JP7151924B1 - 連結装置、牽引システム、連結方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】従前より使用している無人搬送車及びカゴ車を用いて自動連結を達成できる連結装置、牽引システム、連結方法、及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】連結装置１は、高さ方向及び水平方向に沿って直線運動するアクチュエータ１２１、１２２により被牽引車Ｔの一部と係合する係合部１２と、無人搬送車Ｖの後方を撮像するように設けた撮像部１３とを備え、アクチュエータを制御する制御部は、被牽引車に付された第１マーカ及び第２マーカのうち、撮像部で撮像した撮像画像内に写る第１マーカから読み取られるデータに基づいて被牽引車へ後進で接近するように無人搬送車の駆動輪の制御信号を出力し、被牽引車へ接近した後、撮像画像内に写る第２マーカから読み取られる情報に基づいて被牽引車の係合部による係合箇所を特定し、特定した係合箇所を係合部により係合させる制御信号をアクチュエータへ出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、無人搬送車と被牽引車とを連結する連結装置、牽引システム、連結方法、及びコンピュータプログラムに関する。

工場などの生産現場にて、材料、部品、完成品等の物品を搬送する無人搬送車（Automatic Guided Vehicle等）が普及している。無人搬送車は、物品を載せる台を有して搬送するタイプ、物品を下からリフトアップし搬送するタイプ、物品を入れるカゴ車（被牽引車）を牽引するタイプを含む様々なタイプを有する。

特許文献１には、牽引の際の制御方法が開示されている。特許文献１では、牽引車の後方に向けて設けたカメラを用い、被牽引車の被連結部材に付されたマーカを撮影した画像から連結部分の折れ角を算出している。特許文献１に開示されている牽引車と被牽引車との間の連結部分は、牽引車の後方に突出させた棒状の連結部材の先端に鉛直方向に設けられた連結軸と、被牽引車の前方に突出させた棒状の連結部材の先端に鉛直方向に設けた連結孔とを係合させて連結される。

特開２０１９－１９９１５０号公報

特許文献１に開示されているような牽引車と被牽引車とは、専用の組み合わせの連結部材及び被連結部材をそれぞれ有している場合には、高さを合わせてあるため、牽引車の連結部材を動かすことで自動的に、連結させることが可能である。

しかしながら、既に生産現場で使用されている無人搬送車と、被牽引車とを、特許文献１に開示されているような対応する組み合わせにするためには、連結軸を設けた連結部材と、連結孔を設けた連結部材を無人搬送車と被牽引車とに接合させる加工が必要になる。

無人搬送車と被牽引車との連結部材が対応する組み合わせでない場合、作業者が手作業で連結することが必要になる。

本発明は、斯かる事情を鑑みてなされたものであり、従前より使用している無人搬送車及びカゴ車を用いて自動連結を達成できる連結装置、牽引システム、連結方法、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本開示の一実施形態の連結装置は、無人搬送車と、無人搬送車に牽引される被牽引車との間を連結する連結装置であって、前記無人搬送車の後部の連結部材に、前記無人搬送車の進行方向に対して左右に回転可能に連結する連結部と、前記連結部の反対側に、アクチュエータを動作させて被牽引車の一部と係合する係合部と、前記無人搬送車の後方を撮像し、前記被牽引車に付されたマーカを撮像範囲に含むように設けた撮像部と、前記アクチュエータを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記被牽引車に付された第１マーカ及び第２マーカのうち、前記撮像部で撮像した撮像画像内に写る前記第１マーカから読み取られるデータに基づいて前記被牽引車へ接近するように前記無人搬送車の駆動輪の制御信号を出力し、前記被牽引車へ接近した後、前記撮像画像内に写る前記第２マーカから読み取られる情報に基づいて前記被牽引車の前記係合部による係合箇所を特定し、特定した特定箇所と前記係合部とを係合させる制御信号を前記アクチュエータへ出力する。

本開示の一実施形態の牽引システムは、無人搬送車と、無人搬送車の後部に、進行方向に対して左右に回転可能に取り付けられ、被牽引車と係合して前記無人搬送車に連結する連結装置と、を含み、前記無人搬送車の進行を制御する搬送制御部と、前記連結装置の動作を制御する連結制御部とは、前記無人搬送車の駆動輪の制御権を授受し、前記連結装置の連結制御部は、前記無人搬送車から前記制御権を受けた場合、前記無人搬送車の後方を撮像し、前記被牽引車に付されたマーカを撮像範囲に含むように設けた撮像部から撮像画像を取得し、前記被牽引車に付された第１マーカ及び第２マーカのうち、前記撮像部で撮像した撮像画像内に写る前記第１マーカから読み取られるデータに基づいて前記被牽引車へ接近するように前記無人搬送車の駆動輪の制御信号を出力し、前記被牽引車へ接近した後、前記撮像画像内に写る前記第２マーカから読み取られる情報に基づいて前記被牽引車における係合箇所を特定し、特定した係合箇所に、前記連結装置に備えられたアクチュエータを制御して係合させ、前記無人搬送車へ前記駆動輪の制御権を返す。

本開示の一実施形態の連結方法は、無人搬送車の後部に、進行方向に対して左右に回転可能に取り付けられ、被牽引車と係合して前記無人搬送車に連結する連結装置が、前記無人搬送車から、前記無人搬送車の駆動輪の制御権を取得し、前記無人搬送車の後方を撮像し、前記被牽引車に付されたマーカを撮像範囲に含むように設けた撮像部から撮像画像を取得し、前記被牽引車に付された第１マーカ及び第２マーカのうち、前記撮像部で撮像した撮像画像内に写る前記第１マーカから読み取られるデータに基づいて前記被牽引車へ接近するように前記無人搬送車の駆動輪の制御信号を出力し、前記被牽引車へ接近した後、前記撮像画像内に写る前記第２マーカから読み取られる情報に基づいて前記被牽引車における係合箇所を特定し、特定した係合箇所に、前記連結装置に備えられたアクチュエータを制御して係合させ、前記無人搬送車へ前記駆動輪の制御権を返す。

