JPH01280808A - 自走車誘導システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えばロボット搭載の自走車に対し、予め
決められた通路上を走行するよう誘導する自走車誘導シ
ステムに関する。

（従来の技術） 従来より、構内の自走車に対して所定の経路を自走する
ように誘導する場合、主に以下のような誘導手段が用い
られる。

（１）　　せん検出方式 通路に白線（あるいは黒線）を引いておく。

自走車は常にこの線を検出しながら走行する。

（２）金属帯接触方式 通路に金属導体の帯を貼っておく。自走車は常にこの帯
に接触しながら走行する。

（３）　　自己測量方式 通路の近傍に誘導電波を送出するあるいは所定の光を放
出する燈台を適宜配置する。自走車は順次この燈台を検
出して三角測量を行ない、予め登録されたＭ１ｆｆｉデ
ータと比較しながら走行する。

しかしながら、上記のような誘導手段では、それぞれ以
下のような問題があり、実用的でない。

（１）の場合、同じ通路上で人の通行、物の搬送がある
と、線の汚れ、切断、すり減り等が頻繁に発生するため
、保守作業が繁雑である。

（２）の場合、同じ通路で人の通行、物の搬送があると
、通行中あるいは搬送中に金属帯をひっかけたり、曲げ
たりして使用できなくなることが多く、やはり保守作業
が繁雑であるばかりでなく、また金属帯に引掛かったり
して安全性の面からみても好ましくない。

（３）の場合、距離の精度が十分とれないため安全性に
欠け、まだ完全な実用化には至っていない。

特に電波方式では種々の反射波によって誤動作を生じる
おそれがあり、安全対策が重要な課題となっている。ま
た、光方式にあっては、構内の機械移動により燈台がロ
ボットから見えなくなって燈台を移動させる必要がでた
ときには、登録データの変更が余儀なくされるため、単
純に燈台を移動させることができず、構内の配置変え、
ロボット通路の変更が極めて繁雑かつ困難である。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したように従来の自走車の誘導システムには、保守
作業の容易性、安全性、通路変更の容易性を全て満足す
る方式がなかった。

この発明は上記のような問題を解決するためになされた
もので、安全かつ正確で、保守作業も簡単で、通路の設
定及び変更も容易な自走車誘導システムを提供すること
を目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するためにこの発明に係る自走車誘導シ
ステムは、所定の通路を自走するように自走車を誘導す
るシステムにおいて、前記所定の通路の両側に等間隔に
かつ通路中心線について対称となる位置に標識灯を配置
する通路設定手段と、前記自走車に搭載される撮像装置
と、前記自走車に搭載され前記撮像装置を進行方向に向
ける撮像方向制御装置と、前記自走車に搭載され前記撮
像装置で得られた画像情報を入力し該画像情報から前記
標識灯の光画像のみを抽出し前記通路の左側に並ぶ標識
灯の光画像と右側に並ぶ標識灯の光画像との位置関係を
求める画像処理装置と、前記自走車に搭載され前記画像
処理装置で求めた光画像の位置関係から自走車の進行方
向に対するずれを検出しそのずれ量に基づいて進行方向
制御信号を生成する進行方向修正手段と、前記自走車に
搭載され前記進行方向修正手段からの進行方向制御信号
に基づいて進行方向を修正しながら自走車を走行させる
走行装置とを具備して構成される。

（作用） 上記構成による自走車誘導システムは、通路には両側に
等間隔にかつ通路中心について対称となる位置に標識灯
を配置しておき、自走車には撮像装置による視覚機能を
設け、この視覚機能の視野中心を進行方向に向け、入力
画像から標識灯による光画像のみを抽出する。そして、
撮像装置で得られた画像情報から標識灯の光画像のみを
抽出し、通路の左側に並ぶ標識灯の光画像と右側に並ぶ
標識灯の光画像との位置関係を求め、この位置関係から
自走車の進行方向に対するずれを検出し、そのずれ量に
基づいて進行方向制御信号を生成し、この進行方向１す
御信号に基づいて進行方向を修正しながら自走車を走行
させる。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

まず、第１図乃至第６図を用いて第１の実施例を説明す
る。第１図はこの発明に係る自走車の構成を示すもので
、１１は自走車、１２は撮像装置、１３は撮像装置１２
の撮像方向を常に進行方向に向ける撮像方向制御装置で
ある。自走車１１には、画像処理装置１４、制御用コン
ピュータ１５、走行制御装置１６、走行駆動装置１７及
び走行方向制御装置１８等が内蔵される。

