JP3997639B2

JP3997639B2 - 無人搬送車位置検出方式

Info

Publication number: JP3997639B2
Application number: JP01946499A
Authority: JP
Inventors: 昌克野村; 寿夫長屋
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2019-01-28
Also published as: JP2000213936A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無人搬送車位置検出方式に関する。詳しくは、レーザレーダを用いて無人搬送車の位置を検出する方式に関する。
【０００２】
【従来技術】
無人搬送車の位置検出方式には種々のガイド誘導方式が提案されている。
例えば、走行経路床面にケーブルを埋設し、これに高周波電流を流すことによって発生した電磁波を車体に取り付けた２つのピックアップコイルで検出して、コースずれを検知し、無人搬送車をこのケーブルに沿って誘導させる電磁誘導方式がある。
また、走行経路床面に光学反射テープ、磁気テープを張りつけ、無人搬送車をこの光学反射テープ、磁気テープに沿って誘導させる光学誘導方式、磁気誘導方式がある。
【０００３】
しかしながら、上述した従来のガイド誘導方式には、以下の欠点がある。
（１）走行経路レイアウトの変更が困難
無人搬送車は、電線、光学反射テープ、磁気テープといった誘導線に沿って走行することしかできないため、走行経路を変更する場合、これらの誘導線を敷設し直さなければならない。
（２）誘導線が長距離になると工事費が増大
誘導線の敷設費用は走行距離に比例するので、長距離になるほど費用が増大する。
【０００４】
（３）床面条件の制約
従来の方式は床面に電線を埋設したり、あるいはテープを貼り付ける必要があるので床面条件の制約がある。
例えば、電磁誘導方式の場合、電線を床面に埋設するので床面のカッティング作業が必要となるため、床の薄い場所では、このような作業はできない。
【０００５】
光学誘導方式の場合、光沢のある床面では使用が困難であり、また反射テープに汚れがあると無人搬送車の誘導に影響を与える。
磁気誘導方式の場合、床面に磁性体が存在する場合ではこれが無人搬送車の誘導に影響を与え、コースを逸脱して走行してしまうおそれがある。
さらに、これらの方式は非舗装経路、クリーンルームのような床面にメッシュが切られている経路で使用することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者は、既に、このようなガイドを心要としない無人搬送車のガイドレス誘導方式としてレーザレーダーを用いた方式を提案している（特願平１０−２７２６３６号）。
走査型レーザレーダの例を図１に、この走査型レーザを用いた無人車位置検出方式を図２に示す。
一般には、レーザレーダはレーザ光を測定対象物に照射し、その反射光を検出し、照射から反射光検出までの時間差から測定対象物までの距離を測定する装置である。
【０００７】
図１に示すレーザレーダはレーザ光を水平面状に回転走査する走査型レーザレーダ１０である。
即ち、回転台１上に回転テーブル２を回転自在に載置すると共にこの回転テーブル２上に水平面に対し４５度に傾いたミラー３を設置し、このミラー３の直上に水平面に対し４５度に傾いたハーフミラー４を配設し、更に、このハーフミラー４の直上、水平方向側方にフォトダイオード５、レーザ６を設置したものである。
【０００８】
従って、回転台１上の回転テーブル２、ミラー３を矢印で示すように回転させつつ、レーザ６から水平に出射されたレーザをハーフミラー３で垂直下方に折り曲げ、更に、ミラー３で水平方向に折り曲げて、反射板７へ投射するのである。そして、反射板７から反射した光は、逆に、ミラー３で垂直上向きに折り曲げられ、ハーフミラー４を透過し、フォトダイオード５で検出されることになる。
【０００９】
また、回転台１には、回転テーブル２の回転角度を検出するエンコーダ、タコジェネレータ等が設けられている。