本開示の一実施形態のコンピュータプログラムは、無人搬送車の後部に、進行方向に対して左右に回転可能に取り付けられ、被牽引車と係合して前記無人搬送車に連結する連結装置を制御するコンピュータに、前記無人搬送車から、前記無人搬送車の駆動輪の制御権を取得し、前記無人搬送車の後方を撮像し、前記被牽引車に付されたマーカを撮像範囲に含むように設けた撮像部から撮像画像を取得し、前記被牽引車に付された第１マーカ及び第２マーカのうち、前記撮像部で撮像した撮像画像内に写る前記第１マーカから読み取られるデータに基づいて前記被牽引車へ接近するように前記無人搬送車の駆動輪の制御信号を出力し、前記被牽引車へ接近した後、前記撮像画像内に写る前記第２マーカから読み取られる情報に基づいて前記被牽引車における係合箇所を特定し、特定した係合箇所に、前記連結装置に備えられたアクチュエータを制御して係合させ、前記無人搬送車へ前記駆動輪の制御権を返す、処理を実行させる。

本開示の連結装置、連結方法、牽引システム及びコンピュータプログラムでは、第１マーカ及び第２マーカが付された被牽引車に対する連結装置１の画像認識処理により、無人搬送車は、後進によって連結対象の被牽引車へ向けて移動し、被牽引車で特定された係合箇所に達する運転が可能になる。更に、連結装置１の第２マーカに対する画像認識に基づく処理により、汎用的な被牽引車の一部と係合することで連結できる。被牽引車（カゴ車）の係合箇所の位置の高さや幅が異なる場合においても自動連結が可能であり、改造も不要である。被牽引車が、カゴ部分と台車とが一体となっていない場合でも連結可能である。

本開示の一実施形態の連結装置では、前記制御部は、前記撮像部で撮像した撮像画像における明度を特定し、特定した明度に基づいて前記撮像部による露光時間を決定し、決定した露光時間で前記撮像部により再度撮像を実行する。

連結装置で制御部は、生産現場での画像撮像にあたって、画像内に目的の物体を検知してからその物体が鮮明に写るか否か等を確認することなしに、撮像画像における明度に基づいた露光時間を決定する。初期設定での撮像画像に対象物を検知することができなくても、次に撮像した画像で検知ができる可能性が高い。

本開示の一実施形態の連結装置では、前記第１マーカは矩形状の二次元コードであって、前記被牽引車の前面に付されており、前記制御部は、前記撮像画像内に写る前記二次元コードの範囲の、前記二次元コードを正面から撮像した場合の画像からの歪みに基づいて前記被牽引車の前面と、前記撮像部の撮像方向とがなす角度を算出し、前記撮像画像内に写る前記二次元コードの範囲の大きさに基づいて前記被牽引車への距離を算出し、算出した角度及び距離に基づいて前記無人搬送車の駆動輪に対する制御信号を作成する。

連結装置では、矩形状の二次元コードを正面から撮像することで、二次元コードの四隅の座標から歪みを、大きさから距離を算出し、被牽引車と無人搬送車の進行方向との角度を算出することができる。これにより、無人搬送車を被牽引車へ対向させるためになすべき角度を算出することができる。

本開示の一実施形態の連結装置では、前記第２マーカは、２つに分かれた特定の色、模様、又は光彩を有する領域と、バーコードとを有し、前記被牽引車の進行方向に対して前方の係合箇所及びその近傍に、２つの領域が前記被牽引車の幅方向に配されるように付されており、前記制御部は、前記撮像画像内に写る前記２つの領域それぞれの重心を結ぶ直線の中央に相当する箇所を係合箇所として特定し、特定した係合箇所と係合するように前記アクチュエータへの制御信号を作成する。

連結装置では、撮像画像内の第２マーカが写る範囲に対する画像処理によって、被牽引車における係合箇所を特定することが可能である。本開示の連結装置では、被牽引車に特別な連結部材を設けずとも、安定的に牽引が可能な係合箇所に第２マーカを付すという簡易な行為により、無人搬送車と連結させることが可能である。

第２マーカの特定の領域が認識されれば、一部を欠いて認識したとしても、制御部は例えば中央の箇所を特定することができる。第２マーカのバーコードは、２つの長辺に沿った部分が鮮明に写っていないとしても、被牽引車の識別情報を読み取ることが可能である。

第２マーカの特定の領域は、２つに分かれた領域に限られず、特定の形状又は特定の配置であってもよい。領域の対称性から、係合箇所を特定することが可能である。

本開示の一実施形態の連結装置は、前記制御部は、前記第２マーカのバーコードから識別情報を読み取り、読み取った識別情報に基づいて前記被牽引車の係合箇所の床面からの高さ及び奥行を含む寸法データを読み出し、読み出した寸法データに基づいて前記アクチュエータの制御信号を作成する。

連結装置では、バーコードに符号化されている情報に基づいて寸法データを取得できれば、制御部は、どのような被牽引車であっても係合するための幾何学的データを把握できる。

本開示によれば、無人搬送車に連結装置を取り付け、カゴ車（被牽引車）に対応するマーカを付すことにより、連結装置が持つカメラでカゴ車に付されているマーカを撮影し、撮影画像に基づき自動的に連結することができる。

