JPH02244206A - 運搬手段及びその案内システム並びにその案内方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は頭上の特徴物を参照することにより案内される
無人で自動的に操縦可能な運搬手段に関する。

（従来の技術及びその課題） 運搬手段の開発において、運転者が運転することなく、
自動的に運転可能である運搬手段の開発に益々多くの関
心が寄せられている。自動的に案内される運搬手段はマ
テリアルハンドリング分野において広く採用されており
、これまで想像の段階に止まっていたその他の用途に適
用するため、かかる運搬手段の開発に非常な関心が寄せ
られている。かかる運搬手段を開発するためｊこは、そ
の前にその運搬手段を所定の走行路に沿って案内するた
めの手段を開発することが必要である。

固定された案内路を使用することが現在の一般的な技術
である。信号伝送用の線を床に埋め込み、運搬手段に搭
載された誘導コイルによりその線に沿って運搬手段を走
行させることが出来る。かかるシステムは良好に作動し
得るものの、取り付は又は走行路を変更するためには多
額のコストが必要とされる。場合によっては、反射性線
が床の上に塗布され、運搬手段は感光装置を備えてその
反射性線を感知し、それに従って動くようにすることも
ある。これらのシステムも良好に作動し得るが、床の反
射性線は床の通行により摩擦され、その結果、システム
の性能が劣下し、又かかるシステムは走行路の変更が困
難である。

運搬手段をレーザ光線で案内するのが最近の傾向である
。典型的にレーザ発生装置が運搬手段に取り付けられ、
そのレーザ光線は既知の位置に設定された標的により運
搬手段まで反射され、運搬手段を案内するのに必要な情
報が提供される。かかるシステムは例えば米国特許第４
．５４７，７１４号に記載されている。しかし、レーザ
システムは固定された案内路が不要である一方、特別の
標的を取り付けることを要する。このため、システムを
取り付は又は移転する際にコストが嵩み、又不便でもあ
り、さらに標的は外観的にも感心しない。

好適な解決方法は、案内路又は標的、又はその他特殊な
装置をその作動領域内に取り付ける必要がなく、選択さ
れた走行路に沿ってそれ自体を案内し得る手段を備えた
無人の運搬手段を提供することである。かかる運搬手段
はその周囲領域における既存の特徴物を標識として参照
するだけで、それ自体を案内することが出来るようにす
ることが理想的である。

（課題を解決するための手段） 本発明は既存の頭上照明灯のような頭上の視覚的標的を
参照することによってそれ自体を案内する無人の運搬手
段に関する。頭上照明灯は商業用及び産業用の建物内に
て広く使用されているため、この運搬手段がかかる建物
内にて使用されｔ；場合、作動領域内に同等特別の案内
手段を設ける必要がなく、無人の案内システムの需要に
応えることが出来る。

本発明は、２つの駆動車輪と、及び動力を付与し、推進
させかつ操縦するのに必要とされる構成要素を収容する
車台を支持する２つの回転自在のキャスタ車輪とを備え
る無人の運搬手段を開示する。この車台は又、希望の走
行路に対するその位置を反復的に判断し、その判断に基
づいて、予め選択された走行路に沿って動き得るように
舵取りする構成要素を収容し又は支持する。

本発明の運搬手段は主として、例えば、既存の頭上照明
灯を有する、工場、倉庫、オフィス、学校、病院、店舗
等の工業用又は商業用の建物にて使用することを目的と
している。無人モードにて運転されるとき、この運搬手
段はｗＩ載されたカメラによりその走行路に沿った頭上
照明灯の存在を感知する。その他の搭載装置がビデオの
映像を繰り返し抽出し、運搬手段の動きに伴い、その映
像を各照明灯の平均中心における点位置に変換し、及び
これらの点を連続する座標（Ｘ、Ｙ）の位置として提供
する。これらの観察された位置は搭載されたコンピュー
タにより計算して、同様の方法にて求められた連続的な
位置に変換し、選択された走行路に沿って予め行われる
準備モード、即ち、学習モードの走行中に搭載された記
憶装置に格納される。この学習モード走行中、マシーン
は希望の走行路に沿って手動にて正確に駆動し、そのと
きに得られかつ格納される連続的な位置が正確な走行路
に沿ったものとなるようにしていた。反復モード運転と
称する無人の運転中、観測された位置が予め記録された
位置から変位している場合、舵取り補正が行われ、その
結果、運搬手段は所期の走行路に復帰する。マシーンは
１秒以内にその走行方向が補正されるため、走行誤差が
過度に大きくなることはなく、その結果、マシーンは所
定の走行路に沿って極めて正確に動くことが出来る。

マシーンは標識として既存の頭上照明灯を利用するため
、床に埋め込む線、床の反射性線は反射性標的のような
特別の案内手段を建物内に設置する必要がなく、そのた
め、従来技術におけるこれらの取り付はコストが不要と
なる。希望するときには、新たな走行路に沿って手動に
て駆動し、新たな照明灯の位置順序を搭載したコンピュ
ータの記憶装置に入力することにより、予めプログラム
化した走行路を変更することが可能である。このように
、建物内の案内装置の位置を変更することなく、走行路
の変更が可能であるため、経済的に有利である。

ここに開示されたマシーンは予め設定された走行路に沿
って自動的に動き得る機能以上の機能は備えていない。

しかし、当業者には、多数の機能°を果たす運搬手段は
それ自体の機能に加えて本発明による運搬手段の案内機
能を備えるならば、無人Ｊこで運転することが可能とな
ることが理解されよう。ここに開示した技術は、視覚シ
ステムによりその背景との十分な視覚的対比が行い得る
頭上照明灯又はその他の頭上手段を有する建物又はその
他の領域において、反復的な経路に沿って運転される自
己推進式の任意の運搬手段に具現化することが出来る。

例えば、可動ロボット、スライバ、スクラバー及びバー
ニラシャのような床の保守機械、事務所用建物内の郵便
物、病院の食品トレー、又は工場の材料や部品のような
各種の貨物を配達するフォークリフトトラック及び自己
駆動式カートがその適用対象の例である。

（実施例） 第１図を参照すると、本発明を具現化する運搬手段が図
示されている。この運搬手段は２つの駆動車輪１０（一
方のみ図示）と、及び該駆動車輪１０と共に運搬手段の
自重を支持する２つの自在キャスタ１２とを備えている
。薄板金属製の車台１４が該マシーンの必須の構成要素
を支持しかつ略密閉している。２つの１２ｖの鉛酸バッ
テリー１５（一方のみ図示）がマシーンにＨｖの駆動力
を供給する。矢印１６で示す方向が通常の前進方向であ
る。

マシーンの後側に立ち又はその後方を歩く人間が操作可
能である手操作の制御装置が設けられている。これら制
御装置はピグテール１４上に取り付けたジョイスティッ
ク２２及び各種のパネルスイッチを備えている。このジ
ョイスティック２２により、学習モード中、希望する任
意の走行路に沿ってマシーンを手操作し、最初の位置と
路内−の位置に再度位置決めし、反復モード走行を開始
させ、例えば、格納領域から作動領域まで動かすことに
より保守その他の目的に使用することが出来る。

カードケージ３５はモータ制御装置、駆動モータの出力
増幅器、５ｖ及び１２ｖの電源、マスターオンオフスイ
ッチを備える多数の回路板を取り付けている。マシーン
の車台の底部付近には、多数の超音波帯域のセンサ３２
が設けられている。無人運搬手段に要求されることとし
て、その通路にある予期しない物体に衝突しないように
することがある。超音波装置はかかる物体の存在を感知
し、マシーンがその物体にぶつかるのを防止する。さら
に安全手段として、運搬手段の側部及び隅部にはストリ
ップスイッチ３３が設けられており、このスイッチは何
かに接触したときにマシーンを停止させる。しかし、こ
うした安全手段は本発明の主題である案内システムの一
部を構成するものではなく、従ってこれらについてはこ
れ以上説明しない。

４１にのＲＡＭ及び５．２Ｓインチのフロッピィディス
ク用の１つのディスク駆動機構３７を備えるアップルｎ
ゝパーソナルコンピュータとすることの出来るコンピュ
ータ３４が必要とされる。これ以外のコンピュータも使
用可能であり、フロッピィディスクに代えて、例えば磁
気テープ、ハードディスク、五ＥｙＲＯＭ、又はバッテ
リ支援のＲＡＭのような任意の持久記憶装置を使用して
もよい。

