JP5390360B2

JP5390360B2 - 自動搬送車

Info

Publication number: JP5390360B2
Application number: JP2009280078A
Authority: JP
Inventors: 龍也加藤; 達也三田; 誠早川
Original assignee: Toyota Industries Corp; Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-12-10
Also published as: JP2011123631A

Description

本発明は、指定された走行ルートに沿って目的地まで自律走行する自動搬送車に関する。

従来、コンテナヤードや製鉄所構内等で積荷を搬送する技術として、走行ルート上に所定間隔で埋め込まれた複数のトランスポンダから情報を受信しつつ、指定された走行ルートに沿って自律走行する自動搬送車が知られている。この自動搬送車では、走行中にロータリエンコーダで計測した車輪の回転数と、予め測定された車両の車輪径とを利用して車両の走行距離が算出される。また、走行中にジャイロスコープで計測した車体の垂直軸周りの角速度を利用して進行方位が算出される。こうして、走行中に走行位置及び進行方位を確認しながら目的地まで自律走行できるようになっている。

その自動搬送車では、算出した走行位置や進行方位に誤差が生じ、それが積み重ねられると正確な走行が困難になるため、誤差を補うための補正処理が行われる。この点、特許文献１には、図６に示す検知状態に従って行う自動搬送車の位置補正について記載がある。同文献の自動搬送車では、車体前後に設けられた方位検出器１０１や方向検出器１０２の素子が、磁気マーカである走行路上に設置された方位標識２０１或いは方向標識２０２を検出し、その検出値に基づいて車体のズレ角や進行方向が算出される。また、ＩＤタグ検出器１０３からは、走行路上のＩＤタグ２０３から絶対位置情報（Ｘ，Ｙ，θ）が得られる。

一方、自動搬送車の走行中、不図示のジャイロスコープの回転角情報や走行距離検知器の距離情報から進行方向や移動距離が算出され、その結果を基に得られるＸＹ座標によって、指令された走行経路と走行速度に従った走行制御が行われる。その際、前述した車体のズレ角や進行方向および絶対位置（Ｘ，Ｙ，θ）の情報が比較され、一定の場合に情報の補正が行われる。

特許第３３７８８４３号公報

しかしながら、こうした自動搬送車で行われる補正は、正しい車体のズレ角や進行方向および絶対位置（Ｘ，Ｙ，θ）の情報が得られるように、検出器１０１，１０２，１０３が対応する素子２０１，２０２，２０３を確実に検出できなければならない。ところが、カーブの走行などでは、車体の方位角が大きく変化したり、前後の車輪が異なった軌道を通過して、直線走行時に比べ安定した検出が困難であった。そこで、他の手段としては、自動搬送車にＧＰＳ受信機等を取り付け、カーブ走行中に目標軌道からのずれを検出する技術も知られている。しかし、これでは構成が複雑になりコスト高になるといった問題があった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、カーブ走行時における走行位置の補正を簡単な構成で容易かつ確実に行うことができる自動搬送車を提供することを目的とする。

本発明に係る自動搬送車は、走行距離を検出する走行距離検出手段と、車体の方位角を検出する方位角検出手段と、前記走行距離検出手段及び前記方位角検出手段の検出値より得られる走行距離及び方位角を基に現在の走行位置及び進行方位を算出する演算手段と、前記演算手段により算出した走行位置を補正するための補正値を算出する補正手段と、前記演算手段により算出した走行位置及び進行方位を基に、予め備えた走行ルート情報に従って走行制御を行う走行制御手段とを有するものであって、走行ルート上に配設された複数の情報発信手段から情報を受信する情報受信手段を車体の進行方向前側に備え、前記補正手段は、現在の走行経路がカーブ経路であるか否かを判別し、カーブ経路であると判別した場合には、前記方位角検出手段の検出により得られた車体の方位角と、前記情報受信手段の検出により得られた前記情報発信手段の位置座標及びズレ量とを基に補正値を算出するものであり、前記演算手段が前記補正手段の補正値に基づいて補正を行うようにしたものであることを特徴とする。

また、本発明に係る自動搬送車は、前記複数の情報発信手段から情報を受信する第２の情報受信手段を車体の進行方向後側に備え、前記補正手段は、現在の走行経路が直線経路であるか否かを判別し、直線経路であると判別した場合には、前記情報受信手段により検出した前記情報発信手段の位置座標及びズレ量と、前記第２の情報受信手段により検出した前記情報発信手段の位置座標及びズレ量とを基に、前記演算手段により算出した走行位置及び進行方位を補正するための補正値を算出するものであることが好ましい。