本開示の無人搬送車、連結装置及び被牽引車の略示側面図である。 無人搬送車及び連結装置の略示斜視図である。 無人搬送車及び連結装置の構成を示すブロック図である。 被牽引車の略示斜視図である。 第２マーカの一例を示す図である。 無人搬送車の走行例を示す図である。 連結装置の自動連結処理の手順の一例を示すフローチャートである。 連結装置の自動連結処理の手順の一例を示すフローチャートである。 連結装置の自動連結処理の手順の一例を示すフローチャートである。 係合箇所の決定方法の概要図である。

本開示をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本開示の無人搬送車Ｖ、連結装置１及び被牽引車Ｔの略示側面図であり、図２は、無人搬送車Ｖ及び連結装置１の略示斜視図である。

無人搬送車Ｖは、図１及び図２に示すように、車体２１及び車輪２２を有する。無人搬送車Ｖの車体２１は、略直方体状であって、後部に対応する面に傾斜面を有する形状を持つ。車体２１には、後方に延びる一組の連結部材２３が取り付けられている。連結部材２３は、無人搬送車Ｖの高さ方向（鉛直方向）に沿う連結軸２３１を有している。車体２１の底部２１１には、１つの前輪２２１及び２つの後輪２２２（一方の図示を省略）が設けられている。無人搬送車Ｖは、制御部の制御により後輪２２２を駆動輪として駆動させる。

連結装置１は、基体１０、連結部１１、係合部１２及び撮像部１３を備える。基体１０は、扁平な直方体状の筐体を有して内部に制御部（図３参照）を収容する。連結装置１は、筐体の一広面に固定された連結部１１により無人搬送車Ｖの後部の連結部材２３に連結可能である。連結部１１は、無人搬送車Ｖの進行方向に対して左右に回転可能に連結する。例えば連結部１１は、図１、２に示すように無人搬送車Ｖの連結部材２３の鉛直方向の連結軸２３１に対して嵌合する連結孔を有する１組の連結具で構成される。連結部１１の連結孔は、基体１０の筐体の広面の長辺方向と平行な軸方向を持つように設けられている。

連結装置１は、図２に示すように、無人搬送車Ｖの連結軸２３１に、連結具１１１の連結孔を通して無人搬送車Ｖに連結する。連結部１１は、無人搬送車Ｖの連結軸２３１と連結孔との間の回転量を測定するエンコーダ１１２を含む。エンコーダ１１２は、基体１０内に設けられた制御部へ回転量に対応する信号を出力する。

係合部１２は、基体１０の他広面に、その広面の長辺方向に沿って直線運動をする第１アクチュエータ１２１と、広面に垂直な方向（進行方向）に沿って直線運動する第２アクチュエータ１２２と備える。第２アクチュエータ１２２は、第１アクチュエータ１２１から立設されており、その立設方向に移動可能なロッド１２３と、ロッド１２３のガイド１２４とを備える。係合部１２は、ロッド１２３に固定されたグリップ板１２５と、ロッド１２３の基端に設けられたグリップ板１２６とによって、対象物を外側から掴むことによって被牽引車Ｔと係合できる。係合の方法はこれに限られない。

撮像部１３は、直方体状の本体の端面の一方に、略水平に、ロッド１２３の突出方向と平行な方向で撮像するように取り付けられている。

被牽引車Ｔは、Ｌ字アングルを矩形に組んだフレームＴ１と、フレームＴ１の下部に設けられた車輪Ｔ２と、フレームＴ１上に固定されるカゴＴ３とを有する。カゴＴ３は、各側面に、落下防止のための金網を有しているが、これに限らない。被牽引車Ｔは、その他、車輪Ｔ２を有して所謂カゴ車と呼ばれるものであれば、特に限定されない。

本実施形態の連結装置１は、後部に連結軸２３１を有する無人搬送車Ｖであれば、取り付け可能である。そして連結装置１は、無人搬送車Ｖの走行を制御する制御部と通信接続し、基体１０内部に設けられた制御部における制御処理により、無人搬送車Ｖから後輪２２２の駆動制御の権利を取得してこれを駆動し、更に、被牽引車Ｔとの自動連結を実現する。

なお、連結装置１は、連結部材２３及び連結軸２３１を連結装置１側に有する構造でもよい。その場合は、後部に連結部２３１を有さない無人搬送車Ｖであっても、無人搬送車Ｖ後部に連結装置１の一部である連結部材２３を固定できる構造があれば、連結装置１を取り付け可能である。

以下に、連結装置１の制御部における制御処理の内容を説明する。図３は、無人搬送車Ｖ及び連結装置１の構成を示すブロック図である。

無人搬送車Ｖは、車体２１内部に、後輪駆動部２２０と、後輪駆動部２２０を制御する制御部２００とを備える。無人搬送車Ｖは、車体２１内部に、走行時に床面を撮像できる撮像部２０１を備える。制御部２００は、後輪駆動部２２０及び撮像部２０１と接続されており、撮像部２０１により撮像された画像を画像処理して得られる情報に基づき、設定速度及び角度を後輪駆動部２２０へ出力して制御する。

制御部２００は、連結装置１と無人搬送車Ｖとの間の連結部１１における連結軸２３１と連結孔との間の回転量（連結部１１の連結具と連結部材２３との間の角度）を測定するエンコーダ１１２から回転量のデータを、制御部１００経由で取得して制御を実行してもよい。

連結装置１は、基体１０内に制御部１００を備える。制御部１００は、マイクロコントローラであり、プロセッサ１０１、メモリ１０２及び入出力部１０３を備える。

プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit ）等のプロセッサを用いる。メモリ１０２は、不揮発性メモリである。メモリ１０２には、制御プログラム１Ｐ及び被牽引車情報が記憶されている。被牽引車情報は、被牽引車Ｔを各々識別するデータ、又は被牽引車Ｔの種別を識別するデータに対応付けられた、寸法データである。メモリ１０２の被牽引車情報は、制御部１００により外部メモリから読み取られたデータであってもよいし、図示しない通信媒体を介して制御部１００が取得したデータであってもよい。制御部１００は、その他、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ、タイマ、各種センサ等を含んでもよい。

