JP6711554B2

JP6711554B2 - 無人搬送システム

Info

Publication number: JP6711554B2
Application number: JP2018177394A
Authority: JP
Inventors: 絢介甲斐
Original assignee: Mitsubishi Logisnext Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Logisnext Co Ltd
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2020-06-17
Anticipated expiration: 2038-09-21
Also published as: JP2020047202A

Description

本発明は、反射板をレーザースキャナで認識して走行するレーザー式無人搬送車を用いた無人搬送システムに関するものである。

特許文献１および２に開示されているように、レーザースキャナを備えたレーザー式無人搬送車が知られている。レーザースキャナは、レーザーを水平に３６０度回転しながら送信し、さらに、倉庫内の予め定められた場所に配置された反射板で反射されたレーザーを受信することで、反射板を認識する。こうして、レーザー式無人搬送車は、反射板までの距離と反射板の角度（方位）とを算出し、現在位置を推定し、予め設定された経路を走行する。

また、特許文献３に開示されているように、倉庫内には、荷物を保管する複数の棚が設置されている。レーザー式無人搬送車は、棚に荷物を置く荷置き作業や、棚から荷物を取る荷取り作業を行う。

特開２０００−５６８２８号公報特開２０００−６５５７１号公報特開２００３−２０１０２号公報

ところが、棚に荷物が保管されると、レーザー式無人搬送車から送信されたレーザーが荷物で遮られる場合があった。また、特に、棚が移動可能な移動棚である場合には、レーザーが移動した棚で遮られる場合があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、送受信されるレーザーが遮られることを抑制できる無人搬送システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、レーザー式無人搬送車と、無人飛行体と、所定位置に配置された固定式反射板と、前記無人飛行体に設けられた移動式反射板と、前記固定式反射板の認識結果に基づいて、前記レーザー式無人搬送車の位置を推定する走行体位置推定部と、前記無人飛行体の位置を推定する飛行体位置推定部とを備え、認識された前記固定式反射板の個数が所定未満になったとき、前記走行体位置推定部は、前記移動式反射板の認識結果と前記無人飛行体の位置の推定結果とに基づいて、前記レーザー式無人搬送車の位置を推定し、前記レーザー式無人搬送車は、レーザーを水平に３６０°回転しながら送信して、前記固定式反射板および前記移動式反射板の少なくとも一方で反射された前記レーザーを受信するレーザースキャナと、前記レーザースキャナによる前記固定式反射板および前記移動式反射板の少なくとも一方の認識結果に基づいて走行する無人走行体とを備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無人搬送システムにおいて、前記無人飛行体は、認識された前記固定式反射板の個数が所定未満になったとき飛行を開始することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の無人搬送システムにおいて、前記無人飛行体は、当該無人飛行体の周囲を撮影する撮影部を備え、前記飛行体位置推定部は、前記無人飛行体の周囲の撮影結果に基づいて当該無人飛行体の位置を推定することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の無人搬送システムにおいて、さらに、前記無人飛行体の上方に設けられたマーカーを備え、前記飛行体位置推定部は、前記撮影部により撮影された前記マーカーの認識結果に基づいて、前記無人飛行体の位置を推定することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の無人搬送システムにおいて、前記無人飛行体は、前記マーカーに赤外線を照射する赤外線照射部を備え、前記マーカーは、再帰反射材により構成され、前記撮影部は、赤外線カメラにより構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、送受信されるレーザーが遮られることを抑制できる無人搬送システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る無人搬送システムの概要図である。同実施形態に係る無人飛行体の上方に設けられたマーカーの一例を示す模式図である。同実施形態に係る無人走行体および無人飛行体のブロック図である。同実施形態に係るレーザー式無人搬送車の走行制御の流れを示すフローチャートである。

図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１は、無人搬送システム１の概要図である。
図１に示すように、無人搬送システム１は、レーザー式無人搬送車である無人フォークリフト１０と、小型の無人飛行体である複数のドローン３０と、所定位置に配置された複数の固定式反射板４０と、ドローン３０に設けられた移動式反射板５０と、ドローン３０の上方に設けられたマーカー６０と、荷物Ｎを保管する複数の棚７０とを備えている。

