中において、予め用意された標識テンプレートと一致する部分画像を探索する。一致した部分画像の中心からの変位（画素数）xより、ステップ５０におけるものと同様の計算により。自走台車１１から標識２７までの角度thetaを計算する。また、標識が２７aから２７ｈのいずれであるかを判別する。
【００３０】
図５のステップ５７においては、自走台車１から標識２７までの距離と、予め設定した値との大小を判定する。距離が既定値より短い場合には、ステップ５８に進む。距離が規定値より長い場合には、ステップ５１に戻り、以下処理を継続する。ステップ５８においては、標識の判別結果に基づいて進路変更等の処理を実施する。続いて、ステップ５９においては、標識の種類を判定し、標識が停止である場合には、ステップ６０に進んで全ての処理を終了する。標識が停止以外の場合には、ステップ４６に戻り、以下一連の処理を継続する。制御コンピュータ３０は自動搬送モード中は以上の動作を繰り返すので、常に目標経路上に設置された標識に従って自動で目的地まで移動し、荷降ろしを行い、また自動で作業開始点に戻る。
【００３１】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２を示す自動搬送車のブロック図と搬送経路を示す標識を示した図である。６１は資材を保持するフォーク前方に設けた光電スイッチである。
資材を荷降ろし場に降ろす際に、荷降ろし標識の前に図４のように複数個の資材を並べて置きたい場合がある。図９はその場合の解決策の一つで、自走台車のフォーク前方に光電スイッチを設け、荷降ろし標識２７eを基準とした荷降ろし位置に近ずく前に光電スイッチ６１が前方に置かれた資材を検出した場合は、無条件に荷降ろし動作を実施するものとする。この結果、プログラムの変更無しに複数個の荷降ろしが可能となる。他の動作は実施の形態１と全く同じである。
【００３２】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３を示す自動搬送車のブロック図と搬送経路を示す標識を示した図である。６２は近赤外光（波長約８５０nm）を透過し、可視光をカットする可視光カットフィルタであり、６３は光が来た方向にその光を反射する再帰型の反射シートにより図柄を描いた反射シート付標識であり、６４は近赤外光ストロボである。
撮像器２１により標識６３の撮像を行う際に、画像取り込みと同期して近赤外光ストロボ６４（波長約８５０nm）を反射シート付標識６３に照射する。標識に貼った再帰型の反射シートは建設現場にある他の器材や資材に比べて光の反射率が高いため、標識だけを明るく撮像でき、画像S/Nを高めることができる。この結果、標識認識率を高めることができ、誤動作を少なくできる。
また建設現場に漂う塵芥等は、可視光に比べ近赤外光（波長約８５０nm）における光の反射率が可視光に比べて低いため、塵芥等による誤動作も少なくできる。また、近赤外光（波長約８５０nm）は人間の目には見えないため、暗い建設現場において他の作業者の目を眩惑することもなく照射が可能である。他の動作は実施の形態１と全く同じである。
【００３３】
実施の形態４．
実施の形態１記載のジャイロの代わりにフラックスゲートコンパス（磁気方位センサ）を搭載してもジャイロと全く等価であるため、実施の形態１と全く同じように制御できる。
【００３４】
実施の形態５．
実施の形態１記載のレーザレーダの代わりにミリ波レーダを搭載してもレーザレーダと全く等価であるため、実施の形態１と全く同じように制御できる。
【００３５】
実施の形態６．
実施の形態１記載のレーザレーダの代わりに赤外線距離センサを搭載してもレーザレーダと全く等価であるため、実施の形態１と全く同じように制御できる。
【００３６】
実施の形態７．
実施の形態１記載のレーザレーダの代わりに超音波距離センサを搭載してもレーザレーダと全く等価であるため、実施の形態１と全く同じように制御できる。
【００３７】
実施の形態８．
実施の形態１記載のバッテリの代わりに発動発電機を搭載してもバッテリと全く等価であるため、実施の形態１と全く同じように制御できる。
【００３８】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００３９】
この発明によれば、走行経路上に配置された標識の有する動作指示情報によって、自走車を誘導することができるので、自律的に自走車の走行を制御することができる。この結果、経路設定・変更及び動作シーケンスプログラミングが標識の移動と種類変更だけで済み、経路変更を効率的に、かつ容易に行うことができる。
また、人間にもすぐわかる抽象画で動作指示を表現した標識を、移設が楽な立て看板にして、作業フロア−の経路上の旋回地点や荷降ろし地点等に配置し、これを自走台車上の撮像器により撮像、画像処理することで、標識記載の動作指示を認識できるので、自律的に自走台車を制御することができる。この結果、経路設定・変更及び動作シーケンスプログラミングが標識の移動と種類変更だけで済み、経路変更、荷降ろし個数変更等が頻繁に必要な建設現場の仕上げ工程においても、資材搬送効率を高められるという効果がある。
【００４０】
また、第２の発明によれば、荷降ろしの際にフォーク前方に取りつけた光電スイッチで、床に置いてある資材の検知ができるので、特別なプログラミングや標識追加無しに、複数個の資材の並べ置きを実現できるという効果がある。
【００４１】
また、第３の発明によれば、近赤外光を発するストロボと、可視光カットフィルタを付与したズームレンズと、再帰型の反射シートにより標識画像のS/Nを向上させられるので、建設現場の塵芥等による誤動作を少なくできるという効果がある。
【００４２】
また、第３〜第８の発明によれば、使用する用途（建設現場の広さ、運用時間等）に応じてコストパフォーマンス良く、第１の発明と全く同じ効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による自動搬送車と標識の外観図を示すものである。