入出力部１０３は、マイクロコントローラの入出力インタフェースである。プロセッサ１０１は、入出力部１０３を介して撮像部１３からの画像信号を取得し、第１アクチュエータ１２１の駆動回路１２０１、及び第２アクチュエータ１２２の駆動回路１２０２へ、制御信号を出力する。入出力部１０３は、エンコーダ１１２とも接続されており、プロセッサ１０１は、エンコーダ１１２から出力される回転量に対応する信号を取得する。入出力部１０３は、無人搬送車Ｖの制御部２００とも接続されており、プロセッサ１０１は、制御部２００との間でデータの受け渡しが可能である。

次に、連結装置１が接続する被牽引車Ｔについて説明する。図４は、被牽引車Ｔの略示斜視図である。被牽引車Ｔは上述したように、フレームＴ１を有する。本実施形態において、連結装置１によって無人搬送車Ｖに被牽引車Ｔを自動的に連結させるため、図４に示すように、被牽引車Ｔには、２種類の第１マーカＭ１及び第２マーカＭ２が付されている。第１マーカＭ１は、略正方形の二次元コードである。第１マーカＭ１は他に、矩形状であってもよい。第１マーカＭ１は、二次元コードに限られず、特定のカラー、模様、光彩等を有し、撮像部１３で得られる画像によって他と識別可能であるものであってもよい。図４に示すように、第１マーカＭ１は、被牽引車Ｔの１つの側面に縦方向に沿って貼付されている。第１マーカＭ１が貼付される面は、牽引される際に前方となる側面、即ち前面である。第１マーカＭ１を二次元コードとすることにより、連結装置１の制御部１００は、歪みから連結装置１と被牽引車Ｔの前面との角度を把握しやすい。これにより制御部１００は、無人搬送車Ｖを被牽引車Ｔへ対向させるためになすべき角度を算出することができる。連結装置１の制御部１００が、二次元コードを連結装置１の撮像部１３によって撮像した画像から、四隅のうちの３つを特定しやすく、更に、被牽引車Ｔとの距離を算出しやすい。

第２マーカＭ２は、２つの領域に分けられた特定のカラー領域と、バーコードとを有する。第２マーカＭ２は、被牽引車ＴのフレームＴ１のうち、第１マーカＭ１が貼付されている面の下部の横方向のアングル（横架材）の中央、即ち、安定的に牽引できるように係合すべき箇所に、上向きに貼付されている。第２マーカＭ２は、第１マーカＭ１と同様に縦方向に沿って貼付されていてもよい。

図５は、第２マーカＭ２の一例を示す図である。図５Ａは、第１の例を示し、図５Ｂは、第２の例を示し、図５Ｃは、第３の例を示す。第２マーカＭ２は矩形状であり、上述したように、図５Ａの例においては矩形の両端に設けられた特定のカラー領域Ｍ２１（ハッチング領域）と、残りの中央部のバーコードＭ２２とを有する。カラー領域Ｍ２１の色は、生産現場で使用されにくい色であり、例えば黄色、オレンジ色である。床や被牽引車Ｔの色に対して目立ちやすい色、環境光によって劣化し難い色（塗料）であることが好ましい。

バーコードＭ２２には、第２マーカＭ２が付されている被牽引車Ｔの識別データ、又は、種類を識別するデータ、又は、寸法情報がエンコードされている。バーコードＭ２２にエンコードされている数値情報は、第２マーカＭ２が付されている被牽引車Ｔの被牽引箇所（第２マーカＭ２が付されている箇所）を、連結装置１の係合部１２で係合するために必要な情報を取得するために用いられる。寸法情報が対応付けられている識別データであってもよいし、寸法情報を特定可能な種類を識別する識別データであってもよいし、寸法情報そのものであってもよい。

図５に示す第２マーカＭ２により、例えば汚れによって一部が認識不可能となったとしても、バーコードＭ２２から数値情報を読み取ることができる。フレームＴ１が平面を有するアングルで構成されておらず、円柱状の部材で構成されている被牽引車Ｔであっても、第２マーカＭ２を撮像した場合、バーコードＭ２２であるため、２つの長辺に沿った部分が鮮明に写っていないとしても、バーコードＭ２２から数値情報を読み取ることが可能である。

図５Ｂに示す第２の例では、第２マーカＭ２は、バーコードＭ２２を含む矩形領域を、その領域よりも大きな特定の色の矩形のカラー領域Ｍ２１の上に重ねたように構成されている。つまり、第２の例の第２マーカＭ２は、特定の色を有するカラー領域Ｍ２１を、額縁状の特定の形状で有する。カラー領域Ｍ２１の額縁状の形状に基づき、その形状の対称性から第２マーカＭ２の長さ方向の中心を求めることが可能である。図５Ｃに示す第３の例では、第２マーカＭ２は、バーコードＭ２２を含む領域の長さ方向の両端周囲に、２つずつ円形のカラー領域Ｍ２１を有する。つまり、第３の例の第２マーカＭ２は、特定の色を有する領域を、特定の配置で有する。図５Ｃの例であっても、カラー領域Ｍ２１の配置の対称性から第２マーカＭ２の長さ方向の中心を求めることが可能である。

既存の多様な種類の被牽引車Ｔに、上述したような第１マーカＭ１及び第２マーカＭ２を付すことで、連結装置１により、無人搬送車Ｖへの自動連結を実現する。無人搬送車Ｖは、生産現場で走行中に、特定の場所（被牽引車Ｔが並べられている箇所）に到着すると、被牽引車Ｔを自動的に連結する動作を開始させる。