視覚システム このサブシステムは第２図に符号３６にて線図的に図示
されており、その構成要素は第１図に図解的に示されて
いる。市販のビデオカメラ１８が機械の頂部に取り付け
られ、真直ぐ上方を向いている。このビデオカメラ１８
の目的はマシーンの暗上方にある頭上照明灯又はその他
の特徴物の像を提供することである。この案内システム
の好適な実施例は常時、視界内に少なくとも２つの頭上
特徴物を必要とするため、ビデオカメラ１８はこの目的
のため十分な広さの視界のレンズ１９を取り付ける必要
がある。典型的な工場において、照明灯に対して機能し
得るｔ；めには視界が約９０’のレンズが必要であるこ
とが分かった。焦点距離３゜８１のＣマウントレンズが
良好であることが確認されている。カメラをマシーンに
取り付ける位置は、垂直である光学的中心線の下方への
伸長部が２つの駆動車輪の中心間を結ぶ軸線に交差しか
つこの軸線を二等分し得るような位置とする。この配設
形態は最も簡単な舵取り算術を可能とするなめに採用し
たが、機能上の理由により、カメラはその他の位置にて
運搬手段に取り付けることが要求される場合があろうし
、算術を補正することによりかかる位置に対応すること
が出来る。

ビデオカメラはＣＣＤチップ上に像を焦点法めし、この
ＣＣＤチップはこの光学的像をＥＩＡ標準のＲ５−１７
０複合ビデオ信号に変換し、このビデオ信号がビデオト
ラッカ４２に供給される。

このトラッカ４２はリアルタイムのデジタル像プロセッ
サであり、マシーンがその走行路に沿って動くとき、カ
メラの視界中における頭上照明灯又はその他の特徴物の
見掛けの動きを自動的に追跡する。その正面盤には、多
数の手操作の制御機器類が設けられている。ジョイステ
ィック２６はＣＲＴモニタ２０で見た通りに軌跡ゲート
２８を選択された頭上照明灯３０の周囲に位置決めする
。

親指操作ホイール３１を利用して、ゲートの寸法を設定
する。１列状のトグルスイッチ３９が制御モード、例え
ば手動モード又はコンピュータ制御モード式の何れか一
方のモードを選択する。

市販の適当なビデオトラッカはマサチューセッツ州、ケ
ンブリッジのイスキャン・インコーホレーテッド（ｌｓ
ｃａａ　１ｅｅ）が製造するＲＫ−４４６システムであ
る。このシステムは単一の動く標的を追跡し、視界中の
頭上照明灯又は標的の中心点にて像の（Ｉ％ｙ）　Ｆ！
！、標を画素の単位にて出力し、＋６ミリ秒毎に更新す
る。

Ｉｉ！測された各標的の平均中心における単一点の座標
を出力するこのトラッカのａ＃＠により、この案内シス
テムは極めて簡単なものとなる。コンピュータは限られ
た数のデータ点を格納しかつ処理するだけでよいから、
中程度の記憶能力及び演算能力を備えればよい。

現在ビデオカメラにより周囲の状況を「見て」、その視
野中における特徴物のパターンをロボットの記憶装置に
予め格納された特徴物のパターンに適合させるように可
動のロボットを設計するための努力が為されている。こ
うしたマシーンによる一般的な経験はビデオカメラによ
り提供される厖大な量のデータが利用可能なコンピュー
タに過度の負担を強い、その結果、そのコンピュータの
応答時間が極めて遅くなるということである。この分野
における現在の研究はロボットの案内能力を低下させる
ことなく、視覚的データの多くを除くことに重点が置か
れて来た。本発明において使用されるシステムは頭上の
環境内に２〜３の顕著な特徴物のみを利用し、それらの
特徴物の各々を特定の座標点にて巣−の点まで減少させ
ることにより、この問題点を解決しようとするものであ
る。

従って必要とされるコンピュータの能力は主要な案内制
御手段としてビデオパターンを利用する現在の可動ロボ
ットと比べてはるかに小さくて済み、しかもはるかに早
い応答時間が可能である。

２つの照明灯を有する現在のトラッカを使用するために
は、コンピュータ内に多数の標的ソフトウェアを提供す
ることを必要とする。このソフトウェアは２つの選択さ
れた標的間にてトラッカを迅速かつ反復的に前後に往復
運動させ、その内時点にてデータが得られるようにする
ことが必要である。このソフトウェアのフローチャート
は第１６図に図示されている多数の標的トラッカを使用
することが出来、このため、このソフトウアエアが不要
となり、かつシステムの作動のスピードアップを図るこ
とが出来る。

別のシステムは一度に１つの照明灯だけを見ることによ
って案内を行い、従って、多数の標的ソフトウェアを使
用することなく、単一の標的トラッカを使用することが
出来る。好適な実施例は少なく２つの照明灯を必要とす
るが、別の実施例として１つの照明灯を使用する実施例
について後述する。

ＣＲＴモニタ２０が車台上に取り付けられており、マシ
ーンの後方を歩く人間がスクリーンを見るのに便宜であ
るように位置決めされている。このモニタ２０はカメラ
及びトラッカが見る通りの頭上照明灯の像を表示する。

このモニタは学習モードにおいて主として有用であり、
その件は後述する。

モニタ制御サブシステム このサブシステムは第２図に符号３８で線図的に図示さ
れている。例えば、カリフォルニア州、マウンティンビ
ューのガリル・モーション・コントロール・インコーホ
レーテッド（Ｇ＊ｌｉｌ　Ｍ・１ｉｏｎＣｏａｔｒｏｌ
、Ｉｎｃ）が製造するモデルＤＭＣ１００のプログラム
化可能な２軸式直流モータコントローラのような市販の
モータ制御装置５７を使用することが出来る。その他の
許容可能な制御装置も又利用可能である。プログラム化
不能なモデルを選択してもよいし、望ましいものであれ
ば、必要なプログラムを運搬手段のコンピュータに組み
込むことも出来る。制御装置はモータ又は車輪の何れか
一方に結合された増分エンコーダ４４からのような適当
なフィードバック信号を利用して、２つのモータ５８の
速度又は位置を選択的に制御することが可能である。

視覚システムにより運搬手段を案内しているときに速度
モード制御を使用する。このモードにおいて、操縦はコ
ンピュータからのＶＬ及びｖＲ（左側及び右側車輪の速
度）の入力により異なる速度にて回転する２個のモータ
により行われる。車輪エンコーダ４４はモータ制御装置
に対して局部的なフィードバック信号を提供して、学習
モード中にプログラム化された速度プロフィールを維持
する。

位置モード制御は、望むならば、急角度の回転及びその
他の所定の動作中に使用することが出来る。

このモードにおいて、操縦は学習モード中、基準データ
ベース内・に記録されたエンコーダの計数値を基に角度
変位して、車輪を回転させることにより頭上照明灯を全
く参照せずに行われる。エンコーダ比（Ｒｓ）は右側エ
ンコーダのパルス（Ｐｒ）を左側エンコーダのパルス（
ＰＩ）にて割った比であり、Ｒｔ−ｆ’ｒ／ＰＩとなる
。プログラムはこの比が例えば０．５＜Ｒｅ＜ＬＯのよ
うに、任意に割り当てられた範囲を超える場合、モータ
制御装置を位置モード制御に入れることが出来るように
設定することが出来る。これら２つの限界値は互いに相
互関係し、右側及び左側の回転を許容する。さらに詳し
い説明が第１４Ａ図及び第１４Ｂ図のフローチャート図
に示されている。

第２図を参照すると、制御装置からの出力は増幅器５６
を通じて右側及び左側駆動モータ５８に供給される。こ
れらのモータ５８は１５対１の減速歯車箱６０を介して
駆動車輪１０に接続されている。光学的エンコーダ４４
がモータに結合されて車輪の位置のフィードバック信号
を提供し、この信号により必要な場合、実際に走行した
距離を判断し、上述のように右側車輪及び左側車輪の回
転比を提供する。

基準データベース 学習モード中、マシーンが手動にて作動されたとき、カ
メラの視界中にある頭上照明灯又は標的の中心点の像座
標に関するトラッカ４２からの情報が受は取られる。オ
ペレータは適当な対の照明灯を選択し、これがモニタス
クリーン上に表示され、それぞれの周囲に追跡ゲートを
位置決めする。

