JP7399449B2 - 無人搬送車の自動的な位置決め補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、無人搬送車の暗黙的な（自動的な）位置決め補正方法に関し、特に暗黙的な位置決め方式で補正座標値を演算し、無人搬送車がレールに沿って自動走行並びに停車する時、自動ピックアンドプレース装置が補正座標値の修正データに基づいて自動で物品をピックアンドプレースする方法に係る。

無人搬送車（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＡＧＶ）は、電磁もしくは光学等の自動誘導装置を配置し、車両本体を予め設定した誘導経路で自動走行させ、人を配置したり、位置決め用視覚装置を搭載したロボットアームで物品をピックアンドプレースする動作を行うことで、労働力を節約し、生産効率を高める目的を達成する。

ロボットアームを車両本体に設置することでロボットアームは自動で物品をピックアンドプレースする動作が完成し、人的労力がゼロの搬送モジュールを達成する。しかしながら、公知の無人搬送車は使用において、以下の短所を有する。
（１）公知の無人搬送車の車両本体は走行状態と停止状態において、使用方式の違いによって、位置決め時に明らかな位置誤差が生じ、この時、仮にロボットアームが補正エラー値をすぐに修正しないと、予め設定した位置で物品をピックアンドプレースする動作を完了できず、更にはロボットアームが生産設備とぶつかったりして設備と貨物が破損する可能性があり、自動化生産ラインのスムーズな流れに影響を与え、最悪の場合には人を増員して故障を直したりするため、生産材料や人的コストの浪費になる。
（２）公知の無人搬送車は位置決め用視覚装置をロボットアーム上に設置するため、ロボットアームが予定位置よりずれると、位置決め用視覚装置が予定位置と実際位置のオフセット距離を識別するのを待ち、次にオフセット値を補正して正しい位置に移動させ、物品をピックアンドプレースする動作を完了できるようにする。そのため、事前調整と全体操作のプロセスに非常に時間が割かれる。
（３）公知の無人搬送車は視覚位置決めする時、車両本体が停車するのに走行レールに精確に平行且つ平らな地面上に位置して停車できるかどうかわからない。そのため位置決め用視覚装置は高精度な補正情報をロボットアームに提供できず、ロボットアームが作動する時、緩衝空間を予め残しておかなければならないため、作業速度が下がる。

関連する公知技術に係る発明は、基台にセンサーモジュール、車輪モジュールおよび方向制御モジュールを設け、更に基台上方に連接モジュールで関節型ロボットアームを接続し、方向制御モジュールがロボットアームの移動と回転並びに搬送したい物品をピックアップするコマンドを駆動する。六軸ロボットアームを自走式無人搬送車に設置することで、従来の四軸ロボットアームの無人搬送車の作業高度と範囲制限の問題を改善する（例として特許文献１参照）。

台湾 特許公告第Ｍ５１０８３５号「全方向挟持アームを備えた自動搬送装置」

公知のロボットアームを搭載した無人搬送車は車両本体の停止状態で位置決め誤差を起こしやすく、ロボットアームが予め設定した位置物品をピックアンドプレースすることができず、自動化生産ラインのスムーズな流れを止めるという点において改善の余地を有する。

車両本体の底部に視覚認識装置を設置し、暗黙的な位置決め方法を用い無人搬送車の予定停車位置と実際停車位置座標のオフセット値および角度情報を取得することによって、補正座標値を演算した後、自動ピックアンドプレース装置に誤差を補正した座標値を提供し、物品の確実なピックアンドプレースを達成することを本発明の目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は無人搬送車の暗黙的な位置決め補正方法を提供する。そのステップは以下を有する。
無人搬送車を走行レール上の作業ステーションで停車させる。
該無人搬送車を支点において高度を上げ、無人搬送車ののうちの二つの車輪と該支点で平面を構成し、そして該平面の傾斜角度を読み取り、同時に自動ピックアンドプレース装置をピックアップ予定箇所へ作動させるか、もしくは無人搬送車上の物品をピックアップする。
該無人搬送車の実際停車位置座標を読み取り、更に無人搬送車の予定停車位置座標と対比し、実際停車位置座標と予定停車位置座標のオフセット量およびレールに平行な実際停車位置の角度情報を取得する。
該傾斜角度、オフセット量および角度情報を用いて補正座標値を演算する。
該自動ピックアンドプレース装置が補正座標値に基づき、自動的に物品をピックアンドプレースするためにデータを修正する。
該無人搬送車の支点高度を下げてその車輪を地面へ接触させる。
該無人搬送車を次の停車位置へ発車移動させる。