図６は、無人搬送車Ｖの走行例を示す図である。基本的に、無人搬送車Ｖは図６に示すように、車体２１に床面に向けて設けられた撮像部２０１で床面に付された特定の色のラインＬを撮影しながら、ラインＬに沿って自動運転する。搬送対象の被牽引車Ｔは、ラインＬの傍らの特定の箇所に駐車されており、無人搬送車Ｖは、特定のエリアＡに停められている被牽引車Ｔに自動的に連結し、特定のエリアＢまで牽引し、特定のエリアＢにて連結を解除し、再度、ラインＬに沿った自動運転を実行する。本実施形態において無人搬送車Ｖは、特定のエリアＡ，Ｂに対し、ラインＬの走行経路上で停止してから後退によって進入し、連結した後、又は連結を解除した後、前進によってラインＬ上に戻る。

無人搬送車Ｖは、特定のエリアＡ，Ｂへ後退を開始する場所であるか否かを、撮像部２０１から得られる画像から判断する。被牽引車Ｔが停められている特定のエリアＡ，Ｂに対応するラインＬ上のポイント、又はそのポイントの傍らに、特定の二次元コード、色、文字等が付されており、制御部２００は、撮像部２０１で撮像された画像から、この特定の二次元コード等を認識できるか否かで特定のエリアＡ，Ｂであるか否かを判断する。無人搬送車Ｖの制御部２００は、特定のマーク、二次元コード、色、文字等を認識すると停止し、取り付けられている連結装置１へ連結を指示する。以下、自動連結を実現するための連結装置１の処理手順についてフローチャートを参照して説明する。

図７、図８及び図９は、連結装置１の自動連結処理の手順の一例を示すフローチャートである。連結装置１は、無人搬送車Ｖに取り付けられた状態で起動している間、無人搬送車Ｖの制御部２００との間でデータの授受をしつつ、以下の処理を実行する。

連結装置１の制御部１００は、プロセッサ１０１の処理により、無人搬送車Ｖの制御部２００から、連結の指示を受けたか否かを判断する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１において、無人搬送車Ｖは、上述したように、ラインＬ上における特定のエリアＡに対応するポイントに到着すると、特定のマーク等の認識によってこれを検知して停止し、制御部２００から連結装置１の制御部１００へ連結指示を送信する。

連結の指示を受けていないと判断した場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、制御部１００は、処理をステップＳ１０１へ戻し、連結の指示を受けたと判断するまで待機する。制御部１００は、連結の指示を受けたと判断した場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、無人搬送車Ｖから後輪２２２の後輪駆動部２２０の制御権を取得する（ステップＳ１０２）。以後、制御権を手放すまでは、制御部１００からの制御信号により、後輪２２２が制御され、連結装置１側が前方となって無人搬送車Ｖが移動する。

制御部１００は、後輪２２２を特定の場所に応じた角度及び速度で走行するように後輪駆動部２２０へ制御信号を出力する（ステップＳ１０３）。

制御部１００は、撮像部１３を起動し（ステップＳ１０４）、撮像部１３から画像を取得する（ステップＳ１０５）。制御部１００は、ステップＳ１０５で取得した画像における明度を特定する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６において制御部１００は、画像全体の明度の平均値を算出する。制御部１００は、ステップＳ１０６で特定した明度に基づき、露光時間を決定する（ステップＳ１０７）。決定した露光時間で撮像部１３にて撮像し、画像を取得する（ステップＳ１０８）。

制御部１００は、取得した画像内から第１マーカＭ１を探索し、第１マーカＭ１の四隅の座標を特定する（ステップＳ１０９）。制御部１００は、特定した四隅の座標から画像内での第１マーカＭ１が写っている領域の大きさと歪みとを特定する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０において制御部１００は、第１マーカＭ１の実寸に対する割合（比）を特定してもよいし、画像内の第１マーカＭ１が写っている領域の高さの画素数を特定してもよい。

制御部１００は、特定した歪みから係合部１２のロッド１２３の移動方向と、被牽引車Ｔの前面とがなす角度を算出する（ステップＳ１１１）。制御部１００は、特定した大きさに基づき、連結装置１の係合部１２詳細には、ロッド１２３の基端のグリップ板１２６から、第１マーカＭ１、即ち被牽引車Ｔの最も手前までの距離を算出する（ステップＳ１１２）。

制御部１００は、算出した距離及び角度に基づき、被牽引車Ｔに対して所定範囲内に接近したか否かを判断する（ステップＳ１１３）。

所定範囲内に接近していないと判断された場合（Ｓ１１３：ＮＯ）、制御部１００は、算出した角度及び距離に基づき、被牽引車Ｔに対して所定範囲内に接近するための後輪２２２の左右の速度（回転量）に対応する制御信号を後輪駆動部２２０へ出力し（ステップＳ１１４）、処理をステップＳ１０８へ戻す。

所定範囲内に近づいていると判断された場合（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、制御部１００は、停止するように後輪駆動部２２０へ制御信号を出力する（ステップＳ１１５）。

制御部１００は、撮像部１３を起動し、撮像部１３から画像を取得する（ステップＳ１１６）。制御部１００は、ステップＳ１１６で取得した画像における明度を特定する（ステップＳ１１７）。ステップＳ１１７で制御部１００は、画像全体の明度の平均値を算出する。制御部１００は、ステップＳ１１７で特定した明度に基づき、露光時間を決定する（ステップＳ１１８）。