これによりトラッカはこれら２つの特定の標的に基づい
て作動する。運搬手段が所定の走行路に沿って前進する
とき、これらの照明灯は視界を通って動き新たな対の照
明灯を選択することを要する。

１つの像パターンが終了し、新たな像パターンが得られ
る毎に、別個のデータ記録がコンピュータ１１Ｍ内の基
準データベース４１内に書き込まれ、これら記録の各々
はフレームと称される。各フレームは追跡ゲートの寸法
及び当初の座標（Ｘ、Ｙ）のデータベース、標的の寸法
及び最後の座標（ｘｌｙ）のデータベースに、左側及び
右側車輪エンコーダによりフレーム中に累積された計数
値及び各標的の輝度の限界値を記録する。カメラ上の各
頭上照明灯の高さ■も又記録することが出来る。この高
さ■を測定する方法については後で説明する。

学習モード中、希望の走行路に沿って得られたこれらフ
レームのシリーズは基準データベースを備えている。こ
れはコンピュータＲＡＭ内に格納され、将来使用し得る
ように持久記憶装置内に格納される。

レンズの補正 ビデオトラッカから供給された標的の像座標は運搬手段
を案内するための正確な入力を提供する前に２つの自然
の誤差に対して補正することを必要トスる。コンピュー
タのレンズの補正部分は符号４３で示されており、その
ソフトウェアは第１５図に図示されている。

画素の補正 ここに使用するカメラにおいて、ＣＣＤチップ内におけ
る画素は（ｘ）方向よりも（ｙ）方向の方が短い。これ
により、標的のＣＦ）座標は必要とされるよりも大きく
なる。（ｙ）座標は画素の長さを対高さの比である係数
！によって割ることが必要である。これにより（ｘ）及
び（ｒ）座標は同一のスケールとなる。四角の画素を有
するカメラはこの補正を必要としないであろう。

レンズの歪みの補正 カメラのレンズは視界中に物体の像を形成する。

しかし、レンズの性質により、その像は幾分歪み、機内
の物体は実際の物体が空間中にて互いに位置決めされて
いると同一の状態には位置決めされていない。レンズの
焦点距離が短ければ短いほど、この歪みはより顕著とな
る。このシステムに使用される広角レンズは相当な歪み
を生じ、その結果、トラッカにより記録される頭上照明
灯の実際の座標と比例していない。第６図を参照すると
、像範囲（ｉｒ）はカメラの焦点面５０にて標的の像が
カメラの中心線から離れる距離として示されている。

レンズの歪みにより像の範囲（ｉｒ）は角度８の関数と
して変化し、使用するレンズいかんにより、この関数は
直線状、放物線状又は三角法の形状となる。歪みは関数
を求めるための試験測定を慎重に行うことにより求めら
れる。

ここで使用されるレンズにおいて、歪みは直線状であり
、１ｒ−ＫＢとなる。ここで、Ｋは測定された歪みから
偏位した定数である。これは特定のレンズ歪みに対する
補正係数であり、第１５図に示したレンズの補正ソフト
ウェアにより適用される。

頭上照明灯の高さの変動 再度、第６図を参照すると、ＴＲは標的の範囲、即ち、
カメラからの頭上照明灯４８の中心の水平方向の距離、
及び照明灯と同一高さでかつカメラの真上である点にお
ける運搬手段の垂直方向の中心線ＶＣである。カメラの
焦点面５０には、これに対応する像範囲（ｉｒ）がある
。所定の像範囲（ｉｒ）は標的がカメラから既知の高さ
Ｈにあるときに限り、所定の標的範囲（ＴＲ）を表現す
ることが出来る。照明灯のような頭上の特徴物は高さが
変化するため、カメラから各頭上照明灯までの高さを測
定し、この情報を各フレーム内のコンピュータに供給す
るための手段を設ける必要がある。これは学習モード中
、三角法により行われる。

高さ■のこの計算法は、照明灯４８に対して動いている
運搬手段のそれぞれ平面図及び立面図である第１θ図及
び第１０Ａ図に図示されている。

特定の学習モードフレーム中、マシーンは開始位置Ｓｏ
から終了位１　ｓ　＋まで（それは距離りである）（１
）軸に沿って動く。第１０図に図示するように、照明灯
４８はマシーンに対して周一の水平方向の位置にあ゛す
、その座標はマシーンが位置ＳｏにあるときにＴＩ、　
ＴＦ　（終了）となる。ｙ軸の座標ＴＩ（開始）及びＴ
ｙ　（終了）はマシーン位置Ｓｏ及びＳｌにおける、照
明灯４８からマシーンまでの距離のマシーン走行路に沿
った水平方向の成分である。これら座標はマシーンが位
置Ｓｏにあり、再び位置Ｓ１となるときの照明灯４８を
測定し、次に、「標的の座標の測定Ｊの欄に記載された
座１Ｍ　（Ｔｙ）の計算方法を実行することにより求め
られる。

標的の高さ五の計算は先ず、仮想的な高さＨ′・１を想
定する段階と、及びＴＩ’（開始）及びＴｔ’Ｃ終了）
に対応する値を計算する段階とから成る。これらは仮想
的な値であるが、想定した状態にとっては正確な値であ
る。次に、等式Ｄ′・Ｔｙ’（終了）−Ｔｘ　’　（開
始）を用いて、想定状態下における仮想値Ｄ″を計算す
る。

塾、即ち、学習モードフレーム中に実際に走行した距離
の真の値は第２図に符号４４で示した車輪エンコーダに
よりコンピュータに供給される。

その値は基準データベース内にて各フレームに対し累積
されかつ記録された左側及び右側車輪エンコーダにより
計算された値の平均値とすることが出来る。Ｄ／Ｄ　’
の比が実際の走行距離と仮想の走行距離を比較する。同
様の三角形により、実−の高さｎは仮想の高さＨ′に対
し、及び実際の距離りは仮想の距離Ｄ′に対応する。

Ｈ／Ｈ″−Ｄ／Ｄ’又はＩＩ　−１１’Ｄ／Ｄ’あるい
は五″−Ｉ！であるから、Ｈ−Ｄ／Ｄ’となる。

高さＨの値は学習モードにて各７レーム内の各照明灯毎
に計算し、基準データベースに記録することが出来る。

照明灯の高さは等しくすることが出来るが、そうしなけ
ればならないものではない。

反復モード中、これらの高Ｈの値を利用して、選択され
た頭上照明灯の中心の座標を計算することが出来る。

走行誤差Ｅ１、Ｅｘ及びＥＶの測定 第３図を参照すると、希望の送行路に対する運搬手段の
略図が図示されている。反復モード中、リアルタイムの
情報と基準データベースの情報との比較の結果、所定の
時間における運搬手段の位置と角度方向を示す３つの値
が得られる。値ＥｘはＸ軸（横方向又は左側）の位置誤
差を示し、値Ｅａは角度誤差又は方向誤差を示す。これ
ら２つの値が共に、零である場合、運搬手段は希望の走
行路上に位置決めされており、その走行路に沿って前進
していることを示す。零以外の値である場合には、マシ
ーンの位置を補正するか又は前進するようにし、あるい
はその両方を行う必要がある。値Ｅｙは標的の基準点に
対する希望の走行路に沿った運搬手段の位置を示す。こ
の値Ｅ７が零に近くなることは次の基準フレームまで進
める時間であることを示す、これらの誤差の測定は、測
定された照明灯のパターンの中心点の座標を学習モード
中に記録され正確であると想定される基準の照明灯パタ
ーンの中心点の座標と比較することにより行われる。こ
れを行うためには、以下に説明する幾つかの計算を実行
することが必要である。

標的の中心　の座標 反復走行サブルーチン（第１４Ａ図及び第１４Ｂ）の視
覚モード運転中、コンピュータへの入力データは基準デ
ータベースからフレーム毎に及びトラッカから１修ミリ
秒毎に受は取る。このデータは視界の上方左側１−ナ一
部に対する測定された標的及び基準標的の平均中心点像
の座標ＣＸｌ５　ｙυを示す、これは第１図に典型的な
標的に対するものが図示されている。

