JP6840369B2 - 無人搬送車およびそれを用いた搬送作業方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、３Ｄ−ＳＬＡＭ（３dimension Simultaneous Localization AND Mapping）によるマップ更新機能を備え、自律走行が可能な無人搬送車および当該無人搬送車を用いた搬送作業方法に関する。

従来、有軌道式の無人搬送車（Automatic Guided Vehicle : AGV）の誘導方法としては、例えば、次のような方法が知られている。
（１）走行路に埋設され誘導ケーブルからの電波を無人搬送車が検出する方法
（２）走行路に誘導テープを貼り、磁気や反射光を無人搬送車が検出する方法
（３）走行路に誘導標識を設置し、誘導標識を無人搬送車が画像認識する方法

しかしながら、これらの方法では、予め走行路に誘導設備を設置する必要がある。
そこで、近年、無人搬送車が障害物をセンサ等で認識し、自律的に走行する無軌道式の無人搬方法が研究されている。障害物回避経路生成方法としては、ルールベース法、（仮想）ポテンシャル法および探索法が主なものとして知られている。特許文献１には、仮想ポテンシャル法を採用し、レーザレンジファインダから読み込まれた周囲の物体との距離情報・角度情報に基づいて、移動領域の環境地図を構成する複数の部分地図を作成することができる自律移動装置が開示されている。この自律移動装置においては、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）を用いてリアルタイムで自己位置の推定と環境地図の作成することが行われている。

特開２０１０−９２１４７号公報

上記（１）の誘導方法においては、誘導ケーブルを埋設するコストが高く、走行路を簡単に変更することもできない。（２）の誘導方法においては、走行路上に設置した誘導テープが損傷すると誘導ができなくなるため、定期的に誘導テープを貼り替える必要がある。倉庫のように、無人搬送車の走行路とフォークリフトの動線が重なる環境においては、誘導テープの貼り替えスパンは通常よりも短くなるという課題がある。

上記（３）の誘導方法においては、計測誤差が累積することにより作成された環境地図に不整合が生じること、特に、環状の環境地図を作成する際に、開始部分と終了部分が一致しなくなること（環状経路問題）の課題が指摘されている。また、走行路周辺のレイアウトが変更された場合、環境地図全体を作り直す必要があるという課題が指摘されている。そのため、特許文献１では、環境地図を複数の部分地図に分割して管理することで、計測誤差の範囲を部分地図にとどめ、またレイアウト変更時に再作成が必要な範囲を部分地図単位にとどめることが提案されている。
しかしながら、有人搬送車や作業員が同一スペースで作業を行うような環境においては、作業空間内のレイアウトが定常的に変化するため、想定外の環境変化により自己位置推定の精度が低下するという問題がある。

ところで、周囲の物体を把握する手段として、高価なレーザレンジファインダ（例えば、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging ））に代わる廉価なセンサを用いたいとのニーズがある。代替手段としてステレオカメラなどの安価な画像センサを用いることも考えられるが、無人搬送車の視野に外乱光が入射すると、周囲の物体把握が一時的に不能となり、無人搬送車が停止するという問題が生ずる。倉庫のように、屋外と連絡する入荷・出荷場所から常時外乱光が入射する環境下においては、ステレオカメラを用いて無人搬送車を構成することは困難であるという課題が存在している。

そこで、本発明は、上記課題を解決することを可能とする無人搬送車および搬送作業方法を提供することを目的とする。

本発明の無人搬送車は、進行方向側の物体画像を撮像する画像センサと、複数の車輪の駆動を独立制御する駆動部と、環境地図に基づき自律走行するための制御指令を駆動部に送信するロボット制御部と、無線通信部と、を備え、前記ロボット制御部が、画像センサからの画像情報に基づき環境地図およびルートを常時更新する機能と、特定の形状または模様を有する任意のランドマーク画像を環境地図上の座標情報と紐付けて登録する機能と、画像センサからの画像情報および環境地図に基づき現在位置を推定する第１の現在位置推定機能と、画像センサからの画像情報にランドマーク画像が含まれる場合、ランドマーク画像の座標情報および環境地図に基づき現在位置を推定する第２の現在位置推定機能と、を備えることを特徴とする。
上記無人搬送車において、前記駆動部が、オドメトリ情報をロボット制御部に送信する機能を備え、前記ロボット制御部が、オドメトリ情報および環境地図に基づき現在位置を推定する第３の現在位置推定機能を備えることを特徴としてもよい。
上記無人搬送車において、さらに、前方および側方の障害物を検知する距離センサを備え、前記ロボット制御部が、距離センサからの検知信号に基づきルートを常時更新する機能を備えることを特徴としてもよい。
上記無人搬送車において、前記距離センサが、複数の超音波センサからなることを特徴としてもよい。
上記無人搬送車において、前記ロボット制御部は、画像センサで撮像された撮像画像における認識領域として床ライン認識領域と壁ライン認識領域を設定し、前記ランドマーク画像のうち、前記床ライン認識領域において検出されたラインテープを床面に貼られたラインテープと認識し、前記壁ライン認識領域において検出されたラインテープを壁面に貼られたラインテープと認識することを特徴としてもよい。
上記無人搬送車において、前記ロボット制御部は、前記床面に貼られたラインテープに基づいて第１の走行制御を行うとともに、前記壁面に貼られたラインテープに基づいて、前記第１の走行制御とは異なる第２の走行制御を行うことを特徴としてもよい。
上記無人搬送車において、前記ロボット制御部は、画像センサで撮像された撮像画像における認識領域として天井認識領域を設定し、前記ランドマーク画像のうち、前記天井認識領域において検出されたランドマークに基づいて走行制御を行うことを特徴としてもよい。