このようなレーザレーダ１０を、図２に示すように無人搬送車２０に搭載し、レーザレーダ１０から無人搬送車走行環境に複数配置された反射板３０，４０，５０，６０までの距離、方向を検出する。
【００１０】
ここで、反射光が反射板３０〜６０からであるかそれ以外からであるかの識別はフォトダイオード５の受光量の大きさから行う。
即ち、反射板３０〜６０の反射率はそれ以外の反射対象物に比べ大きい値であるからである。
また、反射板３０〜６０までの距離を測定するには、照射から反射光検出までの時間差を測定することにより行い、また、その時の反射板３０〜６０の方向を求めるには、回転テーブル２の回転角を検出することにより行う。
【００１１】
このように、図１、図２に示すレーザレーダを用いた三角測量で位置を検出する方式の無人搬送車では、周囲に配置した位置が既知である反射板３０〜６０の距離・方向を検出して、無人搬送車の位置を計算するので、反射板を正確に設置するための施工が必要になる。
本発明は、レーザレーダを用いた三角測量で位置を検出する方式において、反射板を正確に設置することが不要な無人搬送車位置検出方式を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の請求項１に係る無人搬送車位置検出方式は、無人搬送車に搭載した走査型レーザレーダからレーザ光を水平面内で回転走査し、走行環境に存在する２直線を検出し、該２直線が予め記憶された２直線に対応づけられば、記憶された２直線の座標及び該２直線までの距離及び方向とから、前記無人搬送車の位置を算出することを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成する本発明の請求項２に係る無人搬送車位置検出方式は、無人搬送車に搭載した走査型レーザレーダからレーザ光を水平面内で回転走査し、走行環境に存在する角を検出し、該角が予め記憶された角に対応づけられば、記憶された角の座標及び該角までの距離及び方向とから、前記無人搬送車の位置を算出することを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成する本発明の請求項３に係る無人搬送車位置検出方式は、無人搬送車に搭載した走査型レーザレーダからレーザ光を水平面内で回転走査し、走行環境に存在する角と設置した反射鏡を検出し、該角が予め記憶された角に対応づけられば、記憶された角の座標、前記反射鏡の座標及び該角までの距離及び方向とから、前記無人搬送車の位置を算出することを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成する本発明の請求項４に係る無人搬送車位置検出方式は、無人搬送車に搭載した走査型レーザレーダからレーザ光を水平面内で回転走査し、走行環境に存在する１直線と角又は設置した反射鏡を検出し、該１直線と角が予め記憶された１直線と角に対応づけられば、記憶された１直線と角の座標又は前記反射鏡の座標及び該１直線と角までの距離及び方向とから、前記無人搬送車の位置を算出することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
無人搬送車のガイドレス誘導方式として、既に、レーザレーダを用いた方式を提案しているが、無人搬送車の位置、方位は大体わかっている場合には、レーザレーダの出力から、走行環境に存在する特徴をとらえ、それにより、位置を計算することができる。
【００１７】
（１）特徴の検出
位置検出に用いる特徴として、走行環境に存在する直線と角を検出する。
例えば、図３、図４に示すように、レーザレーダ１０を搭載した無人搬送車２０が走行する環境には、柱や壁のように直線や角として捉えられる特徴が数多く存在している。
そこで、前述したように、レーザレーダ１０で周囲をスキャンし、特徴である直線、角の座標（Ｘ₁，Ｙ₁）（Ｘ₂，Ｙ₂）（Ｘ₃，Ｙ₃）を求める。
【００１８】
（２）直線検出
レーザレーダの出力は、等角度ａ毎に得られ、その方向での物体までの距離Ｒとして、測定角度毎に２回の微分に対応するＢ_iを計算する。
【００１９】
【数１】