無人フォークリフト１０は、無人で走行する無人走行体１０Ａと、棚７０に荷物Ｎを置く荷置き作業および棚７０から荷物Ｎを取る荷取り作業を行う荷役装置１０Ｂと、レーザーを送受信するレーザースキャナ１０Ｃとを備えている。

無人走行体１０Ａは、固定式反射板４０および移動式反射板５０（以下、反射板４０，５０を「反射板Ｒ」と総称する）の少なくとも一方の認識結果に基づいて、無人走行体１０Ａの位置を推定し、その位置の推定結果に基づいて所定の目的地まで走行する。無人走行体１０Ａは、移動式反射板５０の認識結果に基づいて走行する際は、移動式反射板５０の認識結果と、ドローン３０の位置の推定結果とに基づいて、無人走行体１０Ａの位置を推定する。無人走行体１０Ａの詳しい構成は、図３を参照して後述する。

荷役装置１０Ｂは、荷物Ｎを支持するフォーク２１と、フォーク２１を昇降させるリフト装置２２とを備えている。

レーザースキャナ１０Ｃは、レーザーを水平に３６０°回転しながら送信し、固定式反射板４０および移動式反射板５０で反射されたレーザーを受信する。レーザースキャナ１０Ｃは、レーザーの受信結果として、レーザーを送信してから受信するまでの時間、並びに、固定式反射板４０および移動式反射板５０で反射されたレーザーの移動方向角度を出力する。

ドローン３０は、レーザースキャナ１０Ｃが送受信するレーザーが棚７０や荷物Ｎや他の無人フォークリフト（図示略）等によって遮らないように飛行する。ドローン３０は、レーザースキャナ１０Ｃによって所定以上の固定式反射板４０が認識されなくなったとき、すなわち、認識された固定式反射板４０の個数が所定未満になったとき、飛行を開始する。具体的には、レーザースキャナ１０Ｃによって認識された固定式反射板４０の個数が３未満になると、ドローン３０は飛行を開始する。ドローン３０は、飛行を開始するまで、棚７０や無人フォークリフト１０上で待機する。また、飛行を開始するまでのドローン３０の待機時において、当該ドローン３０に充電が行われることが好ましい。ドローン３０の詳しい構成は、図３を参照して後述する。

固定式反射板４０は、無人フォークリフト１０からのレーザーを反射するように所定の高さに配置されている。固定式反射板４０は、屋内の壁や柱に設けられている。無人走行体１０Ａの位置の推定精度を高める観点から、多数の固定式反射板４０が設けられていることが好ましい。なお、本実施形態においては、固定式反射板４０のみを用いて無人走行体１０Ａの位置が推定できるように、３つ以上の固定式反射板４０が設けられている。

移動式反射板５０は、ドローン３０が所定の高さを維持して飛行することにより、無人フォークリフト１０からのレーザーを反射するように所定の高さに配置される。移動式反射板５０は、ドローン３０の飛行に伴って移動する。なお、本実施形態においては、移動式反射板５０のみを用いて無人走行体１０Ａの位置が推定できるように、３つ以上の移動式反射板５０が各ドローン３０に１つずつ設けられている。

棚７０は、所定の延設方向に沿って延びており、延設方向に垂直な並設方向（図中の矢印Ａで示す方向）に並べて設けられている。棚７０は、並設方向において移動可能な移動棚である。棚７０は、電動アクチュエータ（図示略）により移動し、棚７０を移動させることで、任意の棚７０の傍に無人フォークリフト１０が走行可能な通路を形成することができる。

図２は、屋内の天井に設けられたマーカー６０の一例を示している。
図２に示すように、複数のマーカー６０は、直交するＸ方向およびＹ方向において、互いに間隔をあけて設けられており、異なる形状（外形）および模様を有している。マーカー６０は、ドローン３０から照射される赤外線を当該ドローン３０に向けて反射する再帰反射材により構成されている。

図３は、無人走行体１０Ａおよびドローン３０のブロック図を示している。
図３に示すように、無人フォークリフト１０は、無人走行体１０Ａの構成要素として、反射板認識部１１と、無線通信部１２と、走行体位置推定部１３と、走行装置１４と、走行制御部１５とを備える。