上述のとおり、無人搬送車がレールに沿って予定作業ステーションへ走行した後、無人搬送車を持ち上げる方法で支点を形成し、且つ該支点とそのうち二車輪から構成された平面の傾斜角度を読み取る。更に無人搬送車の予定停車位置座標と実際停車位置座標のオフセット値およびレールに平行な実際停車位置の角度情報を読み取った後、補正座標値を演算して無人搬送車の自動ピックアンドプレース装置が誤差を補正した座標値に基づき確実に物品をピックアンドプレースし、生産効率を上げる。

本発明の無人搬送車の暗黙的な位置決め補正方法は、以下の利点を有する。
本発明は車両本体底部に視覚認識装置を設ける。公知の無人搬送車が自動ピックアンドプレース装置上に視覚認識装置を設置しなければならず、それが自動ピックアンドプレース装置の負荷を増大させるという欠点を解決し、自動ピックアンドプレース装置作動の精密度と安定度を向上させる。
本発明の無人搬送車は、底部にジャッキ装置を設置することで、無人搬送車が停車した時、ジャッキ装置によって押し上げられ、無人搬送車の車輪と安定した平面を構成し、視覚認識装置の認識結果が地面の平坦でない影響を受けずに済み、自動ピックアンドプレース装置のティーチングワークポイントの複雑さを軽減できる。
本発明の無人搬送車は、車両本体底部にジャッキ装置および視覚認識装置を設け、暗黙的な位置決め補正方式で自動ピックアンドプレース装置の動作を簡素化することで、視覚位置決めと同時に自動ピックアンドプレース装置の準備動作を行い、物品ピックアンドプレース速度を高め、生産効率を上げ、同時に人的コストを下げる。

本発明の前面図である。 本発明の俯瞰図である。 本発明のフローチャート図である。 本発明の使用指示図である。 本発明の使用指示図である。 本発明の使用指示図である。 本発明の使用指示図である。 本発明の使用指示図である。 本発明の使用指示図である。 本発明の使用指示図である。 本発明の使用指示図である。 本発明の使用指示図である。 本発明の使用指示図である。 本発明の使用指示図である。

本発明の目的を達成するための技術、手段および効果を、良好な実施例を挙げながら、図式とともに以下に詳細に説明する。

まず図１から図２に示すとおり、本発明の無人搬送車１は車両本体１０、ジャッキ装置１１、視覚認識装置１２、制御モジュール１３および自動ピックアンドプレース装置１４を有する。そのうち、車両本体１０は自動誘導装置１０１および車輪モジュール１０２を設け、自動誘導装置１０１はルートコマンドを受信した後、車輪モジュール１０２を駆動し車両本体１０をレール２（図未提示）に沿って走行させる。該ジャッキ装置１１は車両本体１０の底部に支点を形成して設置し、且つ角度センサー１１１を有する。空気圧シリンダー、油圧シリンダーもしくは電動シリンダーのうちの一つでジャッキアップし、且つジャッキアップする時、車輪モジュール１０２のうち二車輪と平面Ａ（図未提示）を構成し、角度センサー１１１で平面Ａの傾斜角度を読み取る。
本発明の一実施例において、平面Ａは支点と車輪モジュール１０２の間隙距離が最長の二車輪で構成され、且つ角度センサー１１１はトランシットである。該視覚認識装置１２は車両本体１０の底部に設け、且つ予定停車位置座標を記憶し、車両本体１０が停車すると、実際停車位置座標を取得し、予定停車位置座標と実際停車位置座標のオフセット量、およびレール２に平行な実際停車位置座標の角度情報を得る。
本発明の一実施例において、視覚認識装置１２は電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ；ＣＣＤ）である。制御モジュール１３は、平面Ａの傾斜角度、予定停車位置座標と実際停車位置座標のオフセット量および角度情報を受信した後、補正座標値を演算する。自動ピックアンドプレース装置１４は車両本体１０上方に設置し、補正座標値を受信した後、既に誤差を補正された座標値に基づき自動的に物品をピックアンドプレースする。
本発明の一実施例において、自動ピックアンドプレース装置１４は六軸ロボットアームである。