制御部１００は、ステップＳ１１８で決定した露光時間で撮像部１３にて撮像し、画像を取得する（ステップＳ１１９）。制御部１００は、取得した画像から第２マーカＭ２を探索し、２つのカラー領域Ｍ２１の範囲を決定する（ステップＳ１２０）。制御部１００は、画像内で、２つのカラー領域Ｍ２１の範囲に基づき、画像内における係合部１２による係合箇所を特定する（ステップＳ１２１）。ステップＳ１２１において制御部１００は、画像内で２つのカラー領域Ｍ２１それぞれの中心点（重心）の座標を特定し、特定した２つの座標間の中央を特定する。ステップＳ１２１において制御部１００は、第２マーカＭ２における特定の色の範囲であるカラー領域Ｍ２１（２つの領域に限らない）の形状、又は配置に基づき、その形状、又は配置の対称性から、中心線の座標を特定してもよい（図５Ｂ，図５Ｃ参照）。

ステップＳ１２１において制御部１００は、第２マーカＭ２が、２つのカラー領域Ｍ２１間の中心が係合箇所となるように付されている前提で処理を行なった。これに限らず、中心と係合箇所とのズレを予め、後述のバーコードＭ２２から読み取られる数値情報に含めるか、もしくは被牽引車Ｔの識別データに対応付けて記憶しておいてもよい。これにより、第２マーカＭ２から係合箇所を導出することが可能である。

制御部１００は、ステップＳ１２１で特定した画像内の係合箇所に基づき、係合が可能か否かを判断する（ステップＳ１２２）。ステップＳ１２２において制御部１００は、算出した距離が上述の所定距離よりも短い第２の所定距離以内であり、且つ、角度が９０度±所定誤差以内であり、且つ、ステップＳ１２１で特定した係合箇所がロッド１２３に対応する位置（例えば中央）に写っているか否かを判断する。

係合が可能でないと判断された場合（Ｓ１２２：ＮＯ）、制御部１００は、ステップＳ１２１で特定した係合箇所が、撮像部１３から取得される画像の中心となるように、後輪駆動部２２０へ制御信号を出力し（ステップＳ１２３）、処理をステップＳ１１９へ処理を戻す。ステップＳ１２３において制御部１００は、被牽引車Ｔから一旦遠ざかるように後輪駆動部２２０へ制御信号を出力し、処理をステップＳ１０８へ戻すようにしてもよい。

係合が可能であると判断された場合（Ｓ１２２：ＹＥＳ）、制御部１００は、停止するように後輪駆動部２２０へ制御信号を出力する（ステップＳ１２４）。制御部１００は、取得した画像から、ステップＳ１２０にて決定した第２マーカＭ２のカラー領域Ｍ２１を撮像した範囲間に写るバーコードＭ２２の識別情報を読み取る（ステップＳ１２５）。ステップＳ１２５において制御部１００は、バーコードＭ２２の範囲（両端）を特定し、その範囲内における二値の数列から識別情報を読み取る。

制御部１００は、ステップＳ１２５で識別した被牽引車Ｔの識別データに対応付けられている被牽引車Ｔの寸法データを、メモリ１０２の被牽引車情報から読み出す（ステップＳ１２６）。寸法データは、例えば、被牽引車Ｔと係合する際に必要となるデータであって、この場合、フレームＴ１を掴むために把握する必要がある厚みのデータである。寸法データは、被牽引車Ｔの係合対象の横架フレームＴ１の床面からの高さ、及び、奥行情報を含んでもよい。なおバーコードＭ２２には、寸法データがそのままエンコードされており、制御部１００は、バーコードＭ２２からステップＳ１２５，Ｓ１２６の処理を実行してもよい。

制御部１００は、被牽引車Ｔと係合するための係合位置まで移動するための後輪２２２の左右の速度（回転量）に対応する制御信号を後輪駆動部２２０へ出力する（ステップＳ１２７）。ステップＳ１２７により、無人搬送車Ｔは、被牽引車Ｔに対して所定範囲内に接近した後、実際に第１アクチュエータ１２１及び第２アクチュエータ１２２を作動させるための位置へ移動する。

制御部１００は、ステップＳ１２６で読み出した寸法データに基づき、第１アクチュエータ１２１の高さ、第２アクチュエータ１２２のロッド１２３の移動距離を算出する（ステップＳ１２８）。制御部１００は、ステップＳ１２８で算出した高さ及びロッド１２３の移動距離に基づいて第１アクチュエータ１２１及び第２アクチュエータ１２２の駆動回路１２０１及び駆動回路１２０２へ制御信号を出力する（ステップＳ１２９）。

制御部１００は、係合部１２による係合が完了したことを確認し（ステップＳ１３０）、無人搬送車Ｖへ後輪駆動部２２０の制御権を返し（ステップＳ１３１）、自動連結処理を終了する。以後、制御部１００は、係合部１２による係合を開放するまで、係合している被牽引車Ｔの識別データを保持しておいてよい。

ステップＳ１２１における係合箇所を決定する処理について図を参照して説明する。図１０は、係合箇所の決定方法の概要図である。図１０Ａは、画像内の第２マーカＭ２が画像内に鮮明に写っている場合の例を示し、画像上に、係合箇所を決定するための補助線を直線、一点破線等で示す。図１０Ａの符号Ｃで示すように、２つのカラー領域Ｍ２１の範囲それぞれの重心が特定されると、重心間を結ぶ直線Ｓとその中心線（一点鎖線）を含む係合箇所Ｐが決定される。図１０Ｂは、画像内の第２マーカＭ２が不鮮明である場合の例を示す。図１０Ｂに示す画像であっても、図１０Ａと同様に、カラー領域Ｍ２１の範囲それぞれの重心Ｃを特定し、係合箇所Ｐを特定できる。図１０Ｃは、係合箇所が中心線からズレている場合を示す。ズレ量を符号Ｗで示すように、読み出すことができれば、第２マーカＭ２を中心に付すことができない場合であっても、係合箇所Ｐを特定することができる。