【００２０】
ただし、
−Ｗ≦ｉ＜Ｗ
Ｗは測定角度範囲／（ａ／２）
ｉは正面が０
【００２１】
ここで、Ｂiの絶対値があらかじめ設定した値より大きく、次にＢnの絶対値があらかじめ設定した値より大きくなったとすると、１＋ｉ≦ｊ＜ｎの範囲のデータすべてに対し、下式に示す（ｘi，ｙi）と（ｘn，ｙn）を結ぶ直線と（ｘj，ｙj）の距離が設定値より小であるとき、（ｘi，ｙi），（ｘn，ｙn）を結ぶ直線を検出した直線とする。
【００２２】
【数２】

【００２３】
（３）角検出
検出した直線で１端点を共有する直線の組み合わせで、直線の間の角度が、設定した範囲になっているとき、共有する端点を角とする。
以上の方法によりレーザレーダの出力より直線と角の検出を行えば、検出した角を、反射板の代わりに用いて位置検出を行うことができる。
【００２４】
（４）マッチング
位置検出に用いる直線、角の位置情報は予め無人搬送車のメモリーに記憶しておき、検出した直線・角との対応をとり、記憶している直線に含まれている直線を検出する無人搬送車の概略の位置は既知であるとして、検出した直線の端点（ｘi，ｙi）の位置を求める。
【００２５】
【数３】

【００２６】
但し、ｂ：車体の傾き
（Ｘa，Ｙa）無人搬送車の概略の位置
同様に、直線の端点（ｘn，ｙn）の位置を求める。
【００２７】
【数４】

【００２８】
この端点の組と記憶しておいた直線との距離を計算し検出直線の両端と記憶直線の距離が設定値以下で、両端が直像からはずれないとき、検出した直線と記憶した直線が対応しているとする。
記憶している直線の端点を（Ｘms，Ｙms）（Ｘme，Ｙme）としたとき、（Ｘi，Ｙi）から（Ｘms，Ｙms）（Ｘme，Ｙme）を見込んだ間の角が鋭角のとき、その端点を（Ｘms，Ｙms）（Ｘme，Ｙme）に含まれていないと判断する。
対応がとれた２直線が１端点を共有するとき、角に関する対応がとれる。
【００２９】
〔実施例１〕
本実施例は、請求項１に関し、前述したように、レーザレーダを搭載した無人搬送車の位置を検出するに際し、次のように、走行環境に存在する２直線の特徴を利用する。
即ち、検出した２直線（Ｘis，Ｙis）（Ｘie，Ｙie）、（Ｘjs，Ｙjs）（Ｘje，Ｙje）が記憶している直線（Ｘms，Ｙms）（Ｘme，Ｙme）と対応がとれたとき、無人搬送車の位置を計算する。
【００３０】
検出したデータを基に、レーザ取付け位置からの直線（Ｘis，Ｙis）（Ｘie，Ｙie）、（Ｘjs，Ｙjs）（Ｘje，Ｙje）までの距離Ｒと方向Ｐを計算する。それぞれ、（Ｒi，Ｐi），（Ｒj，Ｐj）とする。
このとき、（Ｒi，Ｐi），（Ｒj，Ｐj）を直線（Ｘms，Ｙms）（Ｘme，Ｙme），（Ｘns，Ｙns）（Ｘne，Ｙne）までの距離と方向として式（１）〜（８）により、式（９）（１０）に示す無人搬送車の位置Ｘar，Ｙarを計算する。
【００３１】
【数５】