本発明に係る自動搬送車では、補正手段によって現在の走行経路がカーブ経路であるか否かが判別され、カーブ経路であると判別された場合には、方位角検出手段により検出した車体の方位角と、１つの情報受信手段により検出した情報発信手段の位置情報とを基に、演算手段が算出した走行位置を補正するための補正値が算出される。これにより、複数の情報受信手段によって情報発信手段を検出する場合に比べ、カーブ経路の走行時における補正を容易かつ確実に行うことができる。また、自動搬送車に各種センサやＧＰＳ受信機を新たに追加する必要がないので、自動搬送車の構成を複雑にすることもない。こうして、カーブ走行時における走行位置の補正を簡単な構成で容易かつ確実に行うことができる。

自動搬送車が走行するコンテナヤードを概念的に示した図である。自動搬送車の概略構成を示した図である。自動搬送車の制御部を示したブロック図である。直線経路の走行時における情報受信機とトランスポンダとの位置関係を示した説明図である。カーブ経路の走行時における情報受信機とトランスポンダとの位置関係を示した説明図である。従来の自動搬送車に備わる各検出器の検出態様を示した図である。

以下、本発明に係る自動搬送車の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態の自動搬送車は、コンテナを集積するコンテナヤード内で、コンテナを自動搬送するものである。そのコンテナヤード１は、例えば図１に示すように、コンテナ２が置かれるコンテナ置き場３が区画され、その周りに自動搬送車１０が走行するための走行路４が設けられている。コンテナ置き場３にはクレーン５が設置され、自動搬送車１０へのコンテナ２の積み降ろし作業が行われるようになっている。

走行路４には、情報発信素子であるトランスポンダ１５が走行路４に沿って所定の間隔で埋め込まれており、そのトランスポンダ１５には固有のＩＤ（識別コード）や位置情報が書き込まれている。自動搬送車１０は、管理棟（図示略）からの指令を受けて走行ルートを決定し、走行中には各トランスポンダ１５から情報を受信し、指定された走行ルートに従って自律走行ができるよう構成されている。

ここで、図２は、自動搬送車の概略構成図である。自動搬送車１０は、コンテナ２を積載する荷台の車体１１によって構成され、車体１１の前後方向における長さが１４．３ｍであり、幅が２．８ｍ、高さが１．７ｍである。その車体１１には前後左右の各車輪１２に操舵モータと走行モータとを備えた走行装置１３が設けられ、自動搬送車１０は、全輪について独立駆動および独立操舵を可能としたことにより、前後走行や横行、或いは斜行が可能になっている。

次に、自律走行を可能とする自動搬送車１０の制御部について説明する。図３は、その制御部を示したブロック図である。制御部２０は、車両の走行位置や進行方位を算出する演算装置２３の他、車両の走行位置や進行方位の補正演算を行う補正装置２５を有し、車輪１２の回転を検出するロータリエンコーダ２１及び、車体１１の中央に設けられ（図２参照）車体１１の垂直軸周りの角速度（方位角）を検出するジャイロスコープ２２が演算装置２３に接続され、ジャイロスコープ２２に関しては補正装置２５にも接続されている。また、補正装置２５には情報受信機２４が接続されている。制御部２０には、その他に予め走行ルート情報を入力するための入力装置２６や、走行ルート情報に従って走行制御を行う走行制御装置２７が備えられている。

自動搬送車１０には、走行ルート情報として、直線コマンドとカーブコマンドとが入力されている。これらのコマンドに従って走行装置１３を制御することにより、目標の軌道に従った精度良い走行が行えるようになっている。特にカーブコマンドは、カーブ経路における車体１１の目標位置や目標方位、車輪１２の目標操舵角を決定するものである。その作成方法は、所定の計算式に、車両の走行速度、操舵角速度、操舵角加速度、最大操舵角、トレッド及びホイールベースが予め入力されるとともに、カーブに応じて舵をきり始めるタイミングと戻し始めるタイミングが変数として入力される。これにより、所定位置におけるｔ秒後の車両の走行位置と進行方位が決定され、そうして決定された走行軌跡が周りの構造物などと干渉しなくなるまで舵をきり始めるタイミングと戻し始めるタイミングとが繰り返し変更されて調整されるものである。

