JP6687313B1 - 搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】搬送車の自動走行の確実性を向上可能な搬送システムを提供する。【解決手段】搬送システムは、レーザスキャナ、反射体１０、および、三角測量の原理に基づいて搬送車２の現在位置を特定し、搬送車２を、特定された現在位置を用いて指定経路１３ａに沿って目標作業位置１４ａへ走行させる。この間に、搬送車２の現在位置が三角測量の原理に基づいて特定できなくなると、搬送システムは、施設１内の環境を計測する計測センサからの情報と施設１内の環境地図との照合に基づいて搬送車２の現在位置を推定し、搬送車２を、推定された現在位置を用いて復帰場所４へ走行させる。これにより、搬送車２の現在位置が三角測量の原理に基づいて再び特定できるようになり、搬送システムは、搬送車２を、特定された現在位置を用いて搬送車２を再び走行させる。【選択図】図６

Description

本発明は、搬送車を施設内にて自動で走行させる搬送システムに関する。

従来から、倉庫や工場などの施設内において搬送車を自動で走行させる搬送システムが広く知られている。

特許文献１に開示された搬送システムでは、搬送車に設けられたレーザスキャナが周囲にレーザ光を投射するとともに、施設内に配置された複数の反射体から反射されたレーザ光を検出する。搬送システムは、レーザスキャナからの情報を用いた三角測量の原理に基づいて搬送車の現在位置を特定し、特定された現在位置を用いて搬送車を所定の経路に沿って走行させている。

特許文献２に開示された搬送システムでは、搬送車に設けられた計測センサ（測距センサなど）が周囲の環境を測定する。そして、搬送システムは、計測センサからの情報と施設内の環境地図とを照合させることにより搬送車の現在位置を推定し、推定された現在位置を用いて搬送車を所定の経路に沿って走行させている。環境地図の作成には、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）が利用されている（特許文献２、３など参照）。

特開２０００−５６８２８号公報 特開２０１３−４５２９８号公報 特開２０１４−２１９７２１号公報

特許文献１の誘導方式は位置精度が高い。但し、レーザスキャナが少なくとも３つの反射体から反射されたレーザ光を検出しなければならない。レーザ光が、予期せぬ荷物などが原因で遮られると、搬送車の現在位置を特定できず、その結果、搬送車は自動走行を継続できない。一方、特許文献２の誘導方式は、このような問題はないものの、位置精度があまりよくなく、搬送車に荷役作業をさせるのには適していない。

本発明は、搬送車の自動走行の確実性を向上可能な搬送システムを提供することを目的とする。

本発明に係る搬送システムは、施設と、施設内で自動で走行しかつ荷役作業する搬送車と、施設内に設けられた複数の反射体と、搬送車に設けられ、当該搬送車の周囲にレーザ光を投射するとともに反射体によって反射されたレーザ光を検出するレーザスキャナと、搬送車に設けられ、当該搬送車の周囲の環境を計測する計測センサと、搬送車に設けられ、当該搬送車を制御する制御装置と、を備える。
制御装置は、レーザスキャナからの情報を用いた三角測量の原理に基づき搬送車の現在位置を特定する位置特定部と、計測センサからの情報と施設内の環境地図との照合に基づき搬送車の現在位置を推定する位置推定部と、搬送車を走行させる走行制御部と、を備える。
復帰場所が、施設内に規定されている。復帰場所は、レーザスキャナが当該レーザスキャナから投射され少なくとも３つの反射体から反射されたレーザ光を検出することができる場所である。
走行制御部は、搬送車を、位置特定部によって特定された現在位置を用いて、指定経路に沿って目標作業位置へ走行させているときに位置特定部が現在位置を特定できなくなると、搬送車を、位置推定部によって推定された現在位置を用いて復帰場所へ走行させる。
そして、走行制御部は、搬送車を復帰場所へ走行させているときに位置特定部が現在位置を特定できるようになると、または、搬送車を復帰場所に到着させて位置特定部が現在位置を特定できるようになると、搬送車を、位置特定部によって特定された現在位置を用いて走行させる。

搬送システムは、位置特定部が現在位置を特定できなくなった第１地点と位置特定部が現在位置を特定できるようになった第２地点との区間を通らない第２地点から目標作業位置までの経路である変更経路を作成する経路変更部をさらに備える。
走行制御部は、搬送車を、位置特定部によって特定された現在位置を用いて変更経路に沿って目標作業位置へ走行させる。

復帰場所が施設内に複数設けられてよい。
走行制御部は、位置特定部によって特定された現在位置を用いて搬送車を走行させているときに位置特定部が現在位置を特定できなくなると、位置特定部が現在位置を特定できなくなった地点から最も近い復帰場所へ搬送車を走行させてよい。