本発明の搬送作業方法は、上記無人搬送車を用いた搬送作業方法であって、ランドマーク情報として登録可能なカラーテープを、無人搬送車の走行路に沿って、フォークリフトを含む他の走行車の通路を横断しないように貼付する工程、前記カラーテープが貼付された走行路において、前記無人搬送車を無人走行させる工程を含む。
上記搬送作業方法において、前記カラーテープが貼付された走行路において、作業者に注意喚起が必要な物体がある場所に、ランドマーク情報として登録可能な標識を設置する工程、を含むことを特徴としてもよい。
上記搬送作業方法において、前記標識が、三角コーンを含む防護標識および二次元コードを含む情報標識からなることを特徴としてもよい。

本発明によれば、倉庫等の屋内施設において外乱光が入射する環境下においても安価な画像センサを用いて自律走行できる無人搬送車および搬送作業方法を提供することが可能となる。

実施形態例に係る無人搬送車システムの構成図である。 実施形態例に係る無人搬送車の平面図である。 実施形態例に係る無人搬送車の側面図である。 実施形態例に係る倉庫の走行路を説明するための平面図である。 実施形態例に係るＡＲマーカーが付された三角コーンおよび壁に貼られたカラーテープを説明する図である。 本実施形態におけるカラーテープの認識方法を説明するための図である。 床面に貼ったカラーテープを用いた走行制御方法を説明するための図である。 壁に貼ったカラーテープを用いた走行制御方法を説明するための図である。 天井のランドマークを用いた走行制御方法を説明するための図である。 走行中におけるルート補正のフローチャートである。 補完情報を併用した現在位置取得のフローチャートである。

以下では、本発明の実施形態例のシステム構成を説明し、次いで、本発明の搬送作業方法の一例として入出庫作業の手順を説明する。
＜システム構成＞
実施形態例の無人搬送車システムは、ＲＭサーバ１と、ＷＭＳサーバ２と、管理端末３と、ハンディ端末４と、無線ＬＡＮ親機５と、カゴ車６と、複数台の無人搬送車１０とを備えて構成される。ハンディ端末４、無線ＬＡＮ親機５、カゴ車６および複数台の無人搬送車１０は、倉庫等の屋内施設の作業場所に設置されている。

ＲＭサーバ１は、無人搬送車１０の管理を実現可能とするサーバであり、ＣＰＵおよび記憶装置を備えたサーバ装置にＲＭソフトウェアおよびデータベースソフトウェアをインストールして構築されている。このＲＭソフトウェアは、主要な機能を実現するソフトウェアモジュールとして、搬送車管理部１ａと、作業調整部１ｂと、作業場所管理部１ｃと、課金情報管理部１ｄとを備えている。
搬送車管理部１ａは、無人搬送車１０が配置される作業場所情報や無人搬送車１０の稼働情報を管理する。搬送車管理部１ａでは、無人搬送車１０の車両ＩＤと作業対象となる作業場所ＩＤが紐付けられて管理されている。
作業調整部１ｂは、複数台の無人搬送車１０の稼働時間を管理する。作業調整部１ｂは、無人搬送車１０の車両ＩＤと稼働作業対象となる作業場所ＩＤが紐付けられて管理しており、課金情報算出のインプットデータとなる。なお、同一の建物内の同一スペースで複数台の無人搬送車１０が稼働される場合もあれば、一台のみが稼働される場合もある。
作業場所管理部１ｃは、作業場所ごとの基本マップを管理し、無人搬送車１０に基本マップを送信する。基本マップでは、通行可能コースと、禁止区域とが設定されている。なお、作業場所の基本マップの管理をＲＭサーバ１では行わず、作業場所に設置された無人搬送車１０および管理端末にて管理する構成としてもよい。
課金情報管理部１ｄは、搬送車管理部１ａから無人搬送車１０の稼働情報を取得し、クライアント毎に料金テーブルを参酌して、課金情報を算出する。