反射板認識部１１は、レーザースキャナ１０Ｃにより受信したレーザーの受信結果に基づいて、レーザーを反射した３つ以上の反射板Ｒを認識し、レーザースキャナ１０Ｃから反射板Ｒまでの距離と反射板Ｒの角度（方位）とを算出する。具体的には、反射板認識部１１は、レーザーを送信してから受信するまでの時間に基づいて、レーザースキャナ１０Ｃから反射板Ｒまでの距離を算出し、反射板Ｒで反射されたレーザーの移動方向角度に基づいて、反射板Ｒの角度を算出する。

無線通信部１２は、ドローン３０と無線で通信し、ドローン３０の位置情報であるドローン３０の位置の推定結果を受信する。また、無線通信部１２は、無人フォークリフト１０を構成する無人走行体１０Ａとドローン３０とが通信を行う際に、各種の情報を送受信する。

走行体位置推定部１３は、反射板Ｒの認識結果に基づいて、無人フォークリフト１０の現在位置、すなわち無人走行体１０Ａの位置を推定する。具体的には、例えば、走行体位置推定部１３は、３つ以上の固定式反射板４０が認識された場合は、当該固定式反射板４０の認識結果（固定式反射板４０までの距離および角度）に基づいて、屋内における無人走行体１０Ａの位置を推定する。また、走行体位置推定部１３は、３つ以上の固定式反射板４０が認識されなかった場合は、例えば、移動式反射板５０の認識結果（移動式反射板５０までの距離および角度）と、当該移動式反射板５０が設けられたドローン３０の位置の推定結果とに基づいて、屋内における無人走行体１０Ａの位置を推定する。

走行装置１４は、荷置き作業および荷取り作業を行うために屋内を走行する。
走行制御部１５は、無人走行体１０Ａの位置の推定結果に基づいて、無人走行体１０Ａが屋内の予め設定された経路を走行するように、走行装置１４を制御する。

また、ドローン３０は、赤外線照射部３１と、撮影部３２と、マーカー認識部３３と、飛行体位置推定部３４と、無線通信部３５と、飛行装置３６と、飛行制御部３７とを備える。

赤外線照射部３１は、ドローン３０の上方に向けて、すなわちマーカー６０に向けて赤外線を照射する。

撮影部３２は、赤外線カメラにより構成されており、ドローン３０の周囲を撮影する。本実施形態においては、撮影部３２は、ドローン３０の上方に位置するマーカー６０を撮影する。

マーカー認識部３３は、撮影部３２により撮影したマーカー６０の撮影結果に基づいて、ドローン３０の上方に位置するマーカー６０を認識し、当該マーカー６０の特徴的情報（例えば形状、模様、周囲の他のマーカー６０までの距離等）を取得する。

飛行体位置推定部３４は、ドローン３０の周囲の撮影結果に基づいて、当該ドローン３０の位置を推定する。具体的には、飛行体位置推定部３４は、撮影部３２により撮影されたマーカー６０の認識結果（マーカー６０の特徴的情報）に基づいて、屋内におけるドローン３０の位置を推定する。

無線通信部３５は、無人走行体１０Ａと無線で通信し、ドローン３０の位置の推定結果を送信する。また、無線通信部３５は、無人フォークリフト１０を構成する無人走行体１０Ａとドローン３０とが通信を行う際に、各種の情報を送受信する。

飛行装置３６は、複数の回転翼により飛行するための下方への気流を発生させる。
飛行制御部３７は、移動式反射板５０がレーザースキャナ１０Ｃと同じ高さに位置するように、飛行装置３６を制御する。また、飛行制御部３７は、移動式反射板５０に向けて送信されたレーザーが棚７０等に遮られることを防ぐために、無人フォークリフト１０の近傍を飛行するように、飛行装置３６を制御する。

図４を参照して、無人フォークリフト１０の走行制御の流れの一例を示している。
図４に示すように、まず、レーザースキャナ１０Ｃがレーザーを送受信し、反射板認識部１１による３つ以上の固定式反射板４０の認識を試みる（ステップＳ１）。