【図２】 この発明の実施の形態１による自動搬送車のブロック図と標識を示したものである。
【図３】 この発明の実施の形態１に係わる自動搬送車の運用形態図である。
【図４】 この発明の実施の形態１に係わる搬送経路の例である。
【図５】 この発明の形態１による制御コンピュータのアルゴリズムを示す図である。
【図６】 この発明の形態１による標識外枠テンプレートマッチング処理を示す図である。
【図７】 この発明の形態１による外枠テンプレートを示す図である。
【図８】 この発明の形態１による標識テンプレートマッチング処理を示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態２による自動搬送車のブロック図と標識を示したものである。
【図１０】 この発明の実施の形態３による自動搬送車のブロック図と標識を示したものである。
【図１１】 従来の自動搬送車と走行テープの外観図を示すものである。
【図１２】 従来の自動搬送の運用形態図である。
【図１３】 従来の自動搬送装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 自走台車
２ 無線機
３ 走行トレースセンサ
４ 走行テープ
５ 柱
６ 仮設エレベータ
７ 作業フロアー
８ 搬送経路
９ 工事用器材等の障害物
１０ 段差
１１ 窓用ガラス等の障害物
１２ 床開口
１３ 壁用軽量コンクリート板等の障害物
１４ 搬送対象の資材
１５ コンピュータ
１６ 無線器
１７ ＣＲＴ
１８ テンキー
１９ 制御コンソール
２０ ズームレンズ
２１ 撮像器
２２ ストロボ
２３ レーザレーダ
２４ 自律化ユニット
２５ フォーク
２６ 操作盤
２７ 標識
２８ 画像処理器
２９ ジャイロ
３０ 制御コンピュータ
３１ バッテリ
３２ 電力増幅器
３３ 旋回駆動部
３４ ズームレンズ制御信号
３５ ビデオ信号
３６ ストロボ同期信号
３７ 標識までの距離信号
３８ 標識認識結果及び画像中心から標識中心までの距離
３９ 起動・停止指令信号
４０ 慣性系の角度信号
４１ 電力
４２ 旋回角度指令信号
４３ 旋回駆動信号
４４ 自走台車制御信号
６１ 光電スイッチ
６２ 可視光カットフィルタ
６３ 反射シート付標識
６４ 近赤外光ストロボ
【発明の属する技術分野】
この発明は、自律走行を行う自走車、自律誘導装置、および自動搬送装置に関する。
例えば、ビル建設現場における建設資材搬送作業の自動化に適し、特に水平搬送プロセスの自動化に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の装置としては、例えば三菱重工技報Vol.29 No5 P.424〜P.427に紹介されているようなものがある。この文献には、荷取り、水平搬送、荷降しと搬送プロセス全般に渡って記述されているが、ここでは水平搬送プロセスに注目して従来の自動化技術を分析する。図１１は上記文献掲載の自走台車の内、水平搬送機能を中心に抜き出し簡略化した自走台車を示す図である。図１１において、1は自走台車、２は無線機、３は走行トレースセンサ、４は作業フロアーの床面に貼られた走行テープである。図１２は従来の自動化された水平搬送の運用形態図である。図中１、２は図１１と同じである。５は作業フロアーの柱、６は垂直搬送用の仮設エレベータ、７は作業フロアー、８は作業フロアーに設けられた搬送経路、９は工事用器材等の障害物、１０は自走台車の走行の障害となる段差、１１は窓用ガラス等の障害物、１２は床面に配設されている床開口、１３は壁用軽量コンクリート板等の障害物、１４は搬送対象の資材、１５は自走台車１を制御するためのコンピュータ、１６は自走台車１に制御信号を送るための無線器、１７はコンピュータ１５の出力を表示するＣＲＴ、１８はコンピュータ１５への入力をするためのテンキー、１９はコンピュータ１５、無線機１６、ＣＲＴ１７、テンキー１８を一体化した制御コンソールであり、これは通常地上階の制御室等に設置される。図１３は制御部の構成を示すブロック図である。図中１、２、１５〜１９は図１２と同じである。
【０００３】
次に図１２の運用形態図及び図１３のブロック図により運用について説明する。仮設エレベータ６で作業フロアー７へと垂直搬送された資材は、エレベータ前にて作業員により自走台車１の荷台へ荷積みされる。荷が積載された自走台車１はコンピュータ１５の指示に従って荷を降ろす位置まで、図１１記載の走行テープ４に誘導されて移動する。移動する際には走行テープ4からの光の反射を図１１記載の走行トレースセンサ３で検知し、自走台車１の走行テープ４からの逸脱状況を判断する。その逸脱量に応じて左右の車輪をステアリング制御することで逸脱を修正し、床面に貼られた走行テープに沿って走行する。
【０００４】
地上階に設置された制御コンソール１９内のコンピュータ１５からの指令は無線機１６で自走台車1に送られる。又、逆に自走台車１からも必要な信号が無線機２及び無線機１６を介してコンピュータ１５に送られる。コンピュータ１５には事前に各階フロアーのレイアウトや、荷積み込み場や荷降し場等の位置を登録しておく。コンピュータ１５はテンキー１８からの搬走指令入力にしたがって、必要のつど記憶情報をとりだし、入力と照らし合わせて自走台車1の運行を制御する。自走台車１からの荷積みあるいは荷降ろし状況データや作業完了データなどはＣＲＴ１７上に表示される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の装置は以上のように構成されているため、自走台車誘導用の走行テープ4が必須のものである。ところが、ビル建設現場の床面を施工する際には走行テープを外す必要があり、ビル建設現場の仕上げ工程のうち、限られた工程にしか使えないという課題があった。さらにまた、自走台車は走行テープ上しか追従走行出来ないため、荷積み及び荷降ろし作業場所が走行テープ貼り付けルートに限定されるという拘束があり、搬送計画立案に際し柔軟性に欠けるという課題もあった。この結果作業フロアー自体が作業行程に応じて刻一刻と変化するビル建設現場の仕上げ行程では、自走台車の利用効率が上がらないという問題点があった。