本発明によれば、搬送車の自動走行の確実性を向上可能な搬送システムを提供する。

一実施形態に係る搬送システムを示す概略的な平面図である。 搬送車を示す側面図である。 搬送車を示すブロック図である。 レーザ誘導を説明するための図である。 搬送車の走行制御を説明する図である。 搬送車の走行制御を説明する図である。 搬送車の走行制御を説明する図である。 搬送車の走行制御を説明する図である。 搬送車の走行制御を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態が説明される。

［搬送システム］
図１は、一実施形態に係る搬送システムを概略的に示す平面図である。搬送システムは、工場や倉庫などの施設１と、施設１内で自動で走行しかつ荷役作業する少なくとも一台の搬送車２とを備える。複数の反射体１０が、施設１内に設置されている。反射体１０は、施設１内の壁や柱等に固定されている。棚１１が施設１内に配置されており、荷物１２が棚１１に保管されている。なお、荷物１２は、棚１１ではなく、施設１内の床面に積まれて置かれることもある。

図２の通り、搬送車２は、実施形態では無人フォークリフトである。搬送車２は、走行輪２１を有する車両本体２０と、車両本体２０に設けられたマスト２２と、マスト２２に対して昇降可能に設けられたフォーク２３とを備える。

レーザスキャナ２４が搬送車２に設けられており、レーザ光Ｌ（図４）を当該搬送車２の周囲に投射するとともに反射体１０によって反射されたレーザ光Ｌを検出する。レーザスキャナ２４および反射体１０は、同じ高さに配置される。

計測センサ２５が搬送車２に設けられており、当該搬送車２の周囲の環境を計測する。計測センサ２５は、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）のために利用される。ＳＬＡＭは、自己位置の推定と環境地図の作成を同時に行う技術であり、周知の技術であるため、その詳細は省略される。

計測センサ２５は、例えば、周囲の物体までの距離を計測する測距センサでよい。測距センサは、例えば、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ）、ステレオカメラ、デプスカメラである。また、Ｖｉｓｉａｌ ＳＬＡＭが用いられる場合、計測センサ２５は、周囲の環境を撮像する単眼カメラでよい。１つのセンサ２５だけでなく、２以上のセンサが１台の搬送車２に設けられてよい。なお、ＳＬＡＭのために、上述のような外界センサに加えて、必要に応じて内界センサが搬送車２に設けられてもよい。

図３の通りは、搬送車２は、走行装置２６、荷役装置２７、および、通信装置２８をさらに備える。制御装置３が、搬送車２を制御するために当該搬送車２に設けられている。走行装置２６は、走行輪２１およびこれを駆動するための駆動系からなる。荷役装置２７は、マスト２２、フォーク２３およびこれらを駆動するための駆動系からなる。制御装置３および通信装置２８は、車両本体２０の内部に設けられている。走行装置２６および荷役装置２７の一部は、車両本体２０の内部に設けられている。

通信装置２８は、施設１に設置された不図示の管理装置と無線通信を行い、行うべき作業に関する情報である作業指令を受信し、制御装置３に送る。また、通信装置２８は、作業の進捗や搬送車２の現在位置などを管理装置に逐次送信する。

制御装置３は、搬送車２の制御に必要な情報が格納される記憶部３０を備える。記憶部３０は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。

制御装置３は、レーザスキャナ２４からの情報を用いた三角測量の原理に基づいて搬送車２の現在位置を特定する位置特定部３１をさらに備える。施設１内の反射体１０の配置を示す反射体マップが、予め記憶部３０に格納されている。

図４の通り、レーザスキャナ２４は、レーザ光Ｌを水平に３６０度回転しながらその周囲に投射するとともに、反射体１０によって反射されたレーザ光Ｌを検出する。位置特定部３１は、レーザスキャナ２４からの情報を用いて各反射体１０までの距離および当該反射体１０の方位を演算する。位置特定部３１は、このように認識した複数の反射体１０のうち３つの反射体１０のなす三角形が反射体マップに示されたどの三角形に該当するのかを特定することにより、搬送車２の現在位置を特定する。

制御装置３は、地図作成部３２および位置推定部３３をさらに備える。地図作成部３２は、計測センサ２５からの情報を用いて施設１内の環境地図（グローバルマップ）を作成する。施設１内の環境地図は、施設１内の物体（壁、柱、棚１１など）の位置を示す地図である。環境地図は、記憶部３０に格納され更新される。位置推定部３３は、計測センサ２５からの情報と環境地図との照合に基づいて搬送車２の現在位置を推定する。このような照合に基づく現在位置の推定は、特許文献２などに開示の通り周知であるためその詳細は省略される。

