JP6684534B2 - 無人搬送システム - Google Patents

Description

本発明は、無人搬送車を備えた無人搬送システムに関する。

工場や倉庫では、搬送作業において自律走行可能な無人搬送車が利用されている。この種の無人搬送車には、多種の誘導方式が利用されている。例えば、特許文献１に開示の無人搬送車は、誘導ラインに沿って走行する誘導方式が用いられている。具体的には、この無人搬送車は、撮像部を備えており、撮像部を使用して路面に敷設された誘導ラインを撮像し、撮像された誘導ラインの位置に基づいて誘導ライン上を走行する。

上記誘導ラインは、路面に貼付されたテープや路面に塗布された塗料などからなり、路面とは明確に異なる色彩が着色されている。しかしながら、このような誘導ラインは、路面に敷設されていることから、汚れの付着や剥がれが発生しやすい。そのため、無人搬送車は、このような誘導ラインの汚れの付着および剥がれによって、誘導ラインを認識できず、走行を停止するという問題があった。

そこで、例えば、汚れの付着や剥がれの影響を受けにくい電磁誘導による無人搬送車の誘導方式がある（特許文献２参照）。この誘導方式によると、無人搬送車は、走行ルートに沿って床に敷設されたトウパスワイヤの誘起磁界を車体に設けられたピックアップコイルによって検出し、検出された誘起磁界に基づいてステアリングモータを制御することにより、走行ルートに沿って移動する。

しかしながら、トウパスワイヤを床に敷設することは、面倒である。また、この誘導方式では、工場や倉庫内のレイアウト変更のたびに、トウパスワイヤを改めて床に敷設しなければならないという問題があった。

特開平７−２１０２４６号公報 特開平６−１１９０３６号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、誘導ラインを敷設する必要がない無人搬送システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る無人搬送システムは、
無人搬送車と、
無人搬送車を誘導する誘導ラインを含む誘導画像を記憶している画像記憶部と、
天井または壁の上部に設置されており、誘導画像を路面に投影する投影部と、
路面に投影された誘導画像を撮像する路面撮像部と、
路面撮像部が撮像した画像に基づいて、誘導画像を補正する画像補正部と、を備え、
投影部は、さらに、画像補正部によって補正された誘導画像を路面に投影し、
無人搬送車は、
路面を撮像する第１撮像部と、
第１撮像部によって撮像された路面の画像を解析し、誘導画像中の誘導ラインを検出する誘導ライン検出部と、
誘導ライン検出部によって検出された誘導ラインに基づいて、ステアリング制御するステアリング制御部と、を備える。

上記無人搬送システムは、好ましくは、
投影部が投影する方向を撮像する第２撮像部と、
第２撮像部が撮像した画像に基づいて、所定の領域に無人搬送車が存在するか否かを判定する車存在判定部と、
車存在判定部の判定結果に基づいて、投影部の投影状態と非投影状態とを切り替える投影制御部と、をさらに備える。

上記無人搬送システムは、好ましくは、
投影部が投影する方向を撮像する第３撮像部と、
第３撮像部が撮像した画像に基づいて、投影部の投影先にいる人の顔の向きが投影部の方向を向いているか否かを判定する顔方向判定部と、
顔方向判定部によって、人の顔が投影部の方向を向いていると判定された場合、第３撮像部が撮像した画像に基づいて、投影部が投影する誘導画像のうちのいずれの部分が人の顔に投影されるのかを特定する部分特定部と、
部分特定部が特定した誘導画像の部分の輝度を下げる輝度低下部と、をさらに備える。

画像補正部は、好ましくは、
路面像部によって撮像された誘導画像の各画素の各色成分の各輝度と、画像記憶部に記憶されている誘導画像の各画素の各色成分の各輝度とに基づいて、誘導画像の各画素の各色成分の補正係数を算出する補正係数算出部と、
補正係数を用いて誘導画像の各画素の各色成分の各輝度を補正する補正処理部と、を有する。

本発明に係る無人搬送システムによれば、誘導ラインを敷設する必要がない無人搬送システムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る無人搬送システムの概要図である。 路面に投影された誘導画像を示す上面図である。 図１の無人搬送車が備える各構成の機能ブロック図である。 図１の無人搬送車と、誘導画像が投影された路面とを示す上面図である。 図１の制御部の機能ブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る無人搬送システムの概要図である。 図６の制御部の機能ブロック図である。