運搬手段の実際り位置を知るためには、このデータは測
定された標的の中心の実際の座標（Ｔｘ。

Ｔｙ）及び基準標的中心の座標（ＲＸ、　１ｔｙ）に変
換しなければならない。これらの座標は運搬手段の中心
線４６に対するものでなければならない。典型的な測定
された標的４８に対するこの座標界は第５図に図示され
ている。

この変換における最初の段階は視界の上方左側コーナー
における原点からカメラの中心上の原点まで像座標を移
動させることである。第４図を参照のこと。ｘｉ、　１
１は代入し、ｄＸ、　４１はそのままにしておくこと。

ｄｘ（ｘｉ　　−ｗｅ） ４ｙ（ｙｉ　　−ｙｅ）／Ｒ ここで、鼠は上述のように、画素の長さ対高さの比であ
る。像の範囲（ｉｒ）は、 ｉｒ　ｅ　Ｊ（４ｘ”　＋　ｄｙりとなる。

次に、第４図の焦点面５０上における像座標、（ｄｉ％
４１、ｉｒ）を既知の高さＨにおける第５図の標的ｊｌ
’ｌＩ　（Ｔ４．　Ｔｒ、　ＴＲ）に換算する。

第６ｒＭを参照すると、標的節８ＣＴυは、ＴトＨｔａ
ｎ　Ｂとなる。

レンズの歪みのため、１ｒ４Ｂ又はＢ−ｉｒ／！［であ
ることが分かっている。上述の等式に代入すると、Ｔｌ
−Ｈｊａｎ　（ｉｔ／Ｄとなる。

第４図及びｔＪ！ＩＩ５図を参照すると、同様の三角形
により Ｔｘ／ｄ＊　　菖Ｔｙ／ｄ１　　・ＴＲ／１ｒＴｌ　　
＝Ｉ　ｄｘ　　ＴＲ／１ｒ Ｔｌ−ｄｙ　ＴＲ／ｉｒとなる。

これらの計算は現在測定中の両方の標的（Ｔ１１ｒｉ）
に対して為されたものである。基準像座標（Ｘ＋、ｙ＋
）を両方の標的（Ｒ１、Ｒ１）に対する基準標的座標（
ＲＸＳＲＦ）に換算するために同様の計算を行っｔこ　
。

この時点において、測定された標的座標（Ｔｘ、Ｔｙ）
を基準標的座標（Ｒｘ、Ｒｙ）と比較し、第３図に線図
で示すように、角度誤差Ｅｉ、横方向の位置誤差Ｅｘ及
び縦方向の位置誤差Ｅ７を求める。

第７図、第８図及び第９図には、これらの値を求める計
算方法が開示されている。符号の意味は、次の通りとす
る。

Ｔｔ−Ｔｔ−実際の標的（反復モード中に測定されたも
の） Ｒｒ、ｈ−基準標的（学習モード中に記録されたもの） ｖＣ−運搬手段の中心（その駆動車輪間の中心点）所定
の実施例において、 マＣはカメラの光学的中 心線でもある。

ＡＩ−実際の標的の角度 Ａｒ−基準標的の角度 Ｅｌ−角度誤差、又は前進又は配向方向の誤差７、ｉ、
７．１−点ＡＣを中心として角度Ｅ１だけ回転させた後
のＴ、、Ｔ、の値 Ｅｌ−横方向又は左側の位置誤差 Ｅ、鳳Ｔ、′とＲ，１間又はＴ□′とＲ８′間の希望の
軌道に沿った差 ＴムＩｓ　Ｔム、−極座標におけるＴ、、？、の角度位
置 Ｔ１．％ＴＩ、−極座標ｌこおけるＴ□、ｈの範囲又は
距離位置 計算は次のようにして行う。

段階１：角度誤差Ｅｌの計算。

第７図を参照すると、座標Ｒｘ、Ｒｙは基準標的Ｒ１及
びＲ２に対しフレーム毎に求められている。この情報に
より、角度Ａｒを計算する。座標Ｔｘ及びｒｙは実際の
標的Ｔ３、及びＴ、に対して反復的に求められる。この
情報を基にして、角度ムｔを計算する。

ムｔ＝Ａｒである場合、マシーンは基準走行路に対して
平行に進んでいることを意味し、従ってＥｖＯとなる。

段階３に飛ぶ。（Ａ１）が（Ａｒ）に等しくない場合、
マシーンは基準走行路に対して平行に進んでいないこと
を意味し、Ｅｌ・Ａｒ−ムｔとなる。Ｅｘ及びＥｙを測
定するためには、Ｅｌ・０であることが必要であるため
、コンピュータには、測定された標的の中心パターン（
これは比較基準パターンが記録されたとき、運鴫手段が
進んでいる方向と同一の前進方向を基にしたもの）が供
給される。段階２は段階３に進む剪に完了させること。

段階２：測定された標的の位置を角度誤差に対して調整
する。

Ｅｘ及びＥｙが角度誤差がないようにするため、標的の
位置は運搬手段の中心線ＶＣを中心として回転させるこ
とを要する。第８図に示すように、点Ｔ８、Ｔ、はｖＣ
を中心としてＥｌに相当する角度だけ回転させ、その結
果、仮想の標的ＴＩ’、Ｔ！″が得られる。

これはデカルト座標を極座標に変換することを必要とす
る。

Ｔｉｔ　　”　　１（Ｔｉｔ”　　＋　　Ｔｙ＋すＴＡ
Ｂ　　□ｔａｍ−’　　（Ｔｙ＋／Ｔｘ＋）ＴＲ，及び
Ｔ７ｈについて同様に反復する。

Ｅムは運搬手段の角度誤差であるため、ＴＡ値はこの値
だけ調整し、測定された標的が基準標的と一直線状にな
るようにする。

ＴＡ’−Ｔム、−Ｅｌ Ｔム’、１Ｉ７Ａ１−　Ｅｘ 仮想の標的７．１と丁、′とを結ぶ線は第９図のＲ１と
ｈとを結ぶ線と千りとなる。

次に、仮想の標ｉＱＴ、　’とＴ、′の極座標をデカル
ト座標に再度変換すること。

↑Ｘ、’　　ａ　ＴＲ，’ｅ＊ｓＴム１ＴＦ＋　　’　
　・　ＴＩ、’ｓｉｍＴＡ、’↑Ｘ＊’、ＴＦｓ’につ
いて同様に反復する。これで、これらの仮想の標的座標
は基準標的の座標と比較可能な状態となる。これは、運
搬手段が基準標的の位置を記録しているときに前進する
ように、同一方向に進んでいない（即ち角度誤差Ｅ１が
生じている）場合であっても比較可能である。

段Ｎ３：横方向誤差Ｅｘ及び軌道に沿った位置の誤差Ｅ
、の計算 第９図を参照すると、Ｅｘ及びｔｙはＲ１及びＴ、′又
は！、及びＴ、ｌの何れかのＸとＹの値の差である。理
論上、Ｔ、ｌ又は↑、′から得られるＥｘ、　Ｒ７は等
しい。

実際上、電子的雑音及び運搬手段の動きに起因して僅か
な差が生じる。これら僅かな差は平均する。

Ｅｘ　・　［（Ｔｉ　　’−ｊＸ＋）　　す　ＣＴｘｚ
　　’−ｆｆｉｒ＊）］／２軌跡Ｅｙに沿った位置は同
様の方法により求められる。Ｅ、は新たな基準データを
いつ使用すべきが判断するために使用される。運搬手段
の動きに伴い、Ｅｙの値は零に４づいていく。Ｅｙが零
に十分近い値になったならば、運搬手段の速度及び加速
度に基づいて、新たな基準標的のデータが基準データベ
ースから得られる。

この時点において、本発明は運搬手段上方の光景を見る
点において前方向を向いたビデオカメラを利用して案内
する現在開発されている他の可動ロボットとは全く異な
るものであることが指摘出来る。現在のこうした可動ロ
ボットはその前方の光景を見、それを映画館の平坦なス
クリーンのような横方向の垂直面にて平坦な像として記
録する。