計測センサ２５からの情報を用いたＳＬＡＭにより搬送車２の現在位置の推定および施設１内の環境地図の作成を同時に行うＳＬＡＭ処理部３４が、地図作成部３２および位置推定部３３によって構成されている。

制御装置３は、搬送車２を走行させる走行制御部３５をさらに備える。走行制御部３５は、走行装置２６を制御することで搬送車２の走行制御を行う。具体的には、走行制御部３５は、走行輪２１の操舵角を変化させながら走行輪２１を転動させる。

走行制御部３５は、位置特定部３１によって特定された現在位置を用いて、搬送車２を走行経路１３（図１）に沿って走行させる。したがって、施設１内の反射体１０の配置は、搬送車２の走行経路１３に沿った走行を実現するように予め決定されている。走行制御部３５は、位置推定部３３によって推定された現在位置を用いて搬送車２を走行させることもできる。走行経路１３の情報は、予め記憶部３０に格納されている。

制御装置３が、位置特定部３１によって特定された現在位置を用いて搬送車２を走行させる位置特定誘導（レーザ誘導）と、位置推定部３３によって推定された現在位置を用いて搬送車２を走行させる位置推定誘導（ＳＬＡＭ誘導）のどちらの誘導方式を用いるかは後述される。

制御装置３は、位置特定部３１によって特定された現在位置を用いて、搬送車２に荷役作業を行わせる荷役制御部３６をさらに備える。荷役制御部３６は、荷役装置２７を制御して搬送車２の荷役制御を行う。具体的には、荷役制御部３６は、搬送車２が作業指令で指定された目標作業位置に到着すると、マスト２２およびフォーク２３を動かして、荷物１２の荷取りまたは荷置きを行わせる。

制御装置３は、経路変更部３７および警告部３８をさらに備える。これらの機能部は、後述される。

制御装置３は、例えばＣＰＵなどを含み、制御装置３の上記の各機能部は、記憶装置（記憶部３０）に格納されたプログラムを、ＣＰＵが実行することによって実現される。

図１に示される通り、復帰場所４が施設１内に予め規定されている。実施形態では、複数（４つ）の復帰場所４が規定されている。復帰場所４は、レーザスキャナ２４が当該レーザスキャナ２４から投射され少なくとも３つの反射体１０から反射されたレーザ光Ｌを検出することができる場所である。

なお、反射体１０の配置は、走行経路１３上であれば、レーザスキャナ２４が少なくとも３つの反射体１０からのレーザ光Ｌを検出することができるように予め決定されているが、復帰場所４としては、少なくとも３つの反射体１０からのレーザ光Ｌの検出が確実な場所（位置特定部３１による搬送車２の現在位置の特定の実効性が確実な場所）が選択される。実施形態の復帰場所４は、レーザ光Ｌを遮断する要素となる施設１内の棚１１（荷物１２の置場）から離れた場所であって、４以上、好ましくは５以上の反射体１０からのレーザ光Ｌが検出できる場所が選択されている。

復帰場所４は、実際に測定および／または実験して予め規定されてもよいし、シミュレーションなどで測定および／または実験して予め規定されてもよい。また、復帰場所４は、同様の搬送システムにおける施設１内の形状、反射体１０の配置などの特徴と復帰場所４とが関係付けられた教師データを用いた機械学習により生成された学習モデルを用いて決定されてもよい。

復帰場所４を示す情報は、予め記憶部３０に格納され、施設１内の環境地図上にも記されている。

搬送車２は、以下のように制御される。なお、施設１内の環境地図は、搬送車２を施設１内で走行させることによりＳＬＡＭ処理部３４によって予め作成されている。

搬送車２の制御装置３が作業指令を管理装置から受ける。作業指令は、目標作業位置への指定経路を含む。指定経路は、走行経路１３上に設定される。走行制御部３５は、位置特定部３１によって特定された現在位置を用いて、搬送車２を指定経路に沿って目標作業位置まで走行させる。そして、特定された現在位置が目標作業位置に達すると、荷役制御部３６は、搬送車２に荷役作業をさせる。このように、搬送システムは、搬送車２を、通常は、位置精度が高いレーザ誘導によって誘導させて作業を行う。