ＷＭＳサーバ２は、倉庫管理システム（Warehouse Management System）を実現可能とするサーバであり、ＣＰＵおよび記憶装置を備えたサーバ装置にＷＭＳソフトウェアおよびデータベースソフトウェアをインストールして構築されている。このＷＭＳソフトウェアは、主要な機能を実現するソフトウェアモジュールとして、在庫管理部２ａと、注文処理部２ｂとを備えている。

在庫管理部２ａは、商品ＩＤ、保管先の番地、ステータス等を管理する在庫データベースを更新する。また、管理端末３から受信した入庫情報に応じて保管先の番地を割り当てる機能、入庫指示をハンディ端末４および無人搬送車１０に送信する機能、入庫される商品の数量や配送状況のステータス等を管理する機能を備えている。
注文処理部２ｂは、管理端末３から受信した注文情報を管理する注文データベースを更新する。注文処理部２ｂは、注文情報に基づき出庫指示をハンディ端末４および無人搬送車１０に送信し、ハンディ端末４から出庫情報を受信すると当該注文のステータスを完了に更新する。また、注文に応じて在庫を予約する引当機能を備えており、ある注文に応じた在庫の注文数で引当てると、その数量の分は他の注文からは予約ができなくなることで在庫が確保される。

無人搬送車１０は、図１に示すように、ロボット制御部１１と、表示部１２と、無線通信部１３と、スピーカ１４と、電源部１５と、駆動系（２１〜２３）と、センサ群（３１〜３３）とを備えて構成される。

図２および図３に示すように、無人搬送車１０の駆動系（２１〜２３）はベース１６の下面側に配置されており、その他のロボット制御部１１等は、ベース１６の上面側に配置されている。車輪１９は駆動装置を有しない単輪であり、回転台１８を介してベース１６の下面に配置されている。
ベース１６の進行方向側には、門形の枠１７が設けられており、枠１７の上部柱には表示部１２を取り付けるためのアームと、非常停止ボタン２４と、画像センサ３３を吊り下げ固定するための固定具とが設けられている。
ベース１６の進行方向と反対側には、係止柱４２が設けられた連結部４１が配置されている。図示の例では、コンテナを牽引可能なトレーラー５０の係止板５３が係止柱４２に取り付けられている。トレーラー５０は、ブロック状の胴部５１と、長板状の支持部５２と、一対の車輪５４ａ，５４ｂを備えた自走できない台車である。トレーラー５０は、他のトレーラーをさらに連結することが可能である。

ロボット制御部１１は、ロボット開発用の標準プラットフォームであるＲＯＳ（Robot Operating System）を用いて構成された搬送用ソフトウェアが稼働するコンピュータであり、マップ管理部１１１と、運行管理部１１２と、ルート生成部１１３と、センサ管理部１１４とを備えている。
マップ管理部１１１は、３Ｄ−ＳＬＡＭ（３dimension Simultaneous Localization AND Mapping）によるマップ更新機能を備えている。マップ更新機能により更新される環境地図は、フロアー図や基本通路等の変更されることがない部分についての基本マップと、複数の部分マップとから構成されている。マップ管理部１１１は、カゴ車や荷箱等の常時変更が生じる物体の位置および形状情報をセンサ群（３１〜３３）からの信号に基づき把握し、走行しながら自身の周辺にある部分マップ（周辺マップ）をリアルタイム更新する。

運行管理部１１２は、入出庫指示に基づき無人搬送車１０の駆動系（２１〜２３）を制御し、自律走行を可能とする。車輪２３ａ，２３ｂの回転量の情報は、オドメトリ情報として記憶される。運行管理部１１２は、画像情報、オドメトリ情報、環境地図およびセンサ群（３１〜３３）の観測データを用いて、ＲＭサーバ１と通信を行うことなく自己位置を推定する機能を備えている。ここで、別途６軸センサを設け、６軸センサからの情報も併用するようにしてもよい。自己位置の推定は、公知の推定方法（例えば、モンテカルロ法）を用いることができる。また、後述のラインフォロー機能を備えている。同一走行路で複数台の無人搬送車１０を走行させる場合には、相互に自己位置を交換し、一定の車間距離を確保する機能を設けてもよい。
ルート生成部１１３は、ロボット制御部１１の記憶装置に記憶された環境地図を利用して、ＲＭサーバ１と通信を行うことなく、自律走行用のルートを生成する。入出庫位置となる商品の保管先の番地は、商品ＩＤと紐づけて在庫管理部２ａにより管理されている。トラック等の搬送車から荷受け・荷渡しをする荷さばき位置は、基本マップ上の番地により管理されている。入出庫指示が出されると、ルート生成部１１３は、基本マップおよび部分マップに基づき、荷さばき位置から入出庫位置までのルート（グローバルルート）を生成し、走行しながら部分マップが更新されると必要に応じて無人搬送車１０の周辺ルート（ローカルルート）を補正する。