【００３２】
【数６】

【００３３】
ここで、
Ｃm＝（Ｘme−Ｘms）／Ｌm 直線（Ｘms，Ｙms）（Ｘme，Ｙme）傾きのcos
Ｓm＝（Ｙme−Ｙms）／Ｌm 直線（Ｘms，Ｙms）（Ｘme，Ｙme）傾きのsin
Ｃn＝（Ｘne−Ｘns）／Ｌn 直線（Ｘns，Ｙns）（Ｘne，Ｙne）傾きのcos
Ｓn＝（Ｙne−Ｙns）／Ｌn 直線（Ｘns，Ｙns）（Ｘne，Ｙne）傾きのsin
Ｌm：直線（Ｘms，Ｙms）（Ｘme，Ｙme）の長さ
Ｌn：直線（Ｘns，Ｙns）（Ｘne，Ｙne）の長さ
【００３４】
Ｘar，Ｙar 無人搬送車の位置（レーダ取付け位置）
Ｘam，Ｙam 無人搬送車から直線（Ｘms，Ｙms）（Ｘme，Ｙme）に降ろした垂線の直線（Ｘms，Ｙms）（Ｘme，Ｙme）上の座標
Ｘan，Ｙan 無人搬送車から直線（Ｘns，Ｙns）（Ｘne，Ｙne）に降ろした垂線の直線（Ｘns，Ｙns）（Ｘne，Ｙne）上の座標
次に、無人搬送車の傾きＡを、式（１１）により求める。
【００３５】
〔実施例２〕
本実施例は、請求項２に関し、前述したレーザレーダを搭載した無人搬送車の位置を検出するに際し、走行環境に存在する角の特徴を利用する。
つまり、検出した角に関し、記憶されている角とマッチングがとれた場合には、反射板の代わりに検出された角の座標用いて位置検出を行う。
【００３６】
〔実施例３〕
本実施例は、請求項３に関し、前述したレーザレーダを搭載した無人搬送車の位置を検出するに際し、走行環境に存在する角と設置された反射板を利用する。
つまり、検出した角と反射板を混ぜ、反射板と検出した角の座標により位置検出を行う。
【００３７】
〔実施例４〕
本実施例は、請求項４に関し、前述したレーザレーダを搭載した無人搬送車の位置を検出するに際し、走行環境に存在する１直線と角又は反射板を利用する。
即ち、対応がつけられ角または反射板と１直線から以下のように位置・角度を求める。
【００３８】
検出した直線（Ｘis，Ｙis）（Ｘie，Ｙie）が記憶している直線（Ｘms，Ｙms）（Ｘme，Ｙme）と対応づけられたとすると、実施例１の様に、下式（１２）のようであり、また、対応が付けられた角又は反射板の位置と検出値より求めた角または反射板までの距離Ｒｐ、向きＰｐより、下式（１３）のようになる。
（１２）（１３）より（Ｘar，Ｙar）を計貫する。
無人搬送車の傾きは、下式（１４）で示すようになる。
【００３９】
【数７】

【００４０】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明によれば、以下の効果を奏する。
（１）レーザレーダを用いた無人搬送車の誘導に走行環境に存在する直線や角の特徴を利用することで、反射板の施工を少なくすることができる。
（２）直線の検出に関し、記憶している直線に検出した直線が含まれるかどうかで対応づければ、直線が人、障害物など陰になっても、一部が検出できれば、位置の検出が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザレーダの構造図である。
【図２】無人搬送車の走行環境を示す鳥瞰図である。
【図３】無人搬送車の構造図である。
【図４】走行環境を示す鳥瞰図である。
【図５】走行環境を示す平面図である。
【符号の説明】
１回転台
２回転テーブル
３ミラー
４ハーフミラー
５フォトダイオード
６レーザ
７，３０，４０，５０，６０反射板
１０レーザーレーダ
２０無人搬送車

Claims

無人搬送車に搭載した走査型レーザレーダからレーザ光を水平面内で回転走査し、走行環境に存在する２直線を検出し、該２直線が予め記憶された２直線に対応づけられば、記憶された２直線の座標及び該２直線までの距離及び方向とから、前記無人搬送車の位置を算出することを特徴とする無人搬送車位置検出方式。
無人搬送車に搭載した走査型レーザレーダからレーザ光を水平面内で回転走査し、走行環境に存在する角を検出し、該角が予め記憶された角に対応づけられば、記憶された角の座標及び該角までの距離及び方向とから、前記無人搬送車の位置を算出することを特徴とする無人搬送車位置検出方式。
無人搬送車に搭載した走査型レーザレーダからレーザ光を水平面内で回転走査し、走行環境に存在する角と設置した反射鏡を検出し、該角が予め記憶された角に対応づけられば、記憶された角の座標、前記反射鏡の座標及び該角までの距離及び方向とから、前記無人搬送車の位置を算出することを特徴とする無人搬送車位置検出方式。
無人搬送車に搭載した走査型レーザレーダからレーザ光を水平面内で回転走査し、走行環境に存在する１直線と角又は設置した反射鏡を検出し、該１直線と角が予め記憶された１直線と角に対応づけられば、記憶された１直線と角の座標又は前記反射鏡の座標及び該１直線と角までの距離及び方向とから、前記無人搬送車の位置を算出することを特徴とする無人搬送車位置検出方式。