【０００６】
また、ある地点に複数個の資材を並べて置きたい際にも、特別な経路設定や繁雑なプログラミングが必要であり、手間がかかるという課題があった。
【０００７】
また、建設現場では搬送される資材自身の発生する粉塵や、外部から資材搬入の際に付着する泥等により走行テープが汚れて見えなくなり、自走台車が誤作動したり、制御不能になるという課題があった。
【０００８】
このような従来例の一つの改善策として、当出願人が先に出願した特願平８ー３９２１６があるが、この発明は従来例に対する別の改善策を提案するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明による自走車は、経路変更動作または停止動作を実行する自走車であって、前記自走車の走行経路上に配置されて前記自走車の次動作を実行するための指示情報を有する複数の標識のうち、少なくとも一つの標識の画像を取り込むための撮像器と、前記撮像器の取り込んだ前記画像中における複数の標識の像の中から、前記自走車より最短距離にある標識の像の一つを検出するとともに、前記検出された標識の像の有する次動作を実行するための指示情報を識別する画像処理器と、前記画像処理器の識別した指示情報に基づいて、前記自走車の動作変更を制御する制御器とを備えたものである。
また、この発明による自走車自律誘導装置は、経路変更動作または停止動作を実行する自走車と、前記自走車を誘導する経路上に配置され、前記自走車の次動作を実行するための指示情報を有する移設可能な複数の標識と、前記自走車に搭載されて、前記複数の標識のうち少なくとも一つの標識の画像を取り込むための撮像器と、前記撮像器の取り込んだ前記画像における複数の標識の像の中から、前記自走車より最短距離にある標識の像の一つを検出するとともに、前記検出された標識の像の有する次動作を実行するための指示情報を識別する画像処理器と、前記画像処理器の識別した指示情報に基づいて、前記自走車の動作変更を制御する制御器とを備えたものである。
また、この発明による自動搬送装置は、立て看板方式の標識を作業フロアーの経路上の旋回地点や荷降ろし地点等に配置し、自走台車上の撮像器によりこの標識を撮像し、画像処理により抽出、追尾、認識することで、標識記載の指示に従って経路を自律的に設定し自走台車を制御するものである。
【００１０】
また、第２の発明による自動搬走装置は、資材を保持するフォーク前方に光電スイッチを設け、荷降ろしの際に床に置いてある資材の検知を行い、特別なプログラミングや標識追加無しに、複数個の資材の並べ置きを実現するものである。
【００１１】
また、第３の発明による自動搬走装置は、近赤外線の光（波長約８５０nm）を発するストロボと、可視光カットフィルタをズームレンズに付与することにより、粉塵が舞う劣悪な環境の中でも標識の認識率を高めることができ、自走台車の誤作動を防ぐものである。
【００１２】
また、第４の発明による自動搬走装置は、自走台車の慣性系の角度を実施形態１のジャイロの代わりに、フラックスゲートコンパス（磁気方位センサ）を用いて検出することで、実施形態１と全く同様に自走台車を制御するものである。
【００１３】
また、第５の発明による自動搬走装置は、自走台車から標識までの距離を実施形態１のレーザレーダの代わりに、ミリ波レーダを用いて検出することで、実施形態１と全く同様に自走台車を制御するものである。
【００１４】
また、第６の発明による自動搬走装置は、自走台車から標識までの距離を実施形態１のレーザレーダの代わりに赤外線距離センサを用いて検出することで、実施形態１と全く同様に自走台車を制御するものである。
【００１５】
また、第７の発明による自動搬走装置は、自走台車から標識までの距離を実施形態１のレーザレーダの代わりに、超音波距離センサを用いて検出することで、実施形態１と全く同様に自走台車を制御するものである。
【００１６】
また、第８の発明による自動搬走装置は、自走台車の電源を実施形態１のバッテリの代わりに、発動発電機を用いて電力を供給することで、実施形態１と全く同様に自走台車を制御するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す自動搬送車と標識の外観図である。１の自走台車は従来のものと同じである。２０は標識までの距離に応じて焦点距離を合わせ、かつ画面中の標識の大きさがいつも同じになるように画角を変化させるズームレンズ,２１は標識を撮像する撮像器、２２は撮像器のズームレンズと同じ覆域を持つストロボ、２３はズームレンズの横方向と同じ覆域を持つレーザレーダ、２４は制御コンピュータや画像処理器等の電子機器を一体化した自律化ユニット、２５は自走台車後方に取りつけられ、上下に移動することで資材の保持、資材の荷降ろしを行うフォーク、２６はシステムの起動・停止指令の入力を行う操作盤、２７は搬送経路上の曲がり角や方向転換のための切り返し地点や荷降ろし地点に設けられ、自走台車に動作指示を行う標識である。図２は図１の自動搬送車のブロック図と搬送経路を示す標識を示した図である。図２において、１及び２０〜２７は図１と同じである。２８は撮像器からの画像信号を基に標識の抽出・認識処理を行う画像処理器、２９は車体の慣性系の角度を検出するジャイロ、３０は制御コンピュータ、３１は車体の駆動部及び制御コンピュータ、センサ等に電力を供給するバッテリ、３２は制御コンピュータからの旋回角度指令信号４２に応じて旋回駆動部へ電力を供給する電力増幅器、３３は撮像器とストロボ、レーザレーダを旋回させる旋回駆動部、３４はズームレンズ制御信号、３５は撮像器からのビデオ信号、３６は撮像タイミングとストロボ発光タイミングをとるためのストロボ同期信号、３７はレーザレーダで計測した標識までの距離信号、３８は標識認識結果及び画像中心から標識中心までの距離（画素数）、３９はシステムの起動・停止指令信号、４０は慣性系の角度信号、４１はバッテリから供給される電力、４２は制御コンピュータで演算される旋回角度指令信号,４３は電力増幅器３２で旋回角度指令信号４２を増幅した旋回駆動信号、４４は自走台車の前進・後進及び旋回を行う自走台車制御信号である。