記憶装置から得られるかかる像を現在測定中の像と比較
しても横方向の偏位、又はＥＩＬか得ることが出来ない
。

一方、本発明は、頭上の環境を見るものであり、それか
ら得られた点を天井に映写される映画のように平坦な水
平面上に記録するものである。この面は運搬手段が作動
している面に対して平行であり、従って、運搬手段の走
行誤差、即ちＥｘ、　Ｅｙは全て、この１つの視界中に
て評価することが可能でアル、マシーン１４コンパス又
はジャイロのような方向センサ（一部の可動ロボットが
その角度方向、即ちＥｌを制御するために採用するもの
）を使用する必要がない。又、走行路に沿った距離は車
輪のカウント値又は走行した距離を測定するその他の機
械的手段に頼ることなく、視覚的手段により連続的に監
視することが出来る。さらに、レーザ、超音波又はその
他の手段を用いて距離を測定し、走行路に沿った運搬手
段の位置を検出する必要がない。

モータ速度の計算 Ｅ為及びＥＸは走行路の誤差測定回路７０からモータ速
度計算回路７２への出力であり、これらを利用して、駆
動車輪の速度を変化させ、［に相当する程度だけ、一方
の車輪を減速させることにより車輪がその希望の走行路
に復帰し得るわうにする。

比例的制御の等式は次のものを使用する。

ｄｖ　ｌＩ３［、Ｅｘ　＋　Ｋ、Ｅｘ に、及びＸ、は実験的に求めた定数又は運搬手段の動力
学及び運動力学の重要なパラメータを基に計算した定数
である。本発明の場合、この定数は実験的に求める方が
より実際的である。

左側車輪速度：　ＶＬ　−Ｙ鳳＋ｄマ 右側車輪速度：　Ｖ［−Ｖ璽−ｄｖ ここで、Ｖｆｉ・運搬手段の平均速度。

Ｅｘ％Ｅ１及び４ｖは大きさ及び標識を有している。運
搬手段が回転する方向はａＶの標識により決まることに
なる。ｊＶの大きさが大きければ大きい程、短い半径に
て回転する（即ち鋭角に回転する）。この制御等式の目
的は行き過ぎることなく、運搬手段を可能な限り短時間
内にて走行路に戻すことである。

フローチャート ここに開示された案内システムを自動運転するためには
コンピュータ３４を適正にプログラム化することを必要
とする。第１１図乃至第１６図には、このプログラムの
簡単なフローチャートが図示されている。これらのフロ
ーチャートは上述の算術的等式を利用し、それをコンピ
ュータ制御に適した形式に組み込む。このフローチャー
トは上述の算術的方法と組み合わさって当業者が本発明
を実施することを可能にする。

作用：学習モード 作用について説明すると、運搬手段は先ず手動制御下に
て選択された開始位置まで動かされる。

オペレータはビデオモニタを見て、どの頭上照明灯が視
界内にあるかを観察する。オペレータはマシーンの幾分
前方にあり、従って、モニタスクリーンの頂部付近にあ
ることを示す２つの照明灯を選択し、標的トラ７カの手
操作制御装置を利用して、矩形の追跡ゲートを互いの周
囲に重ね合わせる。これによりトラッカはそれが追跡し
ようとする標的について方向決めされる。次いで、オペ
レータは手操作によりマシーンを所定の速度にて希望の
経路に沿って前進させる。その選択された標的及びその
ゲートはマシーンが頭上照明灯の下方を通過するとき、
モニタスクリーン上にて下方に動く。マシーンを真直ぐ
に動かそうとする場合、像はスクリーン上を下方に動き
、スクリーン底部にて視界から消え去る。湾曲した走行
路に従う場合、像は曲線状に動き、１方又は他方の標的
像がモニタスクリーンの片側にて視界から消え去る。

標的が視界から略消え去ろうとするとき、マシーンがど
こを動いているかに関係なく、そのフレームは停止され
、そのデータは基準データベースに関する欄にて説明し
たように、そのデータが記録される。新たな対の標的が
再度、スクリーンの頂部付近にて選択され、上記の手順
が反復される。

極めて鋭角な回転時、標的の像は現れてスクリーン上の
ある点を中心として回転する。この状況はその回転を区
画部分に分割し、各区画部分を別個のフレームとして処
理することにより取り扱うことが出来る。選択随意の方
法は、両車輪が完全に１回転するときのエンコーダのカ
ウント値を利用して、１つのフレーム内にて１回転を取
り扱うことである。ソフトウェアは次ぎのようにプログ
ラム化することが出来る。即ち、反復モード中、所定の
フレームに対する車輪とエンコーダのカウント値との比
が任意の値、例えば！：１より大きく、鋭角に曲がった
ことを示す場合、モータ制御装置は速度モードから位置
モード制御に切り換わり、エンコーダの記録されたカウ
ント値だけ各車両が回転されるようにする。これは視覚
データを参照することなく、１つのフレーム中において
、全部の学習モード回転を模擬することになる。これに
より基準データベースに必要とされるフレームの数、従
ってＲＡＭの量が少なくて済む。

回転が完了したならば、オペレータは再度、モニタ上に
表示される頭上照明灯を選択し、視覚的制御の下、７レ
ームの記録を続ける。視覚フレームと位置モードフレー
ムとの組み合わせは希望の軌道が完成され、その軌道に
対する基準データが持久記憶装置に記録されるまで継続
される。このようにして、望むなら多数の軌道を記録す
ることが可能となる。

作用：反復モード 学習モードにおいて、希望する走行路に沿って駆動され
たならば、運搬手段は作動の用意が整う。

運搬手段は希望する走行路の略開始位置まで手操作で駆
動されよう。正確な開始位置にある必要はない。案内シ
ステムは僅かな誤差を測定し、運搬手段が動き始めｔ；
ならば直ちに運搬手段を正確な軌道に補正する。その走
行路の基準データは持久記憶装置からコンピュータＲＡ
Ｍに入力する必要がある。次いで、自動運転を開始する
ことが出来る。

基準データの各フレームはトラッカに対しどこで標的を
探知すべきかを知らせる。検出されたならば、その標的
は基準位置と比較され、必要であれば、舵取り補正が行
われ、Ｅｘ及びＥｌの値を零にし、よって、運搬手段を
所期の走行路上に保持する。

マシーンが走行路に沿って動くとき、Ｅｙの値は低下す
る。その値が零に近くなるのに伴い、次の基準フレーム
が呼び出され、作動サイクルが反復される。この手順に
より、運搬手段は直線状の走行及び徐々に曲がる走行を
行い得るように制御される。又、学習モード中、区画部
分に分割されるならば、鋭角な回転にも利用することが
出来る。しかし、視覚的な手段ではなく、モータ位置に
より鋭角な回転を制御する選択随意の手段が採用される
場合、車輪位置エンコーダのカウント値の基準値が各フ
レームにおいて観察されることになろう。

この比がｌｌといった無作為な値を１廻る場合、コンピ
ュータはそれを位置モード回転として取り扱う。モータ
制御装置はその位置モードに切り替えられる。次いで、
基準データベース内にてその７レームに記録された記録
装置のカウント値に等しい程度だけ各駆動車輪を回転さ
せることによりこの回転が行われる。次のフレームにお
いて、車輪エンコーダのカウント比が２：！より小さい
場合、コンピュータは視覚制御に復帰し、モータ制御装
置を速度モードに切り替える。再び頭上照明灯を参照す
ることにより舵取りが制御される。このようにして、運
搬手段は記録された基準データの端部に達するまで進み
、その時点にて停止し、さらに命令を待つことが出来る
。又、走行路が連続的な回路として設計される場合、マ
シーンは希望であれば、連続的なルーズとして繰り返す
ことが出来る。

別の実施例 制御分野における当業者は、上記に説明した本発明の実
施例は多数の点において変更を加え、希望の結果を実現
し得るようにすることが出来ることが理解されよう。

ビデオカメラを使用することは重要である。しかし、ビ
デオカメラが真直ぐ上方を向くようにすることは絶対に
必要な訳ではない。該カメラは上方及び前方に角度を成
すようにして方向流めすることが出来る。真直ぐ上向き
にしたならば算術は簡単であろうが、追加の三角関数を
使用することにより前向きの角度に対応することが出来
る。

ビデオカメラの型式は重要ではない、ＣＣＤカメラは堅
牢でソリッドステートな装置であり、工業的環境にて使
用するのに適しているが、ビデコン又はその他の型式の
カメラを使用してもよい。カメラの好適な位置は駆動車
輪の真上であり、駆動車輪の間に中心決めされた位置で
ある。これはカメラの光学的中心及び運搬手段の回転中
心が同一になるため、最も簡単な算術で済む。しかし、
その他のカメラ位置も機能上の理由により必要とされ、
適当な補正７アクタにより対応することが出来る。