次に図１から図２および図３から図４に示すとおり、本発明の無人搬送車１の暗黙的な位置決め補正方法の操作ステップは、先ず車両本体１０を自動誘導装置１０１が受信したルートコマンドに基づいて車輪モジュール１０２を駆動し、車両本体１０をレール２に沿って第一作業ステーション３まで走行させて停車する（ステップＳ１）（図５参照）。
この時、ジャッキ装置１１は支点を形成して車両本体１０を持ち上げ（図６参照）、車輪モジュール１０２の二前輪１０２１とジャッキ装置１１で平面Ａ（図７から図８参照）を形成する。仮に該押上高度をＨ_Ａとすると、平面Ａの傾斜角度をθ_ｈａｘおよびθ_ｈａｙとなり、角度センサー１１１で傾斜角度θ_ｈａｘおよびθ_ｈａｙを読み取り、同時に自動ピックアンドプレース装置１４を予定ピックアップの設定位置まで作動させる（ステップＳ２）。

続いて、図９に示すとおり、視覚認識装置１２は現画面を識別して生成した実際停車位置座標Ｍａｒｋ_Ａを読み取り、且つ事前定義の予定停車位置Ｍａｒｋ_ｓｔｄＡとオフセット量Ｘ_ｍａ、Ｙ_ｍａを対比計算する（ステップＳ３）。
実際停車位置座標Ｍａｒｋ_Ａとレール２と平行の夾角度θ_ｍａを計算し、制御モジュール１３が傾斜角度θ_ｈａｘおよびθ_ｈａｙ、オフセット量Ｘ_ｍａ、Ｙ_ｍａおよび夾角度θ_ｍａ情報を受信した後、ｓｉｎ／ｃｏｓと角度の関係式で構成された関数公式集で演算し、更に補正座標値を出して自動ピックアンドプレース装置１４（ステップＳ４）に伝送する。
自動ピックアンドプレース装置１４が上述の補正座標値を受信した後、既に誤差を補正された座標値に基づき第一作業ステーション３にプレースされた物品４を確実にピックアップして（ステップＳ５）（図１０参照）、車両本体１０に置く（図１１参照）。
無人搬送車１の自動ピックアンドプレース装置１４が物品４をピックアップすると、ジャッキ装置１１が車輪モジュール１０２の車輪を下げて地面Ｂ（ステップＳ６）へ接触させる。
そして、車両本体１０が引き続き、レール２に沿って走行する（ステップＳ７）。

車両本体１０が第二作業ステーション５へ到着して停車した時（ステップＳ１へ戻る）（図１２参照）、ジャッキ装置１１は同様に持ち上がって車輪モジュール１０２の二前輪１０２１と平面Ａ’を形成する（図８参照）。仮に該押上高度がＨ_Ａ’であると、平面Ａ’の傾斜角度はθ_ｈａ’ｘおよびθ_ｈａ’ｙであり、角度センサー１１１で平面Ａ’の傾斜角度θ_ｈａ’ｘおよびθ_ｈａ’ｙを読み取り、同時に自動ピックアンドプレース装置１４が作動して車両本体１０上の物品４をピックアップする（ステップＳ２へ戻る）。
更に視覚認識装置１２が現画面を識別して生成した実際停車位置座標Ｍａｒｋ_Ａ’を読み取り（図９参照）、且に事前定義の予定停車位置Ｍａｒｋ_{ｓｔｄＡ’}とオフセット量Ｘ_ｍａ’、Ｙ_ｍａ’を対比計算する（ステップＳ３へ戻る）。更に実際停車位置座標Ｍａｒｋ_Ａ’とレール２と平行の夾角度θ_ｍａ’を計算し、制御モジュール１３が平面Ａの傾斜角度θ_ｈａ’ｘおよびθ_ｈａ’ｙ、オフセット量Ｘ_ｍａ’、Ｙ_ｍａ’および夾角度θ_ｍａ’情報を受信した後、ｓｉｎ／ｃｏｓと角度の関係で構成された関数公式で演算し、更に補正座標値を出して自動ピックアンドプレース装置１４に伝送する（ステップＳ４へ戻る）。
自動ピックアンドプレース装置１４が補正座標値を受信した後、既に誤差を補正された座標値に基づき物品４を第二作業ステーション５（ステップＳ５へ戻る）へ確実に置き、且つ作業完了後、ジャッキ装置１１の高度が下がり（ステップＳ６へ戻る）、無人搬送車１が第一作業ステーション３（ステップＳ７へ戻る）へ循環して戻り、物品４のピックアンドプレース作業のために継続走行する。