＜第１の実施形態＞
添付図面を参照しつつ、本発明に係る無人搬送システムの第１の実施形態について説明する。前後、左右および上下の方向Ｘ、Ｙ、Ｚは、添付図面に記載のとおり、無人搬送車の走行方向を基準にしている。

図１は、無人搬送システムＳの概要図である。この無人搬送システムＳでは、制御部１がプロジェクタ２を制御して、誘導画像Ｇを路面Ｒに投影させる。無人搬送車３は、無人フォークリフトであって、プロジェクタ２が投影した誘導画像Ｇ中の誘導ラインＬに沿って誘導されることにより、予め定められた走行経路を走行する。

無人搬送システムＳは、制御部１と、プロジェクタ２と、無人搬送車３と、画像記憶部４と、を備える。

画像記憶部４は、無人搬送車３を誘導する誘導画像Ｇを記憶している。

制御部１は、有線または無線による通信により、画像記憶部４に記憶されている誘導画像Ｇをプロジェクタ２に出力する。

プロジェクタ２は、路面Ｒを向くように天井Ｃに設置されており、入力された誘導画像Ｇを路面Ｒに投影する。プロジェクタ２は、本発明の「投影部」に相当する。

図２（ａ）に示すように、誘導画像Ｇは、一定の幅を有する誘導ラインＬが中央に配置されており、誘導ラインＬの向きが無人搬送車３を誘導する方向を指している。また、誘導ラインＬの色は、その両側部分に比して明度・彩度が明らかに異なる。この誘導画像Ｇは、単なる一例であってこれに限定されない。例えば、路面Ｒと明らかに異なる色の誘導ラインＬのみを誘導画像Ｇとしてもよい。

＜無人搬送車３＞
図１および図３に示すように、無人搬送車３は、車体３１と、車載カメラ３２と、左右一対の前輪と、左右一対の後輪と、前輪および後輪のいずれか一方または両方をステアリング制御するステアリング制御部３５と、誘導ライン検出部３６と、フォーク３７と、マスト３８と、を備える。

車体３１の前面の一部は、透過部材で構成されている。車載カメラ３２は、車体３１内の前側の上側かつ中央の位置に、透過部材を通して路面Ｒを向くように設けられている。車載カメラ３２の位置は、単なる一例であってこれに限定されない。

図４に示すように、車載カメラ３２は、誘導画像Ｇを含む路面Ｒの所定の撮像範囲Ｔを撮像して路面画像を生成し、誘導ライン検出部３６に出力する。車載カメラ３２は、本発明の「第１撮像部」に相当する。

誘導ライン検出部３６は、入力された路面画像を彩度・明度に基づいて解析し、誘導画像中の誘導ラインＬを検出する。

ステアリング制御部３５は、誘導ライン検出部３６によって検出された誘導ラインＬに基づいて、前輪３３および後輪３４のいずれか一方または両方をステアリング制御する。具体的には、ステアリング制御部３５は、誘導ラインＬの位置が撮像範囲Ｔの中央にくるように車輪３３、３４の操舵角をフィードバック制御する。これにより、無人搬送車３は、プロジェクタ２が投影した誘導画像Ｇに沿って誘導され、予め定められた走行経路を走行することができる。

ところで、図２（ｂ）に示すように、路面Ｒは、使用状態により汚れや剥がれが発生している場合があり、この場合、部分Ａのように誘導画像Ｇの一部が適切に表示されない。そこで、制御部１は、路面Ｒに投影された誘導画像Ｇを解析し、このような路面Ｒに対応するように誘導画像Ｇを補正する。以下、具体的に説明する。

図１に示すように、無人搬送システムＳは、下カメラ５をさらに備える。下カメラ５は、下方を向き、プロジェクタ２に隣接して天井Ｃに設置されている。下カメラ５は、下方を撮像して下方画像を生成して制御部１に出力する。下カメラ５は、本発明の「路面撮像部」に相当する。

図５に示すように、制御部１は、画像補正部１１を有する。画像補正部１１は、補正係数算出部１１１と、補正処理部１１２とを有する。画像記憶部４に記憶されている誘導画像Ｇは、補正処理部１１２を介して補正係数算出部１１１およびプロジェクタ２に出力される。プロジェクタ２は、入力された誘導画像Ｇを路面Ｒに投影する。下カメラ５は、投影された誘導画像Ｇを撮像し、路面画像を生成して補正係数算出部１１１に出力する。