センサ管理部１１４は、前方センサ（３１ａ〜３１ｃ）、側方センサ（３２ａ，３２ｂ）および画像センサ３３からの観測信号を検知し、マップ管理部１１１や運行管理部１１２等に送信する。前方にもうけられた３つの前方センサ（３１ａ〜３１ｃ）は、距離センサ（例えば超音波センサ）であり、前方に存在する物体を例えば１８０度以上の範囲で検出する。側方にもうけられた２つの側方センサ（３２ａ，３２ｂ）は、距離センサ（例えば超音波センサ）であり、側方に存在する物体を例えば１２０度以上の範囲で検出する。前方・側方に設けられた５つのセンサ（３１ａ〜３１ｃ，３２ａ，３２ｂ）が障害物（人を含む）を検知すると、センサ管理部１１４から検知情報を受信した運行管理部１１２は、障害物を回避するか、回避が難しい場合には走行を一時停止する制御を行う。

画像センサ３３は、距離をおいて配置された二次元画像を撮影するステレオカメラにより構成される。ステレオカメラは、独立した２つのカメラを固定して構成してもよいし、二つのレンズ機構およびシャッター機構を一体的に備えるものにより構成してもよい。画像センサ３３は、ベース１６の前面側に取り付けられ、無人搬送車１０の前方の２次元画像を撮影し、マップ管理部１１１に送信する。
マップ管理部１１１は、画像センサ３３の撮像画像に基づいて距離情報を有する三次元画像を生成する。また、マップ管理部１１１は、特定の形状や模様を有する物体の画像をランドマーク画像として、座標と関連付けて登録する機能も有している。ランドマークとしては、三角コーン（安全コーン）や支柱などの防護標識を登録することもできるし、ＡＲマーカーやＱＲコード（登録商標）などの二次元コードや非常出口のプレートなどの情報標識を登録することもできる。作業場所にランドマーク画像を管理するサーバを設置し、作業場所内に配置された複数の無人搬送車１０でランドマーク情報（画像および座標情報）を共有してもよい。防護標識および情報標識は、作業場所の背景とのコントラストが高くなるカラーが付されていることが好ましい。

表示部１２は、タッチスクリーンにより構成されており、情報入力部を兼ねている。実施形態例では、表示部１２を、ロボット制御部１１と通信可能なプログラムが稼働するタブレット型端末により構成した。表示部１２には、ルート生成部１１３が作成した推奨ルートが表示される。作業者がルートを承認すると、ルート生成部１１３は承認ルートを配列データに変換する。推奨ルートが好ましくない場合は、ルート変更指示を出すことができ、ルート生成部１１３が作成した別のルートが表示される。
無線通信部１３は、ハンディ端末４およびＲＭサーバ１と無線ＬＡＮ（例えばＷｉ−Ｆｉ）により双方向の通信を行うことを可能とする。ハンディ端末４とＲＭサーバ１の通信モジュールを別モジュールにより構成し、ＲＭサーバ１との通信は、ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area Network）により行うように構成してもよい。
スピーカ１４は、汎用的なスピーカにより構成されており、無人搬送車１０の走行中は走行中であることを知らせるためのメロディが発音される。無人搬送車１０が異常により停止した場合には、スピーカ１４から異常を知らせる警報が発音される。なお、異常停止時に警報を発音せず、表示部１２に異常を知らせる画像を表示させてもよいし、別途設けた表示灯により異常を知らせる構成を採用してもよい。
電源部１５は、充電可能な二次電池を備えており、無人搬送車１０をケーブルフリーで走行させることを可能とする。電源部１５は、接触式の充電装置に加え、充電エリアに無人搬送車１０を位置させることで非接触充電を可能とする受電装置を底面部または側面部に備えている。なお、非接触充電は必須の構成ではなく、接触式の充電装置のみを備える構成としてもよい。

駆動系（２１〜２３）は、駆動制御装置２１と、駆動装置２２ａ，２２ｂと、車輪２３ａ，２３ｂとから構成される。
駆動制御装置２１は、ロボット制御部１１からの指示に基づき駆動装置２２ａ，２２ｂのそれぞれの駆動を独立制御するコンピュータである。無人搬送車１０の方向転換は、右側の駆動装置２２ａによる車輪２３ａの回転角速度と、左側の駆動装置２２ｂによる車輪２３ｂの回転速度とを変えることにより行われる。
駆動装置２２ａ，２２ｂは、直流（ＤＣ）モータ、交流（ＡＣ）モータ、エンコーダ付モータ、ギヤドモータ等などの汎用モータを備えて構成され、車輪２３ａ，２３ｂを任意の回転角速度で回転させることができる。駆動装置２２ａ，２２ｂは、例えば分速５０ｍ以下の速度で５００ｋｇの積み荷を搬送することが可能である。実施形態例と異なり、車輪２３ａ，２３ｂのかじ取りを行うステアリング装置を駆動装置に別途設けてもよく、この場合、オドメトリ情報には操舵角情報も含まれる。
実施形態例では、車輪２３ａ，２３ｂに、エポキシ樹脂等で塗装された床面の走行に適したタイヤを採用している。車輪２３ａ，２３ｂの直径、幅、トレッドパターンの有無は、搬送する物品の重量や床面の状況に応じて最適なものを採用することができる。