上述した運搬手段はその２つの駆動車輪の差動的な速度
制御により操縦される。一方、運搬手段の他の重量は自
在回転のキャスタにより支持される。同様にして、これ
は最も簡単な操縦算術を可能にするために実行される。

しかし、多くの運搬手段は、駆動車輪として又そうでな
くともよいｌ又は２以上の操縦可能な車輪を回転させる
ことにより操縦される。従来の自動車が一般的な適用例
である。本発明の無人の案内システムは、コンピュータ
が上述の実施例におけるモータ制御サブシステムではな
く、従来の動力１！に縦システムを制御するようにする
ことにより、かかる運搬手段に適用することが出来る。

エンコーダはかかる運搬手段の車輪に合うようにして、
必要な角速度又は位置のフィードバックデータを提供し
得るようにすることが出来る。

観察中の標的を追跡し、その位置に応じた座標値を割り
当てるために像処理システムが必要とされる。市販のビ
デオトラッカを最適な装置として選択した。しかし、像
処理機能は他の方法にて取り扱うことも出来る。例えば
、ビデオカメラ、フレームグラバ及びディジタイザによ
り行い、像の処理はその装置が取り扱うのに十分な能力
を備えている場合には、コンピュータにより行う。２以
上の標的の位置を検出する方法は別の方法にて行うこと
も出来る。例えば、多数の標的は単一の標的トラッカに
より多重化させることが出来る。別の形態として、多数
のトラッカを使用することも出来、これは多重化ソフト
ウェアの必要性を回避する。

上述の説明及び等式は各フレームに２個の頭上照明灯又
は標的があるものと仮定してのものである。好適な方法
において、この２個の標的というのは利用可能な最小限
の値である。しかし、算術は２以上の特定の数の標的を
取り扱い得るように調整することも出来る。その結果、
時間毎に標的が消失することは、案内するためには少な
くとも最小限の個数の標的が必要とされるため、より精
度が向上し、かつより堅牢なシステムが得られる。

−度に１個の頭上照明灯しか利用し得ないようにするこ
とも可能である。２（ＩＩの照明灯の測定値を平均する
ことにより得られる場合と比べて、多少精度は劣るもの
の、１個の照明灯だけを観察することにより、走行路の
誤差（Ｅり及び（Ｅｙ）を求めることが出来る。しかし
、好適な実施例について説明した角度誤差（Ｅａ）の測
定をするためには、２個以上の照明灯を観察することを
必要とする。

−度に１個の頭上照明灯しか利用し得ない場合に採用可
能である別の（Ｅａ）を測定する方法がある。

第１７図を参照のこと。第１７図において、（ｙ）軸は
運搬手段の希望の走行路である。走行路に沿った位置（
Ｅｙｅ）において、頭上照明灯を観察した場合、横方向
誤差が求められる。運搬手段が前進すべき本来の方向は
２つの点（Ｅｘ、、Ｅｙｅ）と（４ＥＸ、　ｄＥｙ）と
を結ぶ線である。角度誤差は次のように表現することが
出来る。

Ｅａ　・７１ｍ−’　（ｄＥｘ　／　ｄＥｙ）この方法
は単一の標的を連続させることにより案内を可能にする
が、Ｅｌの値が計算される前に、走行路に沿ってあ４距
離だけ走行することを必要とする。これは、舵取り補正
が可能である周期を制限する。上述の好適な方法はＥｌ
の値を瞬間的に求めることを可能にし、そのため、舵取
り補正は必要であれば極めて頻繁に行い得る。この２個
の照明灯を利用する案内方式は１個の標的を使用する方
法と比べ、予め選択された走行路をより正確に従うこと
を可能にする。

工場又は倉庫といった屋内の環境において、既存の頭上
照明灯を観察して行う好適な実施例について説明した。

これは、観察するためのビデオカメラを取り付ける費用
を不要としかつ運転上も便宜な方法である。しかし、頭
上照明灯が利用し得ない場合、又は何らかの理由により
、これら照明灯を利用しない方がよい場合、その他の標
的を利用することも可能である。必要なことは、標的は
その背景と視覚的に十分な対比を示し、利用可能な光の
視覚システＡにより容易に判別可能であるようにするこ
とである。例えば、２つの天井光線の交差点を標的とし
て利用することも出来る。白で塗装し、黒色の天井に取
り付けられた１２インチの合板製の円、又は白色の天井
に対する黒色の円もその目的のために利用することが出
来る。屋外においては、かかる標的は柱又はその他任意
の手段に取り付けることも出来る。実際上、かがるスト
ロボ灯又は投光灯のような照明灯が運搬手段に取り付け
られ、標的が位置決めされた運搬手段の上方の領域を照
射するならば、かかる運搬手段は暗闇にても作動させる
ことが出来よう。しかし、頭上照明灯は商業用及び工業
用建物において一般に使用されているＩ；め、これら照
明灯を利用することが自然な選択である。

標的の座標を計算し得るようにするため、照明灯又はそ
の他の頭上標的の高さを知っておく必要がある。「頭上
照明灯の高さの変動」の欄には、学習モード及び持久記
憶装置内に記録するときに、各７レーム内で運搬手段が
各照明灯の高さを求めるための方法の種明が説明されて
いる。照明灯が各種の高さ位置に島る場合であっても、
この方法は高い精度が得られるが、コンピュータ内にて
利用可能な記憶装置の一部を取り上げるものである。

運搬手段が利用可能である多くの建物は全て同一の高さ
に設定された頭上照明灯を備えている。かかる場合、運
搬手段の作動前に、任意の便宜な手段を利用して、標的
の高さＨの測定を一回行えばよい、この−回行った高さ
Ｈの測定結果はコンピュータに入力する手段に入力する
ことが出来よう。

この方法はコンピュータの記憶能力を保持し、床が水平
であり、全ての照明灯が同一の高さにある建物内におい
て十分な測定精度を実現するものである。

好適な実施例において、運搬手段は案内システムを作動
させるのに必要な全ての構成要素を搭載した自足的な装
置である。しかし、一部の構成要素は本体外に設け、及
び可動要素は本体外に設け、及び可動要素と遠方の要素
間の通信は遠隔通信により＃１持することが出来る。例
えば、コンピュータは多数の運搬手稔に対する計算、又
はその他の目的のための中央制置とし、遠隔通信により
運搬手段との通信を実礪することも出来る。

運搬手段を手動操作するための手段はオペレー夕が運搬
手段の後方を歩くことが出来得るようにしたものが図示
されている。運搬手段はオペレータが乗るのに適したも
のとし、及びオペレータが運搬手段上に乗るのに便宜な
よう手動操作制御装置を配設することが出来る。

この場合にも、この案内システムを利用する運搬手段は
希望する以外の任意の機能を備えることを強調する必要
がある。フォークリフトトラック、床スクラバ、貨物章
引車、個人用搬送車、可動ロボット、その他の希望のも
のとすることが出来る。

この案内システムは運搬手段の機能上の目的からは完全
に独立したものとする。この案内システムはいかなる目
的の運搬手段にも取り付けが可能である。本発明の範囲
はこの案内システムを利用する任意の及び全ての運搬手
段にまで及ぶ。