上述のとおり、本発明の良好な実施例は本発明の請求範囲を制限するものではなく、本発明の精神にもとづく変化および修飾は、すべて本発明の請求範囲に含まれるものとする。

上述のとおり、本発明は確かに公知技術を打ち破り、改良および新しい創作内容、具体的実施を備え、特許の登録要件に符合する。

１ 無人搬送車
１０ 車両本体
１０１ 自動誘導装置
１０２ 車輪モジュール
１０２１ 前輪
１１ ジャッキ装置
１１１ 角度センサー
１２ 視覚認識装置
１３ 制御モジュール
１４ 自動ピックアンドプレース装置
２ レール
３ 第一作業ステーション
４ 物品
５ 第二作業ステーション
Ａ 平面
Ｂ 地面
Ｓ１ ステップ
Ｓ２ ステップ
Ｓ３ ステップ
Ｓ４ ステップ
Ｓ５ ステップ
Ｓ６ ステップ
Ｓ７ ステップ

Claims (8)

1. 無人搬送車の自動的な位置決め補正方法であって、
   無人搬送車が走行レール上の作業ステーションで停車するステップと、
   前記無人搬送車の支点において高度を上げ、前記無人搬送車のうちの二つの車輪と前記支点で平面を構成し、地面を基準とした前記平面の傾斜角度を読み取り、同時に自動ピックアンドプレース装置をピックアップ予定箇所へ作動させるか、もしくは前記自動ピックアンドプレース装置が前記無人搬送車上の物品をピックアップするステップと、
   制御モジュールが、視覚認識装置を通じて前記無人搬送車の実際停車位置座標を読み取り、更に前記無人搬送車の予定停車位置座標と対比し、前記実際停車位置座標と前記予定停車位置座標のオフセット量および実際停車位置における前記無人搬送車が前記走行レールの平行線となす角度を示す角度情報を取得するステップと、
   前記実際停車位置座標は無人搬送車が実際に停車した停車位置での、前記視覚認識装置の認識画面上に予め固定された交差軸からなる固定座標軸における、当該視覚認識装置により認識された走行レールに対する所定表示の二次元座標を意味し、
   前記予定停車位置座標は無人搬送車が停車すべき予定停車位置として前記固定座標軸において予め設定した二次元座標を意味し、
   前記角度情報は、前記固定座標軸と前記視覚認識装置により認識された走行レールの平行線とのなす夾角度を意味し、
   前記傾斜角度、前記オフセット量および前記角度情報で補正座標値を演算するステップと、
   前記自動ピックアンドプレース装置が前記補正座標値に基づき、自動的に物品をピックアンドプレースするためにデータを修正するステップと、
   前記無人搬送車の支点高度を下げてその車輪を地面へ接触させるステップと、
   前記無人搬送車を次の停車位置へ発車移動させるステップと、を含むことを特徴とする、
   無人搬送車の自動的な位置決め補正方法。
2. 前記支点は前記無人搬送車の二前輪と前記平面を構成することを特徴とする請求項１記載の無人搬送車の自動的な位置決め補正方法。
3. 空気圧シリンダー、油圧シリンダーもしくは電動シリンダーのうちの一つを駆動してジャッキ装置を構成し、当該ジャッキ装置により支点の高度を上下させることを特徴とする請求項１記載の無人搬送車の自動的な位置決め補正方法。
4. 前記傾斜角度は、角度センサーで感知することを特徴とする請求項１記載の無人搬送車の自動的な位置決め補正方法。
5. 前記角度センサーはトランシットであることを特徴とする請求項４記載の無人搬送車の自動的な位置決め補正方法。
6. 前記視覚認識装置は、電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ；ＣＣＤ）を有することを特徴とする請求項１記載の無人搬送車の自動的な位置決め補正方法。
7. 前記補正座標値は、前記制御モジュールで演算することを特徴とする請求項１記載の無人搬送車の自動的な位置決め補正方法。
8. 前記自動ピックアンドプレース装置は六軸ロボットアームであることを特徴とする請求項１記載の無人搬送車の自動的な位置決め補正方法。

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