【００１８】
図３は実施の形態１に係わる自動搬送の運用形態図で、１及び５〜１４は従来と同様である。２４、２７は図２と同じである。まず最初に作業員が仮設エレベータ６の前から荷物や柱あるいは床開口などの障害物を回避して搬送目的地まで到達する搬送経路を計画する。次にこの搬送経路に従って、曲がり角毎に方向転換する方向や次の動作を示す標識２７を設置する。なお、標識２７は図２記載の撮像器２１の視野の縦方向の中心に標識の絵の中心が来るような高さに設置するものとする。
【００１９】
図４は搬送経路の具体例である。以下図４の搬送経路の具体例を基に動作について説明する。１、６、８、１３、１４、２７は図３と同じである。自走台車は仮設エレベータ6の前において待機している。仮設エレベータ６に載せられて資材が作業階に上げられると、作業員が自走台車１に近づき、自走台車１を手動により操作してエレベータ内の資材をフォーク２５の上に搭載する。次に仮設エレベータ６前方に設置された最初の標識に自走台車１を指向させた後、自走台車１上の操作盤２６により、自動搬送モードに切り替える。
【００２０】
自走台車１は進行方向前方の標識の捜索を開始し、最初の標識である第１の左折（往路）標識２７b１を視野に捕えると、後述の標識抽出・認識方式により背景から標識を抽出し、標識を画像追尾しながら前進することで標識に接近する。ある設定距離に近ずいたところで、認識した結果により左に９０度旋回する。旋回後ただちに進行方向前方の標識の捜索を開始し、第２の左折（往路）標識２７b２を捕える。第２の左折（往路）標識２７b２を画像追尾することで標識に接近したところで、再度左に９０度旋回する。旋回後ただちに進行方向前方の左切り返し標識２７dを捕え、接近後一度停止する。停止後、図２記載の制御コンピュータ３０から１８０度に相当する旋回角度指令信号４２を出力し、電力増幅器３２を経て旋回駆動部を１８０度旋回させ、撮像器２１、ストロボ２２及びレーザレーダ２３を後方（フォーク２５がある側）に向ける。その後、後進状態（図１のフォーク２５を前にして進む状態。）で左に９０度旋回を行う。旋回後、後進状態のままで直進しながら標識の捜索を行い、荷降ろし標識２７eを捕えると、ある設定距離に近ずいたところで停止し、資材を搭載したフォーク２５を作動して、資材の荷降ろしを行う。荷降ろし後は後進を止め、旋回駆動部をー１８０度旋回させ撮像器２１、ストロボ２２及びレーザレーダ２３を前方に向けた後、前進を開始し、第１の右折（復路）標識２７g１を捕える。第１の右折（復路）標識２７g１に従って右折後、第２の右折（復路）標識２７g２を捕える。第２の右折（復路）標識２７g２に従って右折後、第３の右折（復路）標識２７g３を捕え、右折後停止標識２７fを捕える。ある設定距離に近ずいたところで停止標識２７fに従い停止する。停止後仮設エレベータ６付近で待っていた作業員が自走台車１上の操作盤２６により、手動モードに切り替えることで自動搬送モードを終了する。以後手動によるエレベータ前での資材の荷取と、自動搬送を繰り返すことにより資材搬送を実行する。
【００２１】
以下において上記動作を実現するための作動シーケンスについて、制御コンピュータ３０の演算を中心に詳述する。
【００２２】
図５は制御コンピュータ３０の動作を示すフローチャートである。ステップ４５にてルーチンが開始されると、先ずステップ４６にてズームレンズ20の画角を広角に設定する。次にステップ４７において、レーザレーダ２３を用いて自走台車１から標識２７までの距離を計測し、ズームレンズ２０の焦点距離を上記距離計測結果に合わせる。ステップ４８においては、ズームレンズ２０の画角並びに焦点距離が目標値に十分近づいた時点で、ストロボ２２の点灯と同期して、撮像器２１によって画像を取り込む。同時にステップ４９において、ジャイロ２９による自走台車１の進路方向角計測結果をold_gyroとして記録する。続いて、ステップ５０において、取り込んだ画像に対して、画像処理器２８を用いて標識２７の外枠をテンプレートとした濃淡テンプレートマッチング処理を実施し、標識２７の中心位置を計算する。
【００２３】
図６は標識２７の外枠をテンプレートとした濃淡テンプレートマッチング処理を示すものである。また、図7は標識２７の外枠テンプレートを示すものである。以下図６及び図７に基づき、標識２７の外枠テンプレートマッチング処理を説明する。
【００２４】
図7に示すように、予め標識２７の外枠のみを抽出した外枠テンプレートを小さいものから大きいものまで十分な数用意する。外枠テンプレートにおいては、中央部分は任意であるものとし、画像との照合は実施しない。図６は、撮像器２１による取込画像を示したものである。画像中左よりに標識２７の像が存在する。上記画像に対して、図７の大きい外枠テンプレートから順番に、画像中に存在するテンプレートと一致する部分画像を探索する。一致した部分画像の中心からの変位（画素数）xより、自走台車１から標識２７までの角度thetaが計算される。画像の全水平画素数をx_all、ズームレンズ２０の画角をzoom_angle とすると、標識２７までの角度thetaは数１で与えられる。
【００２５】
【数１】
図５のステップ５１において、ジャイロ２９による計測結果が、上記計算結果theta とステップ４９において記録した自走台車１の進路方向角old_gyoro の和と等しくなるように、自走台車１の操舵角を制御する。上記操作によって、撮像器２１の画面上では標識２７が中央に来る。続いてステップ５２において、自走台車１に対する標識２７の角度thetaの方向に存在する物体までの距離をレーザレーダ２３によって計測する。ズームレンズ２０の焦点距離を上記計測距離に合わせる。ステップ５３においては、撮像器２１の画面中の標識２７の大きさが予め定めた値となるようにズームレンズ２０の画角を合わせる。標識の水平方向長さをwide、画面中での標識２７の目標サイズ（画素数）をsize、自走台車１から標識２７までの距離をlengthとしたときの、ズームレンズ２０の画角zoomは数２で与えられる。