次いで、走行体位置推定部１３は、ステップＳ１において所定以上（例えば３つ以上）の固定式反射板４０を認識したか否かを判定する（ステップＳ２）。

所定以上の固定式反射板４０を認識したとステップＳ２で判定した場合、すなわち例えば３つ以上の固定式反射板４０を認識した場合は、走行体位置推定部１３が、ステップＳ１で認識された固定式反射板４０に係る情報に基づいて、屋内における無人走行体１０Ａの位置を推定する（ステップＳ３）。

一方、所定以上の固定式反射板４０を認識したとステップＳ２で判定しなかった場合、すなわち、例えば３つ未満の固定式反射板４０を認識した場合や固定式反射板４０を認識しなかった場合は、ステップＳ３に代えて、以下のステップＳ４〜Ｓ７が行われる。

具体的には、飛行制御部３７は、ドローン３０の飛行を開始するように、飛行装置３６を制御する（ステップＳ４）。

次いで、マーカー認識部３３が撮影部３２により撮影されたマーカー６０を認識し、飛行体位置推定部３４が、当該マーカー６０に基づいて、ドローン３０の位置を推定する（ステップＳ５）。ステップＳ５で推定された各ドローン３０の位置に係る情報は、各ドローン３０から無人走行体１０Ａに随時送信される。

次いで、レーザースキャナ１０Ｃがレーザーを送受信し、反射板認識部１１による３つ以上の移動式反射板５０を認識する（ステップＳ６）。

次いで、走行体位置推定部１３が、ステップＳ６で認識された移動式反射板５０に係る情報と、ステップＳ５で推定されたドローン３０の位置に係る情報のうち、ステップＳ６で認識された移動式反射板５０が設けられたドローン３０の位置に係る情報とに基づいて、屋内における無人走行体１０Ａの位置を推定する（ステップＳ７）。

以上のようにして、ステップＳ３またはステップＳ７で無人走行体１０Ａの位置が推定されると、走行制御部１５が、推定された無人走行体１０Ａの位置に係る情報に基づいて、無人走行体１０Ａが所定の目的地まで走行するように、走行装置１４を制御する（ステップＳ８）。

本実施形態では以下の効果が得られる。
（１）無人フォークリフト１０（レーザー式無人搬送車）は、固定式反射板４０および移動式反射板５０の少なくとも一方で反射されたレーザーを受信するレーザースキャナ１０Ｃと、固定式反射板４０および移動式反射板５０の少なくとも一方の認識結果に基づいて走行する無人走行体１０Ａとを備える。このため、レーザーが遮られない位置に移動式反射板５０を移動させることで、送受信されるレーザーが遮られることを抑制でき、固定式反射板４０に向けて送信されたレーザーが棚７０や荷物Ｎ等に遮られる場合には、移動式反射板５０の認識結果に基づいて、無人フォークリフト１０を誘導することができる。

（２）ドローン３０（無人飛行体）は、所定以上の固定式反射板４０が認識されなくなったとき飛行を開始するため、固定式反射板４０を用いて無人走行体１０Ａの位置を推定できる場合には、ドローン３０を飛行させないようにして省エネを図ることができる。

（３）走行体位置推定部１３は、移動式反射板５０の認識結果とドローン３０の位置の推定結果とに基づいて、無人走行体１０Ａの位置を推定する。この構成によれば、移動式反射板５０が移動したときも、屋内における無人走行体１０Ａの位置を精確に推定することができる。

（４）飛行体位置推定部３４は、ドローン３０の周囲の撮影結果に基づいて当該ドローン３０の位置を推定する。この構成によれば、ドローン３０に撮影部３２を設けることで、屋内におけるドローン３０の位置が推定可能となる。

（５）飛行体位置推定部３４は、撮影部３２により撮影されたマーカー６０の認識結果に基づいて、ドローン３０の位置を推定する。この構成によれば、屋内の天井にマーカー６０を設けることで、屋内におけるドローン３０の位置が推定可能となる。