なお、係合箇所の決定方法は、図１０に限らない。制御部１００は、図５Ｂに示したカラー領域Ｍ２１の場合、両端の２つの領域部分の重心を、図１０Ｂ，図１０Ｃで説明したように導出してから係合箇所Ｐを決定してもよい。制御部１００は、図５Ｃに示したカラー領域Ｍ２１の場合、円形のカラー領域Ｍ２１の配置の対称性から、左右対称なカラー領域Ｍ２１の中心を、係合箇所Ｐとして決定してもよい。

上述に示した処理手順により、作業現場の作業者又は管理者は、連結装置１を無人搬送車Ｖに取り付け、各被牽引車Ｔに第１マーカＭ１及び第２マーカＭ２を付すことで、無人搬送車Ｖと被牽引車Ｔとの自動連結を実現できる。以後、無人搬送車Ｖは、前進してラインＬ上の走行経路へ戻り、搬送先の特定の場所まで自動走行する。搬送先において無人搬送車Ｖは、制御部２００の制御により連結装置１に後退駐車、連結解除を指示する。

後退駐車及び連結解除は以下のように実現される。無人搬送車Ｖは、上述したように、ラインＬにおける特定のエリアＢに対応するポイントに到着すると、特定のマーク等の認識によってこれを検知し、制御部２００から連結装置１の制御部１００へ後進駐車指示を送信する。

連結装置１の制御部１００は、プロセッサ１０１の処理により、無人搬送車Ｖの制御部２００から、後退駐車指示の指示を受けると、無人搬送車Ｖの後輪２２２の後輪駆動部２２０の制御権を取得する。以後、制御権を手放すまでは、制御部１００からの制御信号により、後輪２２２が制御され、連結装置１側が前方となって無人搬送車Ｖが移動する。

制御部１００は、後輪２２２を特定の場所に応じた角度及び速度で走行するように後輪駆動部２２０へ制御信号を出力する。このとき、制御部１００は、撮像部１３で取得した画像から、後退駐車用ラインを特定し、そのラインと被牽引車Ｔとの差を減らすように後輪２２２を制御する。被牽引車Ｔが連結されているため、制御部２００は、エンコーダ１１２からの出力を確認しながら、連結部１１の角度が深く（大きく）ならないように後輪２２２の左右の速度（回転量）を決定する。

制御部１００は、撮像部１３を起動し、撮像部１３から画像を取得し、取得した画像から特定のエリアを規定する床面のマーク又はラインを探索し、画像内のマーク又はラインの位置を特定する。制御部１００は、特定したマーク又はラインの位置に基づき、特定のエリアに到達して停止するか否かを判断する。停止すると判断されるまでは、後輪２２２の制御を続行する。

停止すると判断された場合、制御部１００は、停止するように後輪駆動部２２０へ制御信号を出力する。制御部１００は、係合部１２による係合を解除するように、制御部１００から連結装置１の制御部１００へ連結解除を送信し、第１アクチュエータ１２１及び第２アクチュエータ１２２の駆動回路１２０１及び駆動回路１２０２へ制御信号を出力する。

制御部１００は、係合部１２による係合の解除が完了したことを確認すると、無人搬送車Ｖへ後輪駆動部２２０の制御権を返し、自動連結解除処理を終了する。

無人搬送車Ｖを前進で特定エリアＡ，Ｂへ進め、被牽引車Ｔに前進で近づく方法では、被牽引車Ｔを他の手段で後部の連結部材２３へ近づかせない限り、自動的に連結させることはできない。作業者によって手作業で連結させることが必要になる。本実施形態の連結装置１を取り付け、後輪２２２の制御を受け渡し可能とすることにより、被牽引車Ｔの効率的な自動連結及び自動連結解除が可能である。

上述の実施形態で説明した連結装置１は、被牽引車Ｔの一部を把持することによって被牽引車Ｔと係合する構成とした。しかしながら、連結装置１と被牽引車Ｔとの係合方法はこれに限られず、被牽引車Ｔに設けられた係合孔に、連結装置１が有する係合軸を挿入して係合して水平方向に牽引するものであってもよい。連結装置１は、係合孔の位置を第２マーカＭ２から特定できるようにし、特定した位置の係合孔へアプローチするようにする。したがって、アクチュエータも実施形態で説明したように直線運動するもののみならず、回転などによって被牽引車Ｔと係合させるものであってもよい。

上述のように開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。

１ 連結装置
１１ 連結部
１１２ エンコーダ
１２ 係合部
１２１ 第１アクチュエータ
１２２ 第２アクチュエータ
１３ 撮像部
１００ 制御部
Ｍ１ 第１マーカ
Ｍ２ 第２マーカ
Ｖ 無人搬送車
２２ 車輪
２２２ 後輪
２３ 連結部材
２３１ 連結軸
Ｔ 被牽引車
Ｔ１ フレーム

Claims (9)