【００２７】
【数２】
図５のステップ５４においては、ズームレンズ２０の画角並びに焦点距離が目標値に十分近づいた時点で、ストロボ２２の点灯と同期して、撮像器２１によって画像を取り込む。同時にステップ５５において、ジャイロ２９による自走台車１の進路方向角計測結果をold_gyroとして記録しておく。続いて、ステップ５６において、取り込んだ画像に対して、画像処理器２８を用いて標識２７の濃淡テンプレートマッチング処理を実施して、標識２７の中心位置を計算する。図８(a)、図８(b)は標識２７の濃淡テンプレートマッチング処理を示すものである。以下図８(a)、図８(b)に基づき、標識２６のテンプレートマッチング処理を説明する。
【００２９】
図８(a)は撮像器２１による取込画像を示すものであり、図８(b)は図８(a)と照合する標識２７の絵柄を示すものである。標識２７aは右折（往路）、２７bは左折（往路）、２７ｃは右切り返し、２７ｄは左切り返し、２７eは荷降ろし、２７ｆは停止、２７ｇは右折（復路）、２７ｈは左折（復路）を示す標識である。同一の通路を往路と復路で共通して使用する場合に、標識認識における錯誤を防止するために、往路と復路での右折及び左折の標識を別々に設ける。撮像器２１による取込画像中においては、図5におけるステップ５３の処理によって、標識２７は予め定められた大きさになっている。取込画像中において、予め用意された標識テンプレートと一致する部分画像を探索する。一致した部分画像の中心からの変位（画素数）xより、ステップ５０におけるものと同様の計算により。自走台車１１から標識２７までの角度thetaを計算する。また、標識が２７aから２７ｈのいずれであるかを判別する。
【００３０】
図５のステップ５７においては、自走台車１から標識２７までの距離と、予め設定した値との大小を判定する。距離が既定値より短い場合には、ステップ５８に進む。距離が規定値より長い場合には、ステップ５１に戻り、以下処理を継続する。ステップ５８においては、標識の判別結果に基づいて進路変更等の処理を実施する。続いて、ステップ５９においては、標識の種類を判定し、標識が停止である場合には、ステップ６０に進んで全ての処理を終了する。標識が停止以外の場合には、ステップ４６に戻り、以下一連の処理を継続する。制御コンピュータ３０は自動搬送モード中は以上の動作を繰り返すので、常に目標経路上に設置された標識に従って自動で目的地まで移動し、荷降ろしを行い、また自動で作業開始点に戻る。
【００３１】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２を示す自動搬送車のブロック図と搬送経路を示す標識を示した図である。６１は資材を保持するフォーク前方に設けた光電スイッチである。
資材を荷降ろし場に降ろす際に、荷降ろし標識の前に図４のように複数個の資材を並べて置きたい場合がある。図９はその場合の解決策の一つで、自走台車のフォーク前方に光電スイッチを設け、荷降ろし標識２７eを基準とした荷降ろし位置に近ずく前に光電スイッチ６１が前方に置かれた資材を検出した場合は、無条件に荷降ろし動作を実施するものとする。この結果、プログラムの変更無しに複数個の荷降ろしが可能となる。他の動作は実施の形態１と全く同じである。
【００３２】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３を示す自動搬送車のブロック図と搬送経路を示す標識を示した図である。６２は近赤外光（波長約８５０nm）を透過し、可視光をカットする可視光カットフィルタであり、６３は光が来た方向にその光を反射する再帰型の反射シートにより図柄を描いた反射シート付標識であり、６４は近赤外光ストロボである。
撮像器２１により標識６３の撮像を行う際に、画像取り込みと同期して近赤外光ストロボ６４（波長約８５０nm）を反射シート付標識６３に照射する。標識に貼った再帰型の反射シートは建設現場にある他の器材や資材に比べて光の反射率が高いため、標識だけを明るく撮像でき、画像S/Nを高めることができる。この結果、標識認識率を高めることができ、誤動作を少なくできる。
また建設現場に漂う塵芥等は、可視光に比べ近赤外光（波長約８５０nm）における光の反射率が可視光に比べて低いため、塵芥等による誤動作も少なくできる。また、近赤外光（波長約８５０nm）は人間の目には見えないため、暗い建設現場において他の作業者の目を眩惑することもなく照射が可能である。他の動作は実施の形態１と全く同じである。
【００３３】
実施の形態４．
実施の形態１記載のジャイロの代わりにフラックスゲートコンパス（磁気方位センサ）を搭載してもジャイロと全く等価であるため、実施の形態１と全く同じように制御できる。
【００３４】
実施の形態５．
実施の形態１記載のレーザレーダの代わりにミリ波レーダを搭載してもレーザレーダと全く等価であるため、実施の形態１と全く同じように制御できる。
【００３５】
実施の形態６．
実施の形態１記載のレーザレーダの代わりに赤外線距離センサを搭載してもレーザレーダと全く等価であるため、実施の形態１と全く同じように制御できる。
【００３６】
実施の形態７．
実施の形態１記載のレーザレーダの代わりに超音波距離センサを搭載してもレーザレーダと全く等価であるため、実施の形態１と全く同じように制御できる。
【００３７】
実施の形態８．
実施の形態１記載のバッテリの代わりに発動発電機を搭載してもバッテリと全く等価であるため、実施の形態１と全く同じように制御できる。
【００３８】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００３９】