管理端末３は、ノートＰＣ、デスクトップＰＣ、タブレットなどの端末であり、ＲＭサーバ１やＷＭＳサーバ２の管理等のために用いられる。
ハンディ端末４は、ピッキング作業時のバーコードの読み取り等のために使用する携帯端末である。ハンディ端末４は、液晶画面等からなる表示部と、記憶装置等からなる記憶部と、プロセッサや内蔵時計等からなる制御部と、ボタン等からなる操作部と、バーコードリーダ部と、無線通信部と、二次電池とを備えている。本実施形態例では表示部と別に操作部を設けているが、表示部を情報入力が可能な液晶タッチ画面で構成してもよい。好ましい態様のハンディ端末４は、無人搬送車１０のロボット制御部１１と無線通信することが可能である。
無線ＬＡＮ親機５が作業場所のフロアー内に配置されており、フロアー内のどの場所においても無線ＬＡＮ例えばＷｉ−Ｆｉ）へのアクセスが可能な環境が提供されている。

図４は、実施形態例に係る倉庫の走行路を説明するための平面図である。図中、網掛けがされている箇所が走行路である。床面の走行路と作業区間の境界には、部分的にカラーテープ（例えば虎模様のテープ）７１が貼られている。図５に示すように、走行路に沿った壁の画像センサ３３に映り込む高さ（例えば、人の背よりも低い高さ）にはカラーテープ（例えば虎模様のテープ）７７が部分的に貼られている。図中、点線部分７２は、上記境界にカラーテープが貼られていない箇所であり、この箇所は人やフォークリフトの通路となっている。図示の例では、エリアＡ、ＢおよびＣのいずれかをスタート地点およびゴール地点に設定することができる。符号７３で図示するのは腰の高さほどの支柱であり、支柱にはカラーリング（例えば虎模様のテープ）が施されている。符号７４で図示するのはカラーコーン（登録商標。以下省略）である。カラーコーン７４の一部には、図５に示すようにＡＲマーカー等の二次元コード７９が付されている。走行路に接する柱の角部には、上下方向にわたりカラーテープ７５が貼られている。カラーテープ（７１，７５，７７）、支柱７３およびカラーコーン７４は、作業者向けの標識としても機能するものである。このように、無人搬送車１０が走行する空間には作業者向けの標識が設置されていることから、無人搬送車１０はこれを特徴点情報をとして利用し、現在位置を把握するのに利用している。

なお、本実施形態に係る無人搬送車１０は、カラーテープに基づいて自動で走行制御を行う機能も有している。具体的には、無人搬送車１０は、まず、画像センサ３３により撮像した撮像画像において、床面の走行路に貼られているカラーテープ７１と、壁面に貼られているカラーテープ７７を認識する。ここで、図６は、本実施形態において、撮像画像中のカラーテープが、床面に貼られたカラーテープであるか、壁面に貼られたカラーテープであるかを認識する方法を説明するための図である。図６に示すように、本実施形態において、無人搬送車１０の運行管理部１１２は、撮像画像の画面中央下側の領域を床ライン認識領域として設定し、撮像画像の画面中央下側および画面上部を除く領域を壁ライン認識領域として設定している。そして、運行管理部１１２は、床ライン認識領域においてカラーテープを検出した場合には、当該カラーテープは床面に貼られたカラーテープ７１と認識し、床面のカラーテープ７１に基づく走行制御を行う。また、運行管理部１１２は、壁ライン認識領域においてカラーテープを検出した場合には、当該カラーテープは壁面に貼られたカラーテープ７７と認識し、当該カラーテープ７７に基づく走行制御を行う。なお、図６に示すように、床面の走行路に貼られたカラーテープ７１および壁面に貼られたカラーテープ７７の両方を検出した場合には、両方のカラーテープ７１，７７に応じた走行制御を行う。