（６）無人搬送システム１は、マーカー６０に赤外線を照射する赤外線照射部３１を備え、マーカー６０は、再帰反射材により構成され、撮影部３２は、赤外線カメラにより構成されている。この構成によれば、暗所においても撮影部３２を用いてマーカー６０を認識することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記構成を適宜変更することもできる。例えば、上記実施形態を、以下のように変更して実施してもよく、以下の変更を適宜組み合わせてもよい。

・マーカー６０を認識できるのであれば、赤外線照射部３１を省いてもよい。また、撮影部３２は、赤外線カメラ以外のカメラにより構成されていてもよい。また、マーカー６０を天井以外の場所に設けてもよい。

・ドローン３０の周囲の撮影結果に基づかずにドローン３０の位置を推定してもよい。例えば、飛行体位置推定部３４がＧＰＳを用いてドローン３０の位置を推定するように構成してもよい。

・所定以上の固定式反射板４０が認識されなかったか否かに関係なく、ドローン３０が飛行を行うように構成してもよい。また、１つ以上の固定式反射板４０の認識結果と１つ以上の移動式反射板５０の認識結果との組み合わせに基づいて、無人走行体１０Ａの位置を推定するように構成してもよい。

・無人走行体１０Ａおよびドローン３０の構成を適宜変更してもよい。例えば、マーカー認識部３３および飛行体位置推定部３４の機能を、無人走行体１０Ａが備えていてもよい。また、例えば、ドローン３０とレーザースキャナ１０Ｃとが通信を行うことで、反射板認識部１１および走行体位置推定部１３の機能を、ドローン３０が備えていてもよい。

・無人フォークリフト１０以外のレーザー式無人搬送車に本発明を適用してもよい。すなわち、フォーク以外の移載装置を備えた無人搬送車や、移載装置を備えていない無人搬送車に本発明を適用することもできる。

１無人搬送システム
１０無人フォークリフト（レーザー式無人搬送車）
１０Ａ無人走行体
１０Ｂ荷役装置
１０Ｃレーザースキャナ
１３走行体位置推定部
１５走行制御部
３０ドローン（無人飛行体）
３４飛行体位置推定部
４０固定式反射板
５０移動式反射板
６０マーカー

Claims

レーザー式無人搬送車と、
無人飛行体と、
所定位置に配置された固定式反射板と、
前記無人飛行体に設けられた移動式反射板と、
前記固定式反射板の認識結果に基づいて、前記レーザー式無人搬送車の位置を推定する走行体位置推定部と、
前記無人飛行体の位置を推定する飛行体位置推定部とを備え、
認識された前記固定式反射板の個数が所定未満になったとき、前記走行体位置推定部は、前記移動式反射板の認識結果と前記無人飛行体の位置の推定結果とに基づいて、前記レーザー式無人搬送車の位置を推定し、
前記レーザー式無人搬送車は、
レーザーを水平に３６０°回転しながら送信して、前記固定式反射板および前記移動式反射板の少なくとも一方で反射された前記レーザーを受信するレーザースキャナと、
前記レーザースキャナによる前記固定式反射板および前記移動式反射板の少なくとも一方の認識結果に基づいて走行する無人走行体とを備える
ことを特徴とする無人搬送システム。
前記無人飛行体は、認識された前記固定式反射板の個数が所定未満になったとき飛行を開始する
ことを特徴とする請求項１に記載の無人搬送システム。
前記無人飛行体は、当該無人飛行体の周囲を撮影する撮影部を備え、
前記飛行体位置推定部は、前記無人飛行体の周囲の撮影結果に基づいて当該無人飛行体の位置を推定する
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。
さらに、前記無人飛行体の上方に設けられたマーカーを備え、
前記飛行体位置推定部は、前記撮影部により撮影された前記マーカーの認識結果に基づいて、前記無人飛行体の位置を推定する
ことを特徴とする請求項３に記載の無人搬送システム。
前記無人飛行体は、前記マーカーに赤外線を照射する赤外線照射部を備え、
前記マーカーは、再帰反射材により構成され、
前記撮影部は、赤外線カメラにより構成されている
ことを特徴とする請求項４に記載の無人搬送システム。