この発明によれば、走行経路上に配置された標識の有する動作指示情報によって、自走車を誘導することができるので、自律的に自走車の走行を制御することができる。この結果、経路設定・変更及び動作シーケンスプログラミングが標識の移動と種類変更だけで済み、経路変更を効率的に、かつ容易に行うことができる。
また、人間にもすぐわかる抽象画で動作指示を表現した標識を、移設が楽な立て看板にして、作業フロア−の経路上の旋回地点や荷降ろし地点等に配置し、これを自走台車上の撮像器により撮像、画像処理することで、標識記載の動作指示を認識できるので、自律的に自走台車を制御することができる。この結果、経路設定・変更及び動作シーケンスプログラミングが標識の移動と種類変更だけで済み、経路変更、荷降ろし個数変更等が頻繁に必要な建設現場の仕上げ工程においても、資材搬送効率を高められるという効果がある。
【００４０】
また、第２の発明によれば、荷降ろしの際にフォーク前方に取りつけた光電スイッチで、床に置いてある資材の検知ができるので、特別なプログラミングや標識追加無しに、複数個の資材の並べ置きを実現できるという効果がある。
【００４１】
また、第３の発明によれば、近赤外光を発するストロボと、可視光カットフィルタを付与したズームレンズと、再帰型の反射シートにより標識画像のS/Nを向上させられるので、建設現場の塵芥等による誤動作を少なくできるという効果がある。
【００４２】
また、第３〜第８の発明によれば、使用する用途（建設現場の広さ、運用時間等）に応じてコストパフォーマンス良く、第１の発明と全く同じ効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による自動搬送車と標識の外観図を示すものである。
【図２】 この発明の実施の形態１による自動搬送車のブロック図と標識を示したものである。
【図３】 この発明の実施の形態１に係わる自動搬送車の運用形態図である。
【図４】 この発明の実施の形態１に係わる搬送経路の例である。
【図５】 この発明の形態１による制御コンピュータのアルゴリズムを示す図である。
【図６】 この発明の形態１による標識外枠テンプレートマッチング処理を示す図である。
【図７】 この発明の形態１による外枠テンプレートを示す図である。
【図８】 この発明の形態１による標識テンプレートマッチング処理を示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態２による自動搬送車のブロック図と標識を示したものである。
【図１０】 この発明の実施の形態３による自動搬送車のブロック図と標識を示したものである。
【図１１】 従来の自動搬送車と走行テープの外観図を示すものである。
【図１２】 従来の自動搬送の運用形態図である。
【図１３】 従来の自動搬送装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 自走台車
２ 無線機
３ 走行トレースセンサ
４ 走行テープ
５ 柱
６ 仮設エレベータ
７ 作業フロアー
８ 搬送経路
９ 工事用器材等の障害物
１０ 段差
１１ 窓用ガラス等の障害物
１２ 床開口
１３ 壁用軽量コンクリート板等の障害物
１４ 搬送対象の資材
１５ コンピュータ
１６ 無線器
１７ ＣＲＴ
１８ テンキー
１９ 制御コンソール
２０ ズームレンズ
２１ 撮像器
２２ ストロボ
２３ レーザレーダ
２４ 自律化ユニット
２５ フォーク
２６ 操作盤
２７ 標識
２８ 画像処理器
２９ ジャイロ
３０ 制御コンピュータ
３１ バッテリ
３２ 電力増幅器
３３ 旋回駆動部
３４ ズームレンズ制御信号
３５ ビデオ信号
３６ ストロボ同期信号
３７ 標識までの距離信号
３８ 標識認識結果及び画像中心から標識中心までの距離
３９ 起動・停止指令信号
４０ 慣性系の角度信号
４１ 電力
４２ 旋回角度指令信号
４３ 旋回駆動信号
４４ 自走台車制御信号
６１ 光電スイッチ
６２ 可視光カットフィルタ
６３ 反射シート付標識
６４ 近赤外光ストロボ
Claims (17)
- 車体と、
方向転換または停止動作を含む前記車体の次動作を指示する動作指示情報および画像抽出可能な特徴部分を有し所望の走行経路上に配置された複数の移設可能な標識のうち、自己から最短距離に存在する少なくとも一つの標識の像を含んだ画像を取り込む撮像器と、
前記撮像器の取り込み画像から前記標識の特徴部分を探索して前記最短距離に存在する標識の像の位置を検出するとともに、当該標識の像の有する動作指示情報を抽出する画像処理器と、
前記検出された標識の像の位置が前記撮像器の取り込んだ画像の所定位置に存在するように前記車体を操舵し、当該標識までの距離が所定距離に達した場合に、前記画像処理器の抽出した動作指示情報に基づいて、前記車体の次動作を実行する制御器と、
を備えた自走車。 - 前記撮像器は、前記標識の像が前記画像内であらかじめ設定された大きさになるように画角を変化させるズームレンズを備え、
前記画像処理器は、前記標識の像があらかじめ設定された大きさになるように前記ズームレンズが動作した状態で、前記撮像器の取り込み画像から前記次動作指示情報を抽出することを特徴とする請求項１記載の自走車。 - 前記自走車は、前記標識と前記自走車間の距離を計測する測距器を備え、
前記ズームレンズは、前記測距器の計測距離に応じて焦点距離を合わせ、前記標識の像が前記画像内であらかじめ設定された大きさになるように画角を変化させることを特徴とした請求項２記載の自走車。 - 前記自走車は、資材の保持および荷降しを行うフォークを有し、前記標識の指示に基づいて、前記フォークを制御し、荷降しを行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の自走車。
- 近赤外線の光（波長約850nm）を発するストロボと、
可視光カットフィルタを付与したズームレンズとを備え、