走行制御装置２７では、演算装置２３により算出された走行位置及び進行方位を基に、予め入力装置２６により入力された走行ルート情報に従って走行制御が行われる。そして、補正装置２５が算出した補正値により演算装置２３の算出値が補正されることで、走行距離が長い場合や走行経路が複雑な場合にも、走行制御装置２７によって目標軌道に沿った適切な走行制御が行われるようになっている。特に、本実施形態の補正装置２５では、ジャイロスコープ２２や情報受信機２４により得られる検出信号を基に直線走行とカーブ走行とが判別され、判別された各走行状態に応じて異なった補正値算出プログラムが実行される。

続いて、本実施形態の自動搬送車１０の走行時の様子について具体的に説明する。自動搬送車１０は、例えば図１に示す箇所で管理棟からの指令を受け、指定されたコンテナ置き場３にあるクレーン５の積載箇所へと自律走行する。ここでは、走行区間（１）〜（５）を走行する場合について説明する。自動搬送車１０が直線経路の走行区間（１），（３），（５）を走行しているとき、補正装置２５では、例えばトランスポンダ１５の位置情報を利用した判別により直線経路であることが確認され、車体１１の前後に設けられた情報受信機２４ａ，２４ｂによって検出した車体前後の位置情報を基に、補正値としての走行位置及び進行方位の算出が行われる。

ここで、図４は、直線経路の走行時における情報受信機とトランスポンダとの位置関係を示した説明図である。図示するＮ軸は、直線経路の走行路４に沿って埋め込まれたトランスポンダ１５ａ，１５ｂを通過するように地上に固定された軸であり、Ｅ軸はこのＮ軸に直交する軸である。そして、各トランスポンダ１５ａ，１５ｂの位置座標Ｏ１（Ｎ１，Ｅ１），Ｏ２（Ｎ２，Ｅ２）は、Ｎ軸及びＥ軸を基準として定義された地上座標である。各情報受信機２４ａ，２４ｂにより検出された車体中心線Ｃ１からのトランスポンダ１５ａ，１５ｂのズレ量は、それぞれｄ１，ｄ２である（ｄ１＞０，ｄ２＜０）。このとき、情報受信機２４ａ，２４ｂの前後方向の距離をａとすると、車体の中心位置Ｏ（Ｎ０，Ｅ０）と方位角θは、次式で与えられる。なお、中心位置Ｏは、図示するように必ずしもＮ軸上にあるわけではない。

Ｎ０＝（Ｎ１＋Ｎ２）／２
Ｅ０＝｛（Ｅ１＋ｄ１）＋（Ｅ２＋ｄ２）｝／２
θ＝ｔａｎ^-1｛（ｄ１−ｄ２）／ａ｝

こうして算出した車体の中心位置Ｏ（Ｎ０，Ｅ０）が走行位置であり、方位角θが進行方位である。そして、補正装置２５では、情報受信機２４がトランスポンダ１５を受信する度に補正値が算出され、演算装置２３では、その算出値が補正装置２５で得られた走行位置及び進行方位と置き換えられる。そのため、走行制御装置２７では、補正された正確な走行位置及び進行方位を利用しながら、予め入力された直線コマンドに従って走行装置１３の制御が行われる。

一方、自動搬送車１０がカーブ経路の走行区間（２），（４）を走行する際、補正装置２５では、例えばトランスポンダ１５の位置情報を利用した判別によりカーブ経路であることが確認され、ジャイロスコープ２２を利用して検出した車体の方位角θと、車体１１の進行方向前側に備えた１の情報受信機２４ａにより検出したトランスポンダ１５ａの位置情報とを基に、補正値としての走行位置が算出される。なお、カーブ経路の走行中における進行方位については、ジャイロスコープ２２を利用して検出した車体の方位角θが、補正されることなくそのまま用いられる。

ここで、図５は、カーブ経路の走行時における情報受信機とトランスポンダとの位置関係を示した説明図である。図示するＮ軸及びＥ軸は、上記したものと同じである。そして、カーブ経路におけるトランスポンダ１５ａの位置座標Ｏｔ（Ｎｔ，Ｅｔ）も、上記同様にＮ軸及びＥ軸を基準として定義された地上座標である。進行方向前方の情報受信機２４ａにより検出された車体中心線Ｃ１からのトランスポンダ１５ａのズレ量は、ｄ３である（ｄ３＞０）。このとき、情報受信機２４ａと車体の中心Ｏとの距離をｂとすると、車体の中心位置Ｏ（Ｎ０，Ｅ０）は次式で与えられる。