図５の通り、例えば、作業指令が、指定経路１３ａ，１３ｂと目標作業位置１４ａ，１４ｂを含む場合に、走行制御部３５は、位置特定部３１によって特定された現在位置を用いて、搬送車２を指定経路１３ａに沿って目標作業位置１４ａへ走行させ、荷役制御部３６は、搬送車２に、目標作業位置１４ａにて、棚１１との間で荷物１２の受取り／受渡しを行う。次いで、走行制御部３５は、搬送車２を指定経路１３ｂに沿って目標作業位置１４ｂへ走行させ、荷役制御部３６が、目標作業位置１４ｂにて、搬送車２に、荷物１２の受渡し／次の荷物１２の受取りを行う。

上述の通り、搬送車２の現在位置の演算のためには、３つの反射体１０が認識されなければならない。したがって、レーザ光Ｌが予期せぬ荷物１２などの障害物によって遮断されて反射体１０に達せず、レーザスキャナ２４が３つの反射体１０を認識できないと、位置特定部３１が現在位置を特定できない。結果的に、搬送車２が自動走行できなくなる。

図６の通り、走行制御部３５が、搬送車２を、指定経路１３ａに沿って目標作業位置１４ａへ走行させているときに、例えば意図しない荷物等の障害物がある反射体１０ａの前に置かれて、レーザスキャナ２４が３つの反射体１０を認識できず、第１地点Ｐ１にて位置特定部３１が現在位置を突然特定できなくなったとする。このように、位置特定部３１が現在位置を特定できなくなると、走行制御部３５は、搬送車２を、位置推定部３３によって推定された現在位置を用いて復帰場所４へ走行させる。

復帰場所４が複数ある本実施形態では、図７の通り、第１地点Ｐ１から最も近い復帰場所４ａに向けて移動する。実施形態では、搬送車２が、後進により復帰場所４ａへ走行する。なお、以下の演算では、第１地点Ｐ１は、位置特定部３１が特定した搬送車２の最後の位置（特定できなくなった直前に特定した現在位置）とされる。このように、搬送車２は、位置推定誘導（ＳＬＡＭ誘導）により復帰場所４ａへ走行する。

ここで、位置推定部３３は、位置特定部３１が特定した搬送車２の最後の位置を初期位置として、搬送車２の現在位置を推定し始める。位置推定誘導が開始するまでに搬送車２がいくらか動いていることがある。そのため、走行制御部３５は、走行輪２１の回転を検出するエンコーダなどのセンサからの情報と最後の位置とから、搬送車２の現在位置を演算し、位置推定部３３は、これを初期位置として用いて、搬送車２の現在位置を推定し始めてよい。

復帰場所４は、上述の通り、少なくとも３つの反射体１０からのレーザ光Ｌの検出が確実な場所（位置特定部３１による搬送車２の現在位置の特定の実効性が確実な場所）である。したがって、搬送車２を復帰場所４ａへ走行させているときに位置特定部３１が現在位置を特定できるようになることがあり、またできなかったとしても、復帰場所４ａに到着させれば位置特定部３１が現在位置を特定できるようになる。例えば、図８の通り、走行制御部３５が搬送車２を復帰場所４ａへ走行させているときに、第２地点Ｐ２で位置特定部３１が現在位置を特定できるようになったとする。

位置特定部３１が現在位置を特定できるようになると、位置推定部３３による搬送車２の走行を停止する。そして、経路変更部３７は、図８の通り、第１地点Ｐ１と第２地点Ｐ２との区間（位置特定部３１が現在位置を特定できなかった区間である）を通らないＰ２から目標作業位置１４ａまでの経路である変更経路１３ａ’を作成する。

経路変更部３７は、第１地点Ｐ１、第２地点Ｐ２、および、記憶部３０に予め格納された走行経路１３の情報に基づいて、走行経路１３上に変更経路１３ａ’を作成する。作成された変更経路１３ａ’は記憶部３０に格納される。

次いで、図９の通り、走行制御部３５は、搬送車２を、位置特定部３１によって特定された現在位置を用いて、第２地点Ｐ２から変更経路１３ａ’に沿って目標作業位置１４ａへ走行させる。そして、荷役制御部３６が、目標作業位置１４ａにて搬送車２に荷役作業をさせる。こうして、搬送システムは、搬送車２に作業を継続させる。なお、実施形態と異なり、その次の指定経路１３ｂが第１地点Ｐ１と第２地点Ｐ２との区間を通過する場合、経路変更部３７は、当該区間を通らない目標作業位置１４ａから次の目標作業位置１４ｂまでの変更経路も作成し、走行制御部３５は、その変更経路に沿って搬送車２を走行させる。

走行経路１３、地点Ｐ１，Ｐ２の関係上、経路変更部３７が、前記区間を通らない変更経路を作成できないことがある。この場合、経路変更部３７はその旨を走行制御部３５に送り、走行制御部３５は、搬送車２を停止制御する。すなわち、作業は中断される。