補正係数算出部１１１は、誘導画像Ｇの各画素の各輝度を色成分ごとに正規化して入力データＤ１を生成するとともに、下カメラ５から出力された路面画像の各画素の各輝度を各色成分ごとに正規化して出力データＤ２を生成する。次いで、補正係数算出部１１１は、入力データＤ１と出力データＤ２とを照合し、出力データＤ２の各画素間の輝度比を入力データＤ１に適合させるための各画素の各色成分の補正係数を算出し、算出した補正係数を補正処理部１１２に出力する。

補正処理部１１２は、算出された各画素の各色成分の補正係数を使用して、投影する誘導画像Ｇ１の各画素の各色成分の輝度を補正し誘導画像Ｇ２を生成する。次いで、補正処理部１１２は、生成した誘導画像Ｇ２をプロジェクタ２に出力するとともに、補正係数算出部１１１に出力する。プロジェクタ２は、入力された誘導画像Ｇ２を路面Ｒに投影する。下カメラ５は、投影された誘導画像Ｇ２を撮像し、路面画像を生成して補正係数算出部１１１に出力する。補正係数算出部１１１は、先程と同様に誘導画像Ｇ２に対応する補正係数を算出する。

図２（ｃ）に示すように、この工程が繰り返されることにより、最終的に投影された誘導画像Ｇは、単色のスクリーンに投影された画像のように表示される。このように、プロジェクタ２が投影する誘導画像Ｇは、補正処理部１１２によって随時補正されるので、投影面である路面Ｒが部分的に汚れようと適切に誘導画像Ｇを表示することができる。このため、無人搬送車３は、誘導画像Ｇ中の誘導ラインＬを適切に検出し、誘導ラインＬに沿って走行することができる。

＜第２の実施形態＞
次に図６および図７を参照しつつ、本発明の第２の実施形態について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る無人搬送システムＳの概要図である。第２の実施形態に係る無人搬送システムＳは、第１の実施形態に係る無人搬送システムＳに対して、制御部１の一部構成のみが異なっており、他の構成については共通する。したがって、重複する構成要素については、その詳細な説明を省略する。

図７に示すように、制御部１は、顔方向判定部１２と、部分特定部１３と、をさらに備える。

下カメラ５は、プロジェクタ２の下方を撮像して下方画像を生成し、顔方向判定部１２および車存在判定部１５に出力する。この下カメラ５は、本発明の「第２撮像部」および「第３撮像部」に相当する。

顔方向判定部１２は、下方画像に基づいて、下方に存在する人Ｈの顔の向きがプロジェクタ２の方向Ｐを向いているか否かを判定する。具体的には、顔方向判定部１２は、まず、下方画像から目、鼻、口といった人Ｈの顔の特徴部分を検出することにより、人Ｈの顔を認識するとともに、人Ｈの顔の向きを推定する。次いで、顔方向判定部１２は、推定した顔の向きがプロジェクタ２の方向Ｐを向いているか否かを判定する。

部分特定部１３は、顔方向判定部１２によって人Ｈの顔がプロジェクタ２の方向Ｐを向いていると判定された場合、プロジェクタ２が撮像した下方画像に基づいて、プロジェクタ２が投影する誘導画像Ｇのうちのいずれの部分が人Ｈの顔に投影されるのかを特定し、その特定した部分の位置を輝度低下部１４に出力する。

輝度低下部１４は、部分特定部１３から入力された位置に基づいて、誘導画像Ｇのうちの人Ｈに投影される部分の輝度を人Ｈの目の健康を害さないレベルにまで低下させる。輝度低下部１４は、部分的に輝度を低下させた誘導画像Ｇをプロジェクタ２に出力する。プロジェクタ２は、入力された誘導画像Ｇを路面Ｒに投影する。これにより、無人搬送システムＳは、屋内にいる人Ｈが天井Ｃの方向を確認しなければならない場合に、屋内にいる人Ｈがプロジェクタ２の投影光を連続して直視することを防止することができる。

制御部１は、車存在判定部１５と、投影制御部１６と、をさらに有する。車存在判定部１５は、下方画像に基づいて、所定の領域に無人搬送車３が存在するか否かを判定する。この所定の領域は、プロジェクタ２によって路面Ｒに投影された誘導画像Ｇの周囲を含む領域である。

投影制御部１６は、車存在判定部１５によって、所定の領域に無人搬送車３が存在しないと判定された場合には、プロジェクタ２の投影を停止させ、所定の領域に無人搬送車３が存在すると判定された場合には、プロジェクタ２の投影を再開させる。このため、無人搬送システムＳは、投影範囲内に無人搬送車３がいない場合には、プロジェクタ２による投影がなされないことによる省電力化を図ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