画像処理装置１４は制御用コンピュータ１５からの指令
に基づき、撮像装置１２からの画像情報を人力してノイ
ズ成分を除去した後、２値化画像に変換し、輝度の高い
部分のみを抽出して光画像を作成する。そして、光画像
を縦方向に２分割し、一方の画像を裏返して他方の画像
との相関をとり、その相関結果を制御用コンピュータ１
５に送出するものである。

上記画像処理装置１４は第２図に示すように通常使用さ
れている構成でよい。第２図において、１４１は撮像装
置１２からの画像情報をデジタルデータ化する画像人力
ボード、１４２はデジタル画像を取込んで上述した信号
処理を行なうプロセッサボード、１４３は必要に応じて
画像データを記憶する画像メモリボード、１４４は制御
用コンピュータ１５と接続するための入出力インターフ
ェース、１４５は制御バス、１４６は高速データバスで
ある。

第３図に上記プロセッサボード１４２の具体的な構成を
示す。このボード１４２は複数個（図では３個）の画像
メモリａ　−Ｃとデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ
）ｄを有し、画像メモリａ−Ｃに適当な画像データを取
込んで処理を行なうようになっている。

制御用コンピュータ１５は、第１図に示すように、デー
タ入力装置（例えばキーボード）１９を通じて進行方向
、走行速度等のデータが入力され、後述するプログラム
に沿って画像処理装置１４及び走行制御装置１６を制御
するもので、画像処理装置１４からの相関結果に基づい
て走行制御装置１Ｂに進行方向、走行速度等の駆動指令
及び走行情報を与えるものである。

走行制御装置１６はコンピュータ１５からの駆動指令及
び走行情報に基づいて走行駆動装置１７及び走行方向制
御装置１８をそれぞれ駆動制御するものである。走行駆
動装置１７は走行速度に応じて車輪を回転制御するもの
で、走行方向制御装置１８は進行方向に応じて車輪の向
きを操舵するものである。

第４図は上記自走車１１の通路設定手段を示すもので、
図中斜線で囲まれた部分が通路である。通路の両側には
等間隔にかつ通路中心線について対称とする位置に標識
灯ａｌ、ａ２．ａ３．・・・、ｂｌ、ｂ２．ｂ３．・・
・が配置される。コーナーの標識灯のうちａ３．ａ５及
びｂｅ、ｂ８は他の標識灯より明るくする。また、コー
ナーの標識灯ａ３〜ａ５．ｂ３及びａ８．ｂｅ　〜ｂ８
以外の標識灯には他の通路から見えないように遮蔽板が
通路側及びその反対側に設けられ、またコーナーの外側
の標識灯ａ３〜ａ５及びｂ６〜ｂ８には通路からのみ見
えるように遮蔽板が通路と反対側のみ設けられている。

上記構成において、以下第５図及び第６図を参照してそ
の誘導手段について説明する。

第５図は制御用コンピュータ１５における制御プログラ
ムを示すフローチャートである。このプログラムに沿っ
て、第４図に示す通路を走行する手段について説明する
と、まずＡ地点において、自走車１１の進行方向、走行
速度のデータを入力し、制御用コンピュータ１５のデー
タメモリ（図示せず）に格納する（ステップａ）。コン
ピュータ１５は撮像方向制御装置１３を通じて撮像装置
１２の撮像方向ヲ１１（行す向に合わせる（ステップｂ
）。

この時点における撮像装置１２の視野は第６図に示すよ
うになっており、撮像装置１２はこの画像を取込んで画
像処理装置１４に人力する（ステップＣ）。画像処理装
置１４は入力画像からノイズを除去し２、さらに２値化
処理して標識灯の光画像のみを抽出する（ステップｄ）
。そして、第６図に示すように画像を縦方向に２分割し
くステップｅ）、一方の画像を裏返して他方の画像との
相関をとる（ステップｆ）。

この相関結果は制御用コンピュータ１５に逐次入力され
る。コンピュータ１５は相関結果から通路の方向に対す
る進行方向のずれを検出し、このずれがなくなるように
、すなわち相関結果が大きくなるように自走車１１の向
きを修正する（ステップｇ）。通路の中心と進行方向と
が一致すれば標識灯の位置の相関値は最大となるので、
コンピュータ１５は相関値が最大になったか否かを判断
しくステップｈ）、最大となった時点で光画像が２つか
否かを判断する（ステップｉ）。光画像が２つ以上あれ
ば自走車１１はコーナーに達していないので、そのまま
進行させ（ステップＪ）、順次画像を取込んで光画像が
２つになるまで続行させる。