1. 無人搬送車と、無人搬送車に牽引される被牽引車との間を連結する連結装置であって、
   前記無人搬送車の後部の連結部材に、前記無人搬送車の進行方向に対して左右に回転可能に連結する連結部と、
   アクチュエータを動作させて被牽引車の一部と係合する係合部と、
   前記無人搬送車の後方を撮像し、前記被牽引車に付されたマーカを撮像範囲に含むように設けた撮像部と、
   前記アクチュエータを制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記被牽引車に付された第１マーカ及び第２マーカのうち、前記撮像部で撮像した撮像画像内に写る前記第１マーカから読み取られるデータに基づいて前記被牽引車へ接近するように前記無人搬送車の駆動輪の制御信号を出力し、
   前記被牽引車へ接近した後、前記撮像画像内に写る前記第２マーカから読み取られる情報に基づいて前記被牽引車の前記係合部による係合箇所を特定し、
   特定した特定箇所と前記係合部とを係合させる制御信号を前記アクチュエータへ出力する
   連結装置。
2. 前記制御部は、
   前記撮像部で撮像した撮像画像における明度を特定し、
   特定した明度に基づいて前記撮像部による露光時間を決定し、
   決定した露光時間で前記撮像部により再度撮像を実行する
   請求項１に記載の連結装置。
3. 前記第１マーカは矩形状の二次元コードであって、前記被牽引車の前面に付されており、
   前記制御部は、
   前記撮像画像内に写る前記二次元コードの範囲の、前記二次元コードを正面から撮像した場合の画像からの歪みに基づいて前記被牽引車の前面と、前記撮像部の撮像方向とがなす角度を算出し、
   前記撮像画像内に写る前記二次元コードの範囲の大きさに基づいて前記被牽引車への距離を算出し、
   算出した角度及び距離に基づいて前記無人搬送車の駆動輪に対する制御信号を作成する
   請求項１又は２に記載の連結装置。
4. 前記第２マーカは、
   ２つに分かれた特定の色、模様、又は光彩を有する領域と、バーコードとを有し、
   前記被牽引車の進行方向に対して前方の係合箇所及びその近傍に、２つの領域が前記被牽引車の幅方向に配されるように付されており、
   前記制御部は、
   前記撮像画像内に写る前記２つの領域それぞれの重心を結ぶ直線の中央に相当する箇所を係合箇所として特定し、
   特定した係合箇所と係合するように前記アクチュエータへの制御信号を作成する
   請求項１又は２に記載の連結装置。
5. 前記制御部は、
   前記第２マーカのバーコードから識別情報を読み取り、
   読み取った識別情報に基づいて前記被牽引車の係合箇所の床面からの高さ及び奥行を含む寸法データを読み出し、
   読み出した寸法データに基づいて前記アクチュエータの制御信号を作成する
   請求項４に記載の連結装置。
6. 前記第２マーカは、
   色、模様、若しくは光彩を有する領域を、特定の形状又は特定の配置で有し、
   前記被牽引車の進行方向に対して前方の係合箇所及びその近傍に、前記領域が前記被牽引車の特定方向に配されるように付されており、
   前記制御部は、
   前記撮像画像内に写る前記領域の対称性に基づき、前記特定方向における係合箇所を特定し、
   特定した係合箇所と係合するように前記アクチュエータへの制御信号を作成する
   請求項１又は２に記載の連結装置。
7. 無人搬送車と、
   無人搬送車の後部に、進行方向に対して左右に回転可能に取り付けられ、被牽引車と係合して前記無人搬送車に連結する連結装置と、
   を含み、
   前記無人搬送車の進行を制御する搬送制御部と、前記連結装置の動作を制御する連結制御部とは、前記無人搬送車の駆動輪の制御権を授受し、
   前記連結装置の連結制御部は、
   前記無人搬送車から前記制御権を受けた場合、前記無人搬送車の後方を撮像し、前記被牽引車に付されたマーカを撮像範囲に含むように設けた撮像部から撮像画像を取得し、
   前記被牽引車に付された第１マーカ及び第２マーカのうち、前記撮像部で撮像した撮像画像内に写る前記第１マーカから読み取られるデータに基づいて前記被牽引車へ接近するように前記無人搬送車の駆動輪の制御信号を出力し、
   前記被牽引車へ接近した後、前記撮像画像内に写る前記第２マーカから読み取られる情報に基づいて前記被牽引車における係合箇所を特定し、
   特定した係合箇所に、前記連結装置に備えられたアクチュエータを制御して係合させ、
   前記無人搬送車へ前記駆動輪の制御権を返す
   牽引システム。
8. 無人搬送車の後部に、進行方向に対して左右に回転可能に取り付けられ、被牽引車と係合して前記無人搬送車に連結する連結装置が、
   前記無人搬送車から、前記無人搬送車の駆動輪の制御権を取得し、
   前記無人搬送車の後方を撮像し、前記被牽引車に付されたマーカを撮像範囲に含むように設けた撮像部から撮像画像を取得し、
   前記被牽引車に付された第１マーカ及び第２マーカのうち、前記撮像部で撮像した撮像画像内に写る前記第１マーカから読み取られるデータに基づいて前記被牽引車へ接近するように前記無人搬送車の駆動輪の制御信号を出力し、
   前記被牽引車へ接近した後、前記撮像画像内に写る前記第２マーカから読み取られる情報に基づいて前記被牽引車における係合箇所を特定し、
   特定した係合箇所に、前記連結装置に備えられたアクチュエータを制御して係合させ、
   前記無人搬送車へ前記駆動輪の制御権を返す
   連結方法。
9. 無人搬送車の後部に、進行方向に対して左右に回転可能に取り付けられ、被牽引車と係合して前記無人搬送車に連結する連結装置を制御するコンピュータに、
   前記無人搬送車から、前記無人搬送車の駆動輪の制御権を取得し、
   前記無人搬送車の後方を撮像し、前記被牽引車に付されたマーカを撮像範囲に含むように設けた撮像部から撮像画像を取得し、
   前記被牽引車に付された第１マーカ及び第２マーカのうち、前記撮像部で撮像した撮像画像内に写る前記第１マーカから読み取られるデータに基づいて前記被牽引車へ接近するように前記無人搬送車の駆動輪の制御信号を出力し、
   前記被牽引車へ接近した後、前記撮像画像内に写る前記第２マーカから読み取られる情報に基づいて前記被牽引車における係合箇所を特定し、
   特定した係合箇所に、前記連結装置に備えられたアクチュエータを制御して係合させ、
   前記無人搬送車へ前記駆動輪の制御権を返す
   処理を実行させるコンピュータプログラム。

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