たとえば、無人搬送車１０は、床面の走行路にカラーテープ７１を検出した場合、たとえば図７（Ａ）に示すように、検出したカラーテープ７１の長手方向における中心線上を、カラーテープ７１に沿って走行するように、走行制御を行う。あるいは、無人搬送車１０は、たとえば図７（Ｂ）に示すように、検出したカラーテープ７１を通路の端とみなし、カラーテープ７１を超えないように、あるいは、カラーテープ７１から一定距離離れて走行するように走行制御を行うことができる。なお、図７は、床面に貼ったカラーテープ７１を用いた走行制御方法を説明するための図である。また、無人搬送車１０は、走行路に沿った壁面にカラーテープ７７を検出した場合には、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、検出したカラーテープ７７から一定距離離れた位置を、カラーテープ７７に沿って走行するように走行制御を行うことができる。

さらに、本実施形態において、無人搬送車１０は、天井に貼り付けたカラーテープや、天井から吊り下げた吊り看板などに基づいて、自動で走行制御を行う機能を有する構成としてもよい。この場合、無人搬送車１０は、まず、画像センサ３３により撮像した撮像画像において、天井に取り付けたランドマーク（カラーテープや吊り看板など）を認識する。ここで、図９は、撮像画像中において天井に取り付けたランドマークを認識する方法を説明するための図である。図９に示すように、無人搬送車１０の運行管理部１１２は、撮像画像の画面中央上側の領域を天井認識領域として設定する。運行管理部１１２は、たとえば、天井認識領域において、予め学習したランドマーク画像と類似するランドマーク７８を検出した場合には、当該ランドマークは天井に取り付けられたランドマーク７８と認識し、天井に取り付けたランドマーク７８に基づく走行制御を行う。たとえば、無人搬送車１０は、図９に示すように、天井のランドマーク７８が天井に貼り付けたカラーテープ７８である場合、検出したカラーテープ７８の長手方向における中心線上を、カラーテープ７８に沿って走行するように、走行制御を行うことができる。あるいは、無人搬送車１０は、天井のランドマーク７８が天井から吊り下げた吊り看板である場合、たとえば、吊り看板が真上に来る位置まで走行するように、走行制御を行うこともできる。特に、天井が低い病院施設では、天井に取り付けたランドマーク７８に基づいて走行制御を行うことは有用である。

なお、図６に示す床ライン認識領域および壁ライン認識領域、および図９に示す天井認識領域は一例であり、適宜、範囲を変更することができる。また、無人搬送車１０は、特徴点情報としてカラーテープ７１，７７やランドマーク７８から現在位置を把握する場合にも、上述したように、撮像画像の床ライン認識領域において認識したカラーテープを床面に貼られたカラーテープ７１として認識し、撮像画像の壁ライン認識領域において認識したカラーテープを壁面に貼られたカラーテープ７７として認識し、あるいは、撮像画像の天井認識領域において認識したランドマーク７８を天井に取り付けたランドマークと認識することで、現在位置を把握することができる。

また、上述した例では、狭い通路やカーブなどの走行路において、高精度かつ安定した走行制御を行うために、カラーテープ（７１，７５，７７）、支柱７３、カラーコーン７４および天井に取り付けたランドマーク７８などを特徴点情報をとして利用し、現在位置を把握するのに利用する構成を例示したが、これに限定されず、たとえば、非接触充電機器に近接して充電できるように、非接触充電機器の付近における現在位置を把握する構成とすることもできる。たとえば、図５において、符号Ｄは充電エリアであり、符号Ｅは出入り口であり、符号Ｆは荷さばき場所である。符号Ｄの充電エリアでは、非接触で充電を行うための送電装置（図示せす）が配置されている。しかし、充電エリアではｃｍオーダーの精度で無人搬送車１０を誘導しなくては、充電を行うことができない。そのため、無人搬送車１０を送電装置に誘導するためのライン７６が付されている。ライン７６は、カラーテープで作成してもよいし、塗装により作成してもよい。運行管理部１１２は、画像センサ３３がライン画像を検出すると、ラインに沿って無人搬送車１０を誘導するラインフォロー機能を有している。このラインフォロー機能により、無人搬送車１０の受電装置が送電装置の上に位置するように、ｃｍオーダーの精度で誘導することが可能である。
荷さばき場所Ｆは、トラック等の搬送車が発着する場所でもあり、外乱光の入射がある。

無人搬送車１０は、一定間隔でルート補正を行いながら走行している。図１０は、走行中におけるルート補正のフローチャートである。
ＳＴＥＰ６０１：ロボット制御部１１は、画像センサにより進行方向およびその周辺の画像情報を取得し、画像情報において特徴点認識を行う。特徴点認識の詳細については後述する。
ＳＴＥＰ６０２：ロボット制御部１１は、現在位置の取得が可能な場合はＳＴＥＰ６０３に進み、現在位置の取得が不可能な場合はＳＴＥＰ６０６に進む。