自走車１１が第４図中Ｂ地点に到達すると、光画像は２
つになる。ここで２つの光画像の光ユを比べ、どちらが
明るいかを判断する（ステップｋ）。

Ｂ地点では標識灯ａ４よりａ５の方、つまり右側の光画
像の方が明るいので、通路は右の方向に伸びていると判
断して右折させる（ステップｍ）。

右折が完了すると再び光画像は２つ以上となるので、ス
テップＣに戻り、さらにステップｄ−ｉを実行して通路
に沿って直進させる。

自走車１１が第４図中Ｃ地点に達し、再び光画像が２つ
になると、今度は左側の標識灯ｂ８の方が右側のｂ７よ
り明るいので、通路は左方向に伸びていると判断して左
折させる（ステップｌ）。左折が完了すると再び光画像
は２つ以上となるので、ステップＣに戻り、さらにステ
ップｄ〜ｉを実行して通路に沿って直進させる。

すなわち、この誘導手段では、適当に通路の両側に一対
の標識灯を順次配置させ、自走車１１で通路進行方向を
撮像し、その撮像した画像から光画像のみを取出して縦
方向に２分割し、左右の画像の一方を裏返して他方と相
関をとって走行させるので、自走車１１を各一対の標識
灯間のほぼ中央を通るように走行させることができる。

この場合、通路設定は単に標１灯を配置するだけでよい
ので、極めて簡単に通路を変更することができ、順応性
がよく、保守作業も簡単である。また、通路上には何も
配設しないので、従来のような汚れ、破損、危険等がな
く、極めて高い走行精度が得られ、安全性にも優れてい
る。

次に、この発明に係る第２の実施例を第７図乃至第９図
を参照して説明する。尚、この実施例において、自走車
の構成及び通路設定手段は前記実施例と同様であるので
、ここではその説明を省略する。

この実施例の最も特徴とする点は画像処理手段にある。

これは前記制御コンピュータ１５の制御プログラム及び
画像処理装置１４の処理プログラムの変更によって実施
可能である。第７図にその画像処理フローを示して説明
すると、まず撮像装置１２から画像を取込み（ステップ
ｎ）、一定のしきい値でレベルスライス処理して２値化
画像を得る（ステップ０）。このしきい値は基準標識灯
のみの画像を抽出し得る値を事前にテスト走行によって
決定しておく。すなわち、撮像装置１２で得た画像は標
識灯の周囲が例えば第８図（ａ）に示すようにぼやけて
いるが、このレベルスライス処理によって第８図（ｂ）
に示すように標識灯像を鮮明に得ることができる。

次に、２値化画像の各標識灯像をラベリングして個々の
像を識別し、６像の面積と重心座標（画面の水平方向を
Ｘ軸、垂直方向をＹ軸として計算する）を求める（ステ
ップｐ）。面積が大きい方が近い標識灯の像である。そ
こで、面積順に並ぶ像の重心座標間を第９図（ａ）に示
すように直線で結び、各直線ａ、ｂのＹ軸からの傾斜角
θａ。

θｂを求める（ステップｑ）。

撮像装置１２は進行方向に制御されているから、θａ、
θｂの各絶対値が等しければ通路の方向に対して進行方
向は正しいといえる。また、θａ。

θｂの各絶対値の差は通路の方向に対する進行方向のず
れ方向及びずれ二に比例する。よって、２直線の傾斜角
の絶対値の差分を計算することにより、進行方向制御情
報を得ることができる（ステップｒ）。尚、１回前に取
込んだ画像に対する傾斜角との差を求めることにより、
三角測量の原理から基準位置に対する自己の位置を求め
ることもできる。上記進行方向制御情報を走行制御装置
１Ｇに加えた後（ステップＳ）、次の画像を取込んで順
次処理を繰返すことにより、通路の中央を正しい方向に
向かって走行し続ける。

通路がカーブしている場合には、各標識灯像をラベリン
グしながら走行速度を落とし、画像上で各標識灯像の位
置関係が不連続かつ急峻に変化しないように走行制御す
ればよい。