なお、警告部３８は、位置特定部３１が上記のように現在位置を特定できなかったとき、その旨と第１地点Ｐ１を、通信装置２８を介して管理装置に送信する。警告部３８は、さらに、経路変更部３７が変更経路を作成できず作業が中断したとき、その旨を通信装置２８を介して管理装置に送信する。

以上の通り、搬送システムは、通常、搬送車２を位置精度の高いレーザ誘導で誘導して作業を行う。搬送システムは、レーザ誘導できなくなると、位置推定誘導（ＳＬＡＭ誘導）に切り替えて搬送車２を復帰場所４に向かって走行させ、レーザ誘導に復帰できる場所に到着させる。そして、搬送システムは、再びレーザ誘導で搬送車２を走行させ始める。このように、レーザ誘導が一度できなくなったとしても、搬送車２が自動走行を継続できる。これは、搬送車２の自動走行の確実性を向上させる。

また、変更経路１３ａ’が作成されるので、搬送車２がレーザ誘導できない区間を通らずに目標作業位置１４ａに走行して作業指令に係る荷役作業を行える。また、搬送車２は、地点Ｐ１から最も近い復帰場所４ａに向かって走行するので、搬送車２はレーザ誘導に直ぐに復帰できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明され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 施設
１０ 反射体
１１ 棚
１２ 荷物
１３ 走行経路
１３ａ，１３ｂ 指定経路
１３ａ’ 変更経路
１４ａ，１４ｂ 目標作業位置
２ 搬送車
２４ レーザスキャナ
２５ 計測センサ
２６ 走行装置
２７ 荷役装置
２８ 通信装置
３ 制御装置
３０ 記憶部
３１ 位置特定部
３２ 地図作成部
３３ 位置推定部
３４ ＳＬＡＭ処理部
３５ 走行制御部
３６ 荷役制御部
３７ 経路変更部
３８ 警告部
４ 復帰場所
Ｐ１ 第１地点
Ｐ２ 第２地点

Claims (2)

1. 施設と、
   前記施設内で自動で走行しかつ荷役作業する搬送車と、
   前記施設内に設けられた複数の反射体と、
   前記搬送車に設けられ、当該搬送車の周囲にレーザ光を投射するとともに前記反射体によって反射された前記レーザ光を検出するレーザスキャナと、
   前記搬送車に設けられ、当該搬送車の周囲の環境を計測する計測センサと、
   前記搬送車に設けられ、当該搬送車を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記レーザスキャナからの情報を用いた三角測量の原理に基づき前記搬送車の現在位置を特定する位置特定部と、
   前記計測センサからの情報と前記施設内の環境地図との照合に基づき前記搬送車の現在位置を推定する位置推定部と、
   前記搬送車を走行させる走行制御部と、を備え、
   復帰場所が、前記施設内に規定されており、
   前記復帰場所は、前記レーザスキャナが当該レーザスキャナから投射され少なくとも３つの前記反射体から反射されたレーザ光を検出することができる場所であり、
   前記走行制御部は、
   前記搬送車を、前記位置特定部によって特定された現在位置を用いて、指定経路に沿って目標作業位置へ走行させているときに前記位置特定部が現在位置を特定できなくなると、前記搬送車を、前記位置推定部によって推定された現在位置を用いて前記復帰場所へ走行させ、
   前記搬送車を前記復帰場所へ走行させているときに前記位置特定部が現在位置を特定できるようになると、または、前記搬送車を前記復帰場所に到着させて前記位置特定部が現在位置を特定できるようになると、前記搬送車を、前記位置特定部によって特定された現在位置を用いて走行させる、搬送システムであって、
   前記搬送システムは、
   前記位置特定部が現在位置を特定できなくなった第１地点と前記位置特定部が現在位置を特定できるようになった第２地点との区間を通らない前記第２地点から前記目標作業位置までの経路である変更経路を作成する経路変更部をさらに備え、
   前記走行制御部は、
   前記搬送車を、前記位置特定部によって特定された現在位置を用いて前記変更経路に沿って前記目標作業位置へ走行させる、
   ことを特徴とする搬送システム。
2. 前記復帰場所が前記施設内に複数設けられており、
   前記走行制御部は、
   前記位置特定部によって特定された現在位置を用いて前記搬送車を走行させているときに前記位置特定部が現在位置を特定できなくなると、前記位置特定部が現在位置を特定できなくなった地点から最も近い前記復帰場所へ前記搬送車を走行させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。

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