ＳＴＥＰ６０３：ロボット制御部１１は、取得した現在位置に対応する部分マップを、画像情報に基づき更新する。
ＳＴＥＰ６０４：ロボット制御部１１は、設定されているルートの補正が必要かを判断し、必要である場合はＳＴＥＰ６０５に進み、必要ない場合はＳＴＥＰ６０１に戻る。
ＳＴＥＰ６０５：ロボット制御部１１は、設定されているルートを補正し、記憶装置に記憶する。

ＳＴＥＰ６０６：ロボット制御部１１は、記憶装置からオドメトリ情報を取得し、記憶装置に直前に記憶された現在位置情報とオドメトリ情報に基づき現在位置を算出する。
ＳＴＥＰ６０７：ロボット制御部１１は、現在位置の取得が可能な場合はＳＴＥＰ６０８に進み、現在位置の取得が不可能な場合はＳＴＥＰ６０９に進む。
ＳＴＥＰ６０８：ロボット制御部１１は、取得した現在位置に対応する部分マップを、画像情報に基づき更新する。
ＳＴＥＰ６０９：無人搬送車１０を停止し、表示部１２に異常を知らせる画面を表示させ、またはスピーカ１４から停止を知らせる警報を発音する。
ＳＴＥＰ６１０：ロボット制御部１１は、設定されているルートの補正が必要かを判断し、必要である場合はＳＴＥＰ６０５に進み、必要ない場合はＳＴＥＰ６０１に戻る。

ＳＴＥＰ６０１における特徴点認識について補足の説明をする。周囲に設置されている物体が常時変更する倉庫では、カゴ車、商品箱などの常時移動される物体を含めた形で特徴点が抽出されるため、誤検知が生じやすい。そのため、実施形態例では、画像情報に基づく特徴点抽出により現在位置を取得できない場合には、ランドマーク情報や人工コード情報などの補完情報を併用して現在位置を取得している。図１１は、補完情報を併用した現在位置取得のフローチャートである。

ＳＴＥＰ７０１：ロボット制御部１１は、画像センサが取得した進行方向およびその周辺の画像情報において特徴点認識を行い、基本マップおよび部分マップと対照し、現在位置の取得を試みる。
ＳＴＥＰ７０２：現在位置の取得が可能な場合はＳＴＥＰ７０６に進み、現在位置の取得が不可能な場合はＳＴＥＰ７０３に進む。
ＳＴＥＰ７０３：取得した画像情報に対する特徴点認識の結果に基づき、予め座標と関連付けて登録された補完情報を検出する。例えば、画像情報で抽出された特定のＡＲマーカーの座標情報を読み出し、画像中におけるＡＲマーカーの位置や大きさに基づき現在位置を算出する。
ＳＴＥＰ７０４：現在位置の取得が可能な場合はＳＴＥＰ７０６に進み、現在位置の取得が不可能な場合はＳＴＥＰ７０５に進む。
ＳＴＥＰ７０５：無人搬送車１０を停止し、表示部１２に異常を知らせる画面を表示させ、またはスピーカ１４から停止を知らせる警報を発音する。
ＳＴＥＰ７０６：ロボット制御部１１は、取得した現在位置を記憶装置に記憶する。

以上に説明した実施形態例の無人搬送車１０は、誘導ケーブルや誘導テープを設置することなく、周辺画像情報および安価な障害物センサに基づき自律走行を行うことが可能である。そのため、既存の倉庫においても、三角コーンを設置したり、走行路外に部分的にカラーテープを貼ったりするなどの最小限の設備投資をすることで、無人搬送システムを構築することが可能である。

また、画像情報で現在位置を取得できない場合には、補完情報を併用したり、オドメトリ情報を併用したりすることで、外乱光の入射する環境においても、現在位置の取得精度を高めることが可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。
実施形態例では、無人搬送車１０がＷＭＳサーバ２から入庫情報や注文情報を受信する構成を説明したが、ＷＭＳサーバ２と連携しない無人搬送車システムを構築してもよく、例えば、ハンディ端末４や作業場所に設置された管理端末から入出庫指示を無人搬送車１０に送信するようにしてもよい。
また、図１０で説明した優先順序で現在位置取得を行わなくともよく、何の情報に基づき現在位置取得を優先して行うかは、ロボット制御部１１により任意の優先度を設定することが可能である。例えば、距離センサやラインフォロー機能の優先度を画像センサ３３からの情報に基づく現在位置取得に優先させてもよい。