本発明は頭上照明灯を利用する形態について説明したが
、照明灯が頭上の対比区域を照明するならば、１又はｔ
ｍ以上の照明灯を運搬手段に取り付けるこおも又実際的
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の案内システムを具備した運搬手段の斜
視図、 第２図はマシーンの制御システムを略図的に示すブロッ
ク線図、 第３図は希望の走行路及びその走行路に沿った基準位置
に対する運搬手段の実際の位置誤差を判定するのに使用
される座標系の図、 第４図は頭上照明灯の像の中心点をカメラの視界中に位
置決めするための座標系の図で、座標の原点（ｘ、　ｙ
）がビデオ像の上方左側コーナ部にあり、及びカメラの
光学的中心が（ｗｅ、　ｙｃ）に位置決めされた図、 第５図は軸（Ｌ　ｙ）の座標がカメラの光学的中心線上
にある頭上照明灯又は標的の中心点の実際の座標を示す
平面図、 第６図は天井に取り付けられた頭上照明灯の配設形状及
びカメラの焦点上におけるその像を示す第５図の線６−
６に沿った断面略図、 １ｇ７図は運搬手段がその適正な方向に前進しないとき
のｆｌｉｔの実際の頭上照明灯の中心点と２個の基準照
明灯との角度関係を比較した略図、第８図は前進方向の
角度誤差を補正し、横方向及び縦方向の位置誤差を判断
し得やようにするために使用する解決方法の図、 第９図は横方向及び縦方向の位置誤差を示す図、第１０
図及び第１０Ａ図は頭上照明灯の高さを求めるためのそ
れぞれ平面図及び立面図、第１１図は作動モードの平均
的なものを示すフローチャート図、 第１２図は手動制御サブルーチンのフローチャート図、 第１３図は学習経路のザブルーチンの７０−チャート図
、 第１４Ａ図及び第１４Ｂ図は選択された走行路を一度に
、又は連続的に循環するための選択随意の方法を示す、
反復走行路サブルーチンのフローチャート図、 第１５図は観察される標的の座標及び角度位置を計算す
るためのレンズ訂正サブルーチンのフローチャート図、 第１６図はソフトウェアが単一の標的ビデオトラッカを
して２個の選択された標的を反復的に追跡させる７０−
チャート図、及び 第１７図は横方向の走行路誤差の２つの連続する値を基
にして、前進角度誤差を求めるための計算方法を示す線
図である。 ｌＯ：駆動車輪　　　１２：キャスタ車輪１４：車台　
　　　　２０　：　ＣＲＴモニタ２２：ジョイステック ２４：ビグテール　　３０：頭上照明灯３１：親指操作
ホイール ３２：センサ ３３ニストリツプスイツチ ３９ニドグルスイツチ ４２：ビデオトラッカ ４４：エンコーダ　　５７：モータ制御装置５８：モー
タ 代　理　人　弁理士　　湯　浅　恭　三（外４名） 図面の浄ｌＦ（内容に変更なし） Ｆ　Ｉ　Ｇ、　４ ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、ｌ０Ａ ＦＩＧ、９ ＦＩＧ、＋７ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ　１１ ＦＩＧ、＋２ とが鵠−へ巳と ＦＩＧ、１４Ａ ヅ１　　聾Ｊブフルーーモン）ジ丈 ノー島丁フ゛ルーチンε京える 又１丸ｆｌとにユヨ２ ＦＩ　Ｇ、＋５ と２４■二二肛臣 手 続 補 正 書（方鵡 １゜ 事件の表示 平成１年特許願第２７８３４３号 ２、発明の名称 運搬手段及びその案内システム並びにその案内方法３゜ 補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所 名　称　　テナント書カンパニー ４、代理人 住所 東京都千代田区人手町二丁目２番１号 補正の対象 主五色■ポエー−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、運搬手段が所定の走行路に従って自動的に動くよう
   に運搬手段を作動させる方法にして、運搬手段の動作に
   類似した記録をする一方、希望の走行路に沿ってオペレ
   ータの命令下、運搬手段を動かし、かかる対比的な可視
   的区域を感知する記録手段により感知され得るように、
   かかる動きを該固定された対比的な可視的区域に関係付
   ける段階と、及び その後、オペレータが制御することなく、希望の走行路
   に沿って運搬手段を動かし、運搬手段は類似の記録と運
   搬手段の動く走行路との比較により、該希望の走行路上
   に保持され、かかる動きが記録手段により感知される固
   定された対比的な可視的区域と関係付けられるようにす
   る段階とを備えることを特徴とする方法。 ２、記録手段がビデオカメラであることをさらに特徴と
   する請求項１記載の方法。 ３、前記ビデオカメラが全体として垂直方向に方向決め
   されることをさらに特徴とする請求項２記載の方法。 ４、対比的な可視的領域が離間した人工的な照明区域に
   より画成されることをさらに特徴とする請求項１記載の
   方法。 ５、前記離間された人工的な照明区域が建物の天井付近
   に配設されることをさらに特徴とする請求項４記載の方
   法。 ６、記録手段が、離間して配設された少なくとも２つの
   人工的な照明区域の中心点を略同時に位置決めすること
   により希望の動作走行路の少なくとも一部分を画成する
   ことをさらに特徴とする請求項４記載の方法。 ７、記録手段が、２以上の離間して配設された人工的な
   照明区域の連続的グループの中心点を位置決めすること
   により希望の動作走行路を画成することをさらに特徴と
   する請求項６記載の方法。 ８、前記離間して配設された人工的な照明区域の中止点
   が基準点に対する座標ｘ、ｙを基にして記録手段上に記
   録されることをさらに特徴とする請求項６記載の方法。 ９、運搬手段の動く希望の走行路と類似した記録をする
   前に、ビデオカメラのレンズの歪みを補正する段階をさ
   らに備えることを特徴とする請求項２記載の方法。 １０、オペレータにより定められた走行路に沿って運搬
   手段を駆動するためのオペレータ制御装置を有する主と
   して無人運転用に使用される運搬手段にして、運搬手段
   が作動する位置に固定された対比的な可視的区域に対す
   るオペレータ設定の走行路を記録する手段と、 オペレータが制御することなく、固定された対比的な可
   視的区域に対する運搬手段の実際の位置を感知する手段
   を有する、運搬手段を制御する手段と、 運搬手段の実際の位置を運搬手段の希望の記録された位
   置と比較する手段と、及び 運搬手段の実際の走行路が記録された走行路から逸脱す
   るときに、運搬手段の走行路を補正する手段と、を備え
   ることをさらに特徴とする運搬手段。 １１、オペレータが設定した走行路を記録しかつ運搬手
   段の実際の位置を感知する手段が運搬手段上に取り付け
   られたビデオカメラを備えることをさらに特徴とする請
   求項１０記載の運搬手段。 １２、前記ビデオカメラが路上方に方向決めされ、及び
   対比的な可視的区域が運搬手段の動く走行路の上方に位
   置することをさらに特徴とする請求項１１記載の運搬手
   段。 １３、対比的な可視的区域が運搬手段の動く走行路を画
   成し得るように特別に位置決めされていない作業環境の
   特徴物により提供されることをさらに特徴とする請求項
   １２記載の運搬手段。 １４、対比的な可視的区域が天井灯により形成されるこ
   とをさらに特徴とする請求項１３記載の運搬手段。 １５、記録手段が、オペレータにより所定の走行路に沿
   って運搬手段が動かされるとき、オペレータが連続的な
   対の２又はそれ以上の固定された対比的な可視的区域を
   選択し得るようにすることをさらに特徴とする請求項１
   ０記載の運搬手段。 １６、２又はそれ以上の固定された対比的な可視的区域
   の同一の連続的な対を利用して、作動中、オペレータが
   関与することなく、運搬手段の実際の位置及び角度方向
   を感知し、及び運搬手段の走行路を補正するための基準
   データを提供することをさらに特徴とする請求項１５記
   載の運搬手段。 １７、車輪上に支持されたフレームと、運搬手段を駆動
   する駆動手段と、及び該運搬手段を操縦する操縦手段と
   を有する、主として無人運転を目的とする前記運搬手段
   を備える組合せ体にして、手動操作の学習モードにおい
   て、運搬手段のオペレータがその後の無人モードにて走
   行することを希望する走行路に沿って前記運搬手段を作
   動させる手段と、 運搬手段上に取り付けられた略垂直方向を向いたビデオ
   カメラと、 前記ビデオカメラに接続された像処理手段と、前記像処
   理手段に接続された記憶手段を有するコンピュータ手段
   と、 学習モード中、運搬手段が希望の走行路に沿って作動さ
   れるとき、ビデオカメラの視界中にて運搬手段の路上方