Ｎ０＝Ｎｔ−√（ｂ²＋ｄ３²）×ｃｏｓ｛θ＋ｔａｎ^-1（ｄ３／ｂ）｝
Ｅ０＝Ｅｔ−√（ｂ²＋ｄ３²）×ｓｉｎ｛θ＋ｔａｎ^-1（ｄ３／ｂ）｝

こうして算出した車体の中心位置Ｏ（Ｎ０，Ｅ０）が走行位置である。そして、補正装置２５では、情報受信機２４ａがトランスポンダ１５ａを受信する度に補正値が算出され、演算装置２３では、その算出値が補正装置２５で得られた走行位置と置き換えられる。そのため、走行制御装置２７では、補正された正確な走行位置を利用しながら、予め入力されたカーブコマンドに従って走行装置１３の制御が行われる。

以上詳細に説明したとおり、本実施形態の自動搬送車１０では、補正装置２５によって現在の走行経路が直線経路であるか又はカーブ経路であるかの判別が行われる。そして、カーブ経路であると判別された場合には、ジャイロスコープ２２により検出した車体の方位角と、１つの情報受信機２４ａにより検出したトランスポンダ１５ａの位置情報とを基に、演算装置２３が算出した走行位置を補正するための補正値が算出される。これにより、複数の情報受信機２４によってトランスポンダ１５を検出する場合に比べ、カーブ経路の走行時における補正を容易かつ確実に行うことができる。

また、従来技術のように自動搬送車１０に各種センサやＧＰＳ受信機を新たに追加する必要がないので、自動搬送車１０の構成を複雑にすることもない。特に本実施形態では、ジャイロスコープ２２については進行方位の算出に用いられるものであり、車体前側の情報受信機２４ａについては直線経路における補正演算に用いられるものであるため、カーブ走行時における補正のためになんら追加部品を必要としない。こうして、カーブ走行時における走行位置の補正を簡単な構成で容易かつ確実に行うことができる。

なお、上記実施形態は単なる例示にすぎず、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

１０自動搬送車
１１車体
１２車輪
１３走行装置
１５トランスポンダ
２０制御部
２１ロータリエンコーダ
２２ジャイロスコープ
２３演算装置
２４情報受信機
２５補正装置
２６入力装置
２７走行制御装置

Claims

走行距離を検出する走行距離検出手段と、車体の方位角を検出する方位角検出手段と、前記走行距離検出手段及び前記方位角検出手段の検出値より得られる走行距離及び方位角を基に現在の走行位置及び進行方位を算出する演算手段と、前記演算手段により算出した走行位置を補正するための補正値を算出する補正手段と、前記演算手段により算出した走行位置及び進行方位を基に、予め備えた走行ルート情報に従って走行制御を行う走行制御手段とを有する自動搬送車において、
走行ルート上に配設された複数の情報発信手段から情報を受信する情報受信手段を車体の進行方向前側に備え、
前記補正手段は、現在の走行経路がカーブ経路であるか否かを判別し、カーブ経路であると判別した場合には、前記方位角検出手段の検出により得られた車体の方位角と、前記情報受信手段の検出により得られた前記情報発信手段の位置座標及びズレ量とを基に補正値を算出するものであり、
前記演算手段が前記補正手段の補正値に基づいて補正を行うようにしたものであることを特徴とする自動搬送車。
請求項１に記載の自動搬送車において、
前記複数の情報発信手段から情報を受信する第２の情報受信手段を車体の進行方向後側に備え、
前記補正手段は、現在の走行経路が直線経路であるか否かを判別し、直線経路であると判別した場合には、前記情報受信手段により検出した前記情報発信手段の位置座標及びズレ量と、前記第２の情報受信手段により検出した前記情報発信手段の位置座標及びズレ量とを基に、前記演算手段により算出した走行位置及び進行方位を補正するための補正値を算出するものであり、
前記演算手段が前記補正手段の補正値に基づいて補正を行うようにしたものであることを特徴とする自動搬送車。