さらに、上述した実施形態では、特に、ＧＰＳを利用できない屋内施設として倉庫を例示して説明したが、本発明は倉庫での利用に限定されるものではなく、物品の搬送が行われる倉庫以外の屋内施設（たとえば、ＧＰＳが利用できない工場や病院）においても利用することもできる。
また、本発明は、カメラで周囲の物体を適切に認識できない場合において無人搬送車が停止してしまうことを防止する発明であり、このような場面として、外乱光が入射する環境を例示して説明した。しかしながら、周囲の物体を適切に認識できない場面としては、外乱光が入射する環境に限定されず、たとえば、季節や時間帯によりカゴ車などの搬送什器や商品などの荷物の物量・配置が変化した場合や、人やフォークリフトなどが同一環境下に混在する場合など、周囲の物品の配置が時間とともに変化する環境もあり、このような環境においても、本発明は有用である。

さらに、本発明に係る無人搬送車を用いた作業は、入出庫作業に限定されず、無人搬送車１０により荷物を搬送する必要がある各種作業に適用することができる。

また、上述した実施形態では、画像センサ３３を有する構成を例示したが、画像センサ３３の数は特に限定されず、単一の画像センサ３３を有する構成としてもよいし、複数の画像センサ３３を有する構成としてもよい。複数の画像センサ３３を有する構成の場合、複数の画像センサ３３により撮像した複数の方位の撮像画像に基づいて、カラーテープ（７１，７５，７７）、支柱７３、カラーコーン７４および天井に取り付けたランドマーク７８などの特徴点情報を認識し、現在位置の認識や走行制御を行うことで、現在位置の認識精度および走行制御の精度を高めることができる。

１ ＲＭサーバ
２ ＷＭＳサーバ
３ 管理端末
４ ハンディ端末
５ 無線ＬＡＮ親機
６ カゴ車
１０ 無人搬送車
１２ 表示部
２１ 駆動制御装置
２２ 駆動装置
２３ 車輪
３１ 前方センサ
３２ 側方センサ
３３ 画像センサ

Claims (10)

1. 進行方向側の物体画像を撮像する画像センサと、
   複数の車輪の駆動を独立制御する駆動部と、
   環境地図に基づき自律走行するための制御指令を駆動部に送信するロボット制御部と、
   無線通信部と、を備え、
   前記ロボット制御部が、画像センサからの画像情報に基づき環境地図およびルートを常時更新する機能と、
   特定の形状または模様を有する物体の画像をランドマーク画像として環境地図上の座標情報と紐付けて登録する機能と、
   画像センサからの画像情報において特徴点認識を行い、環境地図と対照して現在位置を推定する第１の現在位置推定機能と、
   画像センサからの画像情報にランドマーク画像が含まれる場合、ランドマーク画像の座標情報に基づき現在位置を推定する第２の現在位置推定機能と、
   を備え、
   前記ランドマーク画像として、カラーテープまたは塗装からなるラインの画像を含むことを特徴とする無人搬送車。
2. 前記駆動部が、前記複数の車輪の回転情報をオドメトリ情報としてロボット制御部に送信する機能を備え、
   前記ロボット制御部が、前記オドメトリ情報および直前に記憶された現在位置情報に基づき現在位置を推定する第３の現在位置推定機能を備えることを特徴とする請求項１に記載の無人搬送車。
3. さらに、前方および側方の障害物を検知する距離センサを備え、
   前記ロボット制御部が、距離センサからの検知信号に基づきルートを常時更新する機能を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の無人搬送車。
4. 前記距離センサが、複数の超音波センサからなることを特徴とする請求項３に記載の無人搬送車。
5. 前記ロボット制御部は、画像センサで撮像された撮像画像における認識領域として床ライン認識領域と壁ライン認識領域を設定し、前記ランドマーク画像のうち、前記床ライン認識領域において検出された前記ラインの画像を床ラインと認識し、前記壁ライン認識領域において検出された前記ラインの画像を壁ラインと認識することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の無人搬送車。
6. 前記ロボット制御部は、前記床ラインに基づいて第１の走行制御を行うとともに、前記壁ラインに基づいて、前記壁面から一定距離離れた位置を走行する第２の走行制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の無人搬送車。
7. 前記ロボット制御部は、画像センサで撮像された撮像画像における認識領域として天井認識領域を設定し、前記ランドマーク画像のうち、前記天井認識領域において検出されたランドマークに基づいて走行制御を行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の無人搬送車。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の無人搬送車を用いた搬送作業方法であって、
   ランドマーク情報として登録可能なカラーテープまたは塗装からなるラインを、無人搬送車の走行路に沿って、フォークリフトを含む他の走行車の通路を横断しないように形成する工程、
   前記ラインが形成された走行路において、前記無人搬送車を無人走行させる工程を含むことを特徴とする搬送作業方法。
9. 前記ラインが形成された走行路において、作業者に注意喚起が必要な物体がある場所に、ランドマーク情報として登録可能な標識を設置する工程、を含む請求項８に記載の搬送作業方法。
10. 前記標識が、三角コーンを含む防護標識および二次元コードを含む情報標識からなることを特徴とする請求項９に記載の搬送作業方法。