（１）プロジェクタ２は、屋内に設置された複数のプロジェクタ２から構成されてもよい。この場合、複数のプロジェクタ２によって複数の誘導画像Ｇを同時に投影することにより、複数の無人搬送車３を同時に誘導してもよい。また、複数のプロジェクタ２によって同時に複数の誘導画像Ｇを投影することにより、広範囲の誘導画像Ｇを路面Ｒに表示させてもよい。

（２）下カメラ５は、例えば、路面Ｒを撮像して路面Ｒ画像を生成するカメラと、プロジェクタ２の投影方向を撮像して無人搬送車３および人Ｈの画像を生成するカメラと、によって構成されてもよい。この場合、無人搬送車３および人Ｈの画像を生成するカメラは、人Ｈの顔の向きおよび所定の領域に無人搬送車３が存在するか否かを確認するための画像を生成することができるのであれば、プロジェクタ２に隣接して設置されなくてもよく、例えば、壁の上部に設置されてもよい。

（３）プロジェクタ２は、壁の上部に設けられていてもよい。

１ 制御部
１１ 画像補正部
１１１ 補正係数算出部
１１２ 補正処理部
１２ 顔方向判定部
１３ 部分特定部
１４ 輝度低下部
１５ 車存在判定部
１６ 投影制御部
２ プロジェクタ（投影部）
３ 無人搬送車
３１ 車体
３２ 車載カメラ（第１撮像部）
３３ 前輪
３４ 後輪
３５ ステアリング制御部
３６ 誘導ライン検出部
４ 画像記憶部
５ 下カメラ（第２〜第３撮像部、路面撮像部）
Ｓ 無人搬送システム
Ｌ 誘導ライン
Ｇ 誘導画像
Ｃ 天井
Ｒ 路面
Ｇ 誘導画像
Ｔ 撮像範囲
Ｈ 人

Claims (4)

1. 無人搬送車と、
   前記無人搬送車を誘導する誘導ラインを含む誘導画像を記憶している画像記憶部と、
   天井または壁の上部に設置されており、前記誘導画像を路面に投影する投影部と、
   前記路面に投影された前記誘導画像を撮像する路面撮像部と、
   前記路面撮像部が撮像した画像に基づいて、前記誘導画像を補正する画像補正部と、を備え、
   前記投影部は、さらに、前記画像補正部によって補正された前記誘導画像を路面に投影し、
   前記無人搬送車は、
   前記路面を撮像する第１撮像部と、
   前記第１撮像部によって撮像された前記路面の画像を解析し、前記誘導画像中の前記誘導ラインを検出する誘導ライン検出部と、
   前記誘導ライン検出部によって検出された前記誘導ラインに基づいて、ステアリング制御するステアリング制御部と、を備える
   ことを特徴とする無人搬送システム。
2. 前記投影部が投影する方向を撮像する第２撮像部と、
   前記第２撮像部が撮像した画像に基づいて、所定の領域に前記無人搬送車が存在するか否かを判定する車存在判定部と、
   前記車存在判定部の判定結果に基づいて、前記投影部の投影状態と非投影状態とを切り替える投影制御部と、をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の無人搬送システム。
3. 前記投影部が投影する方向を撮像する第３撮像部と、
   前記第３撮像部が撮像した画像に基づいて、前記投影部の投影先にいる人の顔の向きが前記投影部の方向を向いているか否かを判定する顔方向判定部と、
   前記顔方向判定部によって、前記人の顔が前記投影部の方向を向いていると判定された場合、前記第３撮像部が撮像した画像に基づいて、前記投影部が投影する前記誘導画像のうちのいずれの部分が前記人の顔に投影されるのかを特定する部分特定部と、
   前記部分特定部が特定した前記誘導画像の部分の輝度を下げる輝度低下部と、をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の無人搬送システム。
4. 前記画像補正部は、
   前記路面撮像部によって撮像された前記誘導画像の各画素の各色成分の各輝度と、前記画像記憶部に記憶されている前記誘導画像の各画素の各色成分の各輝度とに基づいて、前記誘導画像の各画素の各色成分の補正係数を算出する補正係数算出部と、
   前記補正係数を用いて前記誘導画像の各画素の各色成分の各輝度を補正する補正処理部と、を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無人搬送システム。

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