前記標識は、再帰型の反射シートにより前記動作指示を含む図柄を描いたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の自走車。 - 前記標識は、前記動作指示を示す図柄の周囲に外枠の図柄を有し、
前記画像処理器は、前記標識の外枠の図柄をテンプレートとして前記撮像器の取り込み画像からテンプレートマッチング処理によって前記標識の像を探索し、前記画像内における標識の像の位置を検出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の自走車。 - 誘導対象装置における方向転換または停止動作を含む次動作を指示するための動作指示情報および画像抽出可能な特徴部分を有し誘導対象装置の進路上に配置された複数の移設可能な標識のうち、自己から最短距離に存在する少なくとも一つの標識の像を含んだ画像を取り込む撮像器と、
前記撮像器の取り込み画像から前記標識の特徴部分を探索して前記最短距離に存在する標識の像の位置を検出するとともに、当該標識の像の有する動作指示情報を抽出する画像処理器と、
前記検出された標識の像の位置が前記撮像器の取り込んだ画像の所定位置に存在するように前記誘導対象装置の進行方向を制御し、当該標識までの距離が所定距離に達した場合に、前記画像処理器の抽出した動作指示情報に基づいて、前記誘導対象装置の次動作を実行する制御器と、
を備え、
前記誘導対象装置に搭載される自律誘導装置。 - 前記撮像器は、前記標識の像が前記画像内であらかじめ設定された大きさになるように画角を変化させるズームレンズを備え、
前記画像処理器は、前記標識の像があらかじめ設定された大きさになるように前記ズームレンズが動作した状態で、前記撮像器の取り込み画像から前記次動作指示情報を抽出することを特徴とする請求項７記載の自律誘導装置。 - 前記標識までの距離を計測する測距器を備え、
前記ズームレンズは、前記測距器の計測距離に応じて焦点距離を合わせ、前記標識の像が前記画像内であらかじめ設定された大きさになるように画角を変化させることを特徴とした請求項７記載の自律誘導装置。 - 近赤外線の光（波長約850nm）を発するストロボを備え、
可視光カットフィルタを付与したズームレンズと、再帰型の反射シートにより前記動作指示を含む図柄を描いた標識を特徴とする請求項７記載の自律誘導装置。 - ビル建設現場内の作業フロアーを自走する自走台車と、
自走台車の先に付けられ資材を保持するフォークと、
自走台車を制御する制御コンピュータと、
システムの起動・停止指令の入力を行う操作盤と、
旋回駆動部上に設置され標識の撮像を行う撮像器と、
標識までの距離に応じて焦点距離を合わせ、かつ画面中の標識の大きさがいつも同じになるように画角を変化させるズームレンズと、
旋回駆動部上に設置され、前方の標識を照らすストロボと、
旋回駆動部上に設置され、ズームレンズに写る標識までの距離を計測するレーザレーダと、
撮像器からの画像信号を基に標識の抽出・認識処理を行う画像処理器と、
車体の慣性系の角度を検出するジャイロと、
車体の駆動部及び制御コンピュータ、センサ等に電力を供給するバッテリと、
旋回駆動部へ電力を供給する電力増幅器と、
レーザレーダやストロボ、撮像器を旋回させる旋回駆動部と、
搬送経路上の曲がり角や方向転換のための切り返し地点や荷降ろし地点に設置され、動作指示を行う標識とを備え、
前記画像処理器は、前記撮像器の取り込み画像から前記標識の特徴部分を探索して前記最短距離に存在する標識の像の位置を検出するとともに、当該標識の像の有する動作指示情報を抽出し、
前記制御コンピュータは、前記検出された標識の像の位置が前記撮像器の取り込んだ画像の所定位置に存在するように前記自走台車を操舵し、当該標識までの距離が所定距離に達した場合に、前記画像処理器の抽出した動作指示情報に基づいて、前記自走台車の動作を変更する
ことを特徴とする自動搬送装置。 - ビル建設現場内の作業フロアーを自走する自走台車と、
自走台車の先に付けられ資材を保持するフォークと、
自走台車を制御する制御コンピュータと、
システムの起動・停止指令の入力を行う操作盤と、
旋回駆動部上に設置され標識の撮像を行う撮像器と、
標識までの距離に応じて焦点距離を合わせ、かつ画面中の標識の大きさがいつも同じになるように画角を変化させるズームレンズと、
旋回駆動部上に設置され、前方の標識を照らすストロボと、
旋回駆動部上に設置され、ズームレンズに写る標識までの距離を計測するレーザレーダと、
撮像器からの画像信号を基に標識の抽出・認識処理を行う画像処理器と、車体の慣性系の角度を検出するフラックスゲートコンパス（磁気方位センサ）と、
車体の駆動部及び制御コンピュータ、センサ等に電力を供給するバッテリと、
旋回駆動部へ電力を供給する電力増幅器と、
レーザレーダやストロボ、撮像器を旋回させる旋回駆動部と、
搬送経路上の曲がり角や方向転換のための切り返し地点や荷降ろし地点に設置され、動作指示を行う標識とを備え、
前記画像処理器は、前記撮像器の取り込み画像から前記標識の特徴部分を探索して前記最短距離に存在する標識の像の位置を検出するとともに、当該標識の像の有する動作指示情報を抽出し、
前記制御コンピュータは、前記検出された標識の像の位置が前記撮像器の取り込んだ画像の所定位置に存在するように前記自走台車を操舵し、当該標識までの距離が所定距離に達した場合に、前記画像処理器の抽出した動作指示情報に基づいて、前記自走台車の動作を変更する
ことを特徴とする自動搬送装置。 - ビル建設現場内の作業フロアーを自走する自走台車と、
自走台車の先に付けられ資材を保持するフォークと、
自走台車を制御する制御コンピュータと、
システムの起動・停止指令の入力を行う操作盤と、
旋回駆動部上に設置され標識の撮像を行う撮像器と、
標識までの距離に応じて焦点距離を合わせ、かつ画面中の標識の大きさがいつも同じになるように画角を変化させるズームレンズと、
旋回駆動部上に設置され、前方の標識を照らすストロボと、