   にある環境内に画成された１又は２以上の対の特徴物を
   連続的に選択すると共に、かかる特徴物をビデオカメラ
   にて観察し、前記観察から、２又はそれ以上の対の特徴
   物における特徴物の中心点の位置の連続的な値を入手し
   、さらに、これらの連続的な値をコンピュータの記憶装
   置に電子的に記録する手段と、 学習モードの完了後、同一の希望の走行路の開始点付近
   に運搬手段を位置決めすると共に、該運搬手段を無人状
   態にて始動させ、ビデオカメラにて運搬手段の路上方の
   ２又はそれ以上の同一対の特徴物を観察するようにする
   手段と、 無人モードにて作動させる間に観測物から同一の２又は
   それ以上の対の特徴物の中心点の位置を連続的に表現す
   る値を入手すると共に、該表現された値を学習モードに
   て作動中、記録された位置の値と比較する手段と、 前記比較により走行路の補正信号を受信する手段と、及
   び運搬手段の操縦手段に対して走行路の補正信号を印加
   し、無人の運搬手段を学習モード中に走行したのと略同
   一の走行路上に保持し得るようにする手段と、を組み合
   わせることを特徴とする組合せ体。 １８、２つの独立的に駆動される車輪及び１又は２以上
   の自在回転キャスタ車輪を有する請求項１７記載の運搬
   手段にして、 次式にて表現される速度にて被動車輪を回転させること
   により、操縦されることを特徴とする運搬手段。 Ｖ＝Ｖｍ±（Ｋ１Ｅｘ＋Ｋ２Ｅａ） ここで、Ｖは一方の被動車輪の円周速度、Ｖｍは運搬手
   段の平均速度、Ｋ１及びＫ２は比例定数、Ｅｘは運搬手
   段の希望の走行路に対する横方向の位置誤差、及びＥａ
   は運搬手段の希望の前進方向に対する角度誤差である。 １９、自己推進式の運搬手段と、該運搬手段に取り付け
   られ、路頭上の対比物に向けられたビデオカメラと、前
   記ビデオカメラに接続された像処理システムと、前記像
   処理システムに接続されたコンピュータシステムと、及
   び前記コンピュータ手段の制御下、略頭上の対比物を基
   準として、予め選択された走行路に沿って運搬手段を無
   人状態にて案内する操縦手段とを備えることを特徴とす
   る組合せ体。 ２０、運搬手段の路上方の周囲を照明して、該周囲に画
   成された特徴物が運搬手段が暗闇の区域内にて作動して
   いるときであっても、ビデオカメラにより観察されるよ
   うにする、運搬手段に取り付けられた照明灯をさらに備
   えることを特徴とする請求項１９記載の組合せ体。 ２１、略水平の表面上にて作動する主として自動的な運
   搬手段用の案内システムにして、 該運搬手段に取り付けられたビデオカメラを利用して、
   運搬手段の路上方の特定の頭上の特徴物を連続的に観察
   し、及び該特徴物のカメラの像を処理して該特徴物の中
   心点の（Ｘ、Ｙ）座標のデジタル値に変換し、 希望の走行路に沿った学習モードの走行中に得られた前
   記組み値がデータベベースに格納され、同一の走行路に
   沿ったその後の自動化された走行中に得られた同一の頭
   上特徴物の中心点の処理された値がデータベースに格納
   された組みのデータと比較され、 前記比較結果を処理して、学習モード中に従った走行路
   と自動化された走行中に従った走行路間の走行路の誤差
   信号を提供し、 前記走行路の誤差信号を処理して、走行路の補正信号を
   提供し、運搬手段の舵取りを方向決めして、学習モード
   中に走行した走行路と略同一の走行路に沿って自動化さ
   れた走行中の走行が為されるようにすることを特徴とす
   る案内システム。 ２２、運搬手段が作動する表面に対して光学系の中心軸
   が略垂直となるように、ビデオカメラが取り付けられ、
   観測された頭上の特徴物から得られる（Ｘ）及び（Ｙ）
   座標の情報が運搬手段が作動する表面に対して略平行な
   面に印加されるようにしたことを特徴とする請求項２１
   記載の案内システム。 ２３、観測される頭上の特徴物が運搬手段が希望の走行
   路に沿って進行するに伴って、一つずつ連続的に観測さ
   れる単一の特徴物の連続体も備え、希望の走行路に対す
   る運搬手段の横方向の位置誤差Ｅｘ及び希望の走行路に
   沿って選択された点に対する運搬手段の縦方向の位置Ｅ
   ｙが前記連続的な観測物から判断され、 及び、希望の走行路に対する運搬手段の前進方向の角度
   誤差が次式から求められることを特徴とする請求項２１
   記載の案内システム。 Ｅａ＝ｔａａ＾−＾１（ｄＥｘ／ｄＥｙ） ここで、ｄＥｘは２つの連続的な観察物に対して求めら
   れたＥｘの値間の差である一方、ｄＥｙは２つの連続的
   な観測物間を走行した距離の差である。 ２４、学習モード中、運搬手段が観測された各特徴物の
   ビデオカメラの上の高さを反復的に測定し及び該測定値
   をデータベース内に格納することを特徴とする請求項２
   １記載の案内システム。 ２５、学習モード前又は該学習モードに関連して、典型
   的な観測された頭上の特徴物がビデオカメラよりも上方
   にある高さを測定して、その測定値をデータベースに入
   力することを特徴とする請求項２１記載の案内システム
   。 ２６、自動化された走行中における、希望の走行路に対
   する前記運搬手段の前進方向の角度誤差（Ｅａ）が自動
   加された走行中に得られたパターンにて２つの特徴物の
   中心点の像を結ぶ線の傾斜とその前に同一の希望の走行
   路に沿った学習モード中に得られたパターンにおける２
   つの同一特徴物の中心点の像を結ぶ線の傾斜との角度誤
   差に等しいようにしたことを特徴とする請求項２１記載
   の案内システム。 ２７、自動化された走行中に希望の走行路に沿って得ら
   れた特徴物の像の中心点のパターンの角度方向が、その
   前に同一の希望の走行路に沿った学習モード中に得られ
   た中心点のパターンの角度方向と比較され、及び前記自
   動化された走行中に得られたパターンが２つのパターン
   間の角度差に等しい量だけ算術的に回転され、その回転
   後、一方のパターンにおける２つの特徴物の中心点を結
   ぶ線が他方のパターンにおける２つの同一特徴物の中心
   点を結ぶ線に対して平行であるようにとしたことを特徴
   とする請求項２１記載の案内システム。 ２８、自動化された走行中における希望の走行路に垂直
   な運搬手段の横方向の位置誤差（Ｅｘ）が前記自動化さ
   れた走行中に得られたパターン内における１又は２以上
   の特徴物の中心点の（Ｘ）座標と、前記希望の走行路に
   沿ったその前の学習モード中に得られたパターンにおけ
   る１又は２以上の同一特徴物の中心点の（Ｘ）座標間の
   横方向偏位を比較することにより検出され、かつ前記比
   較が自動化された走行中に得られた特徴物のパターンを
   回転させた後に行われることを特徴とする請求項２７記
   載の案内システム。 ２９、所定の時点において、希望の走行路に沿った前記
   運搬手段の縦方向の位置が前記自動化された走行中に得
   られたパターン内の１又は２以上の特徴物の中心点の像
   の走行路に沿った現在の縦方向位置と、同一の希望の走
   行路に沿った学習モード中に得られたパターン内におけ
   る１又は２以上の同一特徴物の中心点の像の走行路に沿
   った縦方向位置間の差（Ｅｙ）として表現され、前記差
   が自動化された走行中に得られた特徴物のパターンを回
   転させた後に入手されるようにしたことを特徴とする請
   求項２７記載の案内システム。 ３０、運搬手段が希望の走行路に沿って前進するに伴っ
   て、特定のパターン内におけるＥｙの値が零に近くなり
   、及び各パターンにおけるＥｙの値が零に近くなるとき
   、頭上の特徴物の中心点の新たな基準パターンが記憶装
   置から連続的に呼び出されるようにしたことを特徴とす
   る請求項２９記載の案内システム。 ３１、各種の構成要素から成る既存の頭上の識別可能な
   パターンを有する建物内の希望の走行路に沿って運搬手
   段を案内する方法にして、 最初の通過時、希望の走行路に沿って運搬手段を手動に
   て案内する段階と、 運搬手段がそのように動かされる間に、適時、パターン
   の各種の構成要素の運搬手段に対する方向を記録し、希
   望の走行路に類似した記録を設定する段階と、 その後、運搬手段を建物内の希望の走行路に沿って無人
   状態にて動かす段階と、 希望の走行路に沿って動くとき、パターンの各種の構成
   要素の運搬手段に対する方向を観測する段階と、及び 既存のパターンの各種の構成要素の記録された方向から
   検出したときに、希望の走行路から離反した場合、適時
   、運搬手段の方向を補正する段階とを備えることを特徴
   とする運搬手段を案内する方法。