尚、上記各実施例において、衝突防止等の目的で超音波
センサ、赤外線センサ、レーザセンサ等の異種センサを
用いると一層効果的である。また、入力データを２次元
画像とできるものなら、撮像装置として利用することも
できる。

また、上記各実施例では撮像装置及び画像処理系がｔｙ
−の場合を示しているが、さらに複数系統用いて並列処
理させれば、さらに高精度にすることができる。この際
、撮像装置を進行方向以外に前後左右に取付けて画像処
理すれば、−層信頼性を向上させることもできる。

以上の他、地上の自走車に限らず、海上、あるいは空中
を移動するものでも同一原理で誘導することが想定でき
、例えば航空機のＭ！陸に利用することができる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、安全かつ正確で、保守
作業も簡単で、通路の設定及び変更も容易な自走車誘導
システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係る自走車誘導システムの実施例を示
すもので、第１図は第１の実施例の自走車の構成を示す
ブロック図、第２図は第１図の画像処理装置の構成を示
すブロック図、第３図は第２図の画像処理装置のうちプ
ロセッサボードの具体的な構成を示すブロック図、第４
図は通路設定手段を説明するための図、第５図は具体的
な誘導手段を示すフローチャート、第６図は第４図中人
地点での撮像装置の視野を示す図、第７図は第２の実施
例を説明するための画像処理フローを示す図、第８図は
第７図のレベルスライス処理を説明するための図、第９
図は第７図の傾斜角計算手段を説明するための図である
。 １１・・・自走車、１２・・・撮像装置、１３・・・撮
像方向制御装置、１４・・・画像処理装置、１４１・・
・画像人力ボード、１４２・・・プロセッサボード、］
４３・・・画像メモリボード、１４４・・・入出力イン
ターフェース、１４５・・・制御バス、１４θ・・・高
速データバス、１５・・・制御用コンピュータ、１Ｇ・
・・走行制御装置、１７・・・走行駆動装置、１８・・
・走行方向制御装置、１９・・・入力装置、θａ。 θｂ・・・傾斜角。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 （ａ）　　　　　　　　　　　　　（ｂ）溪８　図 （ａ）（ｂ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の通路を自走するように自走車を誘導する自
   走車誘導システムにおいて、前記所定の通路の両側に等
   間隔にかつ通路中心線について対称となる位置に標識灯
   を配置する通路設定手段と、前記自走車に搭載される撮
   像装置と、前記自走車に搭載され前記撮像装置を進行方
   向に向ける撮像方向制御装置と、前記自走車に搭載され
   前記撮像装置で得られた画像情報を入力し該画像情報か
   ら前記標識灯の光画像のみを抽出し前記通路の左側に並
   ぶ標識灯の光画像と右側に並ぶ標識灯の光画像との位置
   関係を求める画像処理装置と、前記自走車に搭載され前
   記画像処理装置で求めた光画像の位置関係から自走車の
   進行方向に対するずれを検出しそのずれ量に基づいて進
   行方向制御信号を生成する進行方向修正手段と、前記自
   走車に搭載され前記進行方向修正手段からの進行方向制
   御信号に基づいて進行方向を修正しながら自走車を走行
   させる走行装置とを具備する自走車誘導システム。
2. （２）前記画像処理装置は、前記撮像装置で得られた画
   像情報から前記標識灯の光画像のみを抽出し、この光画
   像を縦に２分割し、一方の画像を裏返して他方の画像と
   比較することにより左画像と右画像の相関をとるように
   し、前記進行方向修正手段は、前記画像処理装置の相関
   処理結果から自走車の進行方向に対するずれを検出し、
   そのずれ量に基づいて進行方向制御信号を生成するよう
   にしたことを特徴とする請求項（１）記載の自走車誘導
   システム。
3. （３）前記画像処理装置は、前記撮像装置で得られた画
   像情報から前記標識灯の光画像のみを抽出し、各光画像
   の重心位置を求め、前記通路の左側に並ぶ標識灯の光画
   像の重心位置を直線で結び、また右側に並ぶ標識灯の光
   画像の重心位置を直線で結び、両直線の角度差を求める
   画像処理装置と、前記進行方向修正手段は、前記画像処
   理装置で求めた角度差から自走車の進行方向に対するず
   れを検出し、そのずれ量に基づいて進行方向制御信号を
   生成するようにしたことを特徴とする請求項（１）記載
   の自走車誘導システム。