旋回駆動部上に設置され、ズームレンズに写る標識までの距離を計測するミリ波レーダと、
撮像器からの画像信号を基に標識の抽出・認識処理を行う画像処理器と、
車体の慣性系の角度を検出するジャイロと、
車体の駆動部及び制御コンピュータ、センサ等に電力を供給するバッテリと、
旋回駆動部へ電力を供給する電力増幅器と、
ミリ波レーダやストロボ、撮像器を旋回させる旋回駆動部と、
搬送経路上の曲がり角や方向転換のための切り返し地点や荷降ろし地点に設置され、動作指示を行う標識とを備え、
前記画像処理器は、前記撮像器の取り込み画像から前記標識の特徴部分を探索して前記最短距離に存在する標識の像の位置を検出するとともに、当該標識の像の有する動作指示情報を抽出し、
前記制御コンピュータは、前記検出された標識の像の位置が前記撮像器の取り込んだ画像の所定位置に存在するように前記自走台車を操舵し、当該標識までの距離が所定距離に達した場合に、前記画像処理器の抽出した動作指示情報に基づいて、前記自走台車の動作を変更する
ことを特徴とする自動搬送装置。 - ビル建設現場内の作業フロアーを自走する自走台車と、
自走台車の先に付けられ資材を保持するフォークと、
自走台車を制御する制御コンピュータと、
システムの起動・停止指令の入力を行う操作盤と、
旋回駆動部上に設置され標識の撮像を行う撮像器と、
標識までの距離に応じて焦点距離を合わせ、かつ画面中の標識の大きさがいつも同じになるように画角を変化させるズームレンズと、
旋回駆動部上に設置され、前方の標識を照らすストロボと、
旋回駆動部上に設置され、ズームレンズに写る標識までの距離を計測する赤外線距離センサと、
撮像器からの画像信号を基に標識の抽出・認識処理を行う画像処理器と、
車体の慣性系の角度を検出するジャイロと、
車体の駆動部及び制御コンピュータ、センサ等に電力を供給するバッテリと、
旋回駆動部へ電力を供給する電力増幅器と、
赤外線距離センサやストロボ、撮像器を旋回させる旋回駆動部と、
搬送経路上の曲がり角や方向転換のための切り返し地点や荷降ろし地点に設置され、動作指示を行う標識とを備え、
前記画像処理器は、前記撮像器の取り込み画像から前記標識の特徴部分を探索して前記最短距離に存在する標識の像の位置を検出するとともに、当該標識の像の有する動作指示情報を抽出し、
前記制御コンピュータは、前記検出された標識の像の位置が前記撮像器の取り込んだ画像の所定位置に存在するように前記自走台車を操舵し、当該標識までの距離が所定距離に達した場合に、前記画像処理器の抽出した動作指示情報に基づいて、前記自走台車の動作を変更する
ことを特徴とする自動搬送装置。 - ビル建設現場内の作業フロアーを自走する自走台車と、
自走台車の先に付けられ資材を保持するフォークと、
自走台車を制御する制御コンピュータと、
システムの起動・停止指令の入力を行う操作盤と、
旋回駆動部上に設置され標識の撮像を行う撮像器と、
標識までの距離に応じて焦点距離を合わせ、かつ画面中の標識の大きさがいつも同じになるように画角を変化させるズームレンズと、
旋回駆動部上に設置され、前方の標識を照らすストロボと、
旋回駆動部上に設置され、ズームレンズに写る標識までの距離を計測する超音波距離センサと、
撮像器からの画像信号を基に標識の抽出・認識処理を行う画像処理器と、
車体の慣性系の角度を検出するジャイロと、
車体の駆動部及び制御コンピュータ、センサ等に電力を供給するバッテリと、
旋回駆動部へ電力を供給する電力増幅器と、
超音波距離センサやストロボ、撮像器を旋回させる旋回駆動部と、
搬送経路上の曲がり角や方向転換のための切り返し地点や荷降ろし地点に設置され、動作指示を行う標識とを備え、
前記画像処理器は、前記撮像器の取り込み画像から前記標識の特徴部分を探索して前記最短距離に存在する標識の像の位置を検出するとともに、当該標識の像の有する動作指示情報を抽出し、
前記制御コンピュータは、前記検出された標識の像の位置が前記撮像器の取り込んだ画像の所定位置に存在するように前記自走台車を操舵し、当該標識までの距離が所定距離に達した場合に、前記画像処理器の抽出した動作指示情報に基づいて、前記自走台車の動作を変更する
ことを特徴とする自動搬送装置。 - ビル建設現場内の作業フロアーを自走する自走台車と、
自走台車の先に付けられ資材を保持するフォークと、
自走台車を制御する制御コンピュータと、
システムの起動・停止指令の入力を行う操作盤と、
旋回駆動部上に設置され標識の撮像を行う撮像器と、
標識までの距離に応じて焦点距離を合わせ、かつ画面中の標識の大きさがいつも同じになるように画角を変化させるズームレンズと、
旋回駆動部上に設置され、前方の標識を照らすストロボと、
旋回駆動部上に設置され、ズームレンズに写る標識までの距離を計測するレーザレーダと、
撮像器からの画像信号を基に標識の抽出・認識処理を行う画像処理器と、
車体の慣性系の角度を検出するジャイロと、
車体の駆動部及び制御コンピュータ、センサ等に電力を供給する発動発電機と、旋回駆動部へ電力を供給する電力増幅器と、
レーザレーダやストロボ、撮像器を旋回させる旋回駆動部と、
搬送経路上の曲がり角や方向転換のための切り返し地点や荷降ろし地点に設置され、動作指示を行う標識とを備え、
前記画像処理器は、前記撮像器の取り込み画像から前記標識の特徴部分を探索して前記最短距離に存在する標識の像の位置を検出するとともに、当該標識の像の有する動作指示情報を抽出し、
前記制御コンピュータは、前記検出された標識の像の位置が前記撮像器の取り込んだ画像の所定位置に存在するように前記自走台車を操舵し、当該標識までの距離が所定距離に達した場合に、前記画像処理器の抽出した動作指示情報に基づいて、前記自走台車の動作を変更する
ことを特徴とする自動搬送装置。 - 資材を保持するフォーク前方に光電スイッチを設け、床に置いた資材の検知を可能としたことを特徴とする請求項１１〜請求項１６のいずれかに記載の自動搬送装置。
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