JPH03290800A - 自走車のナビゲーションシステム - 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】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、自走車のナビゲーションシステムに関し、特
に、無軌道（ガイドレス）自走車のナビゲーションシス
テムに係り、例えば、半導体装置あるいは電子機器の製
造工場等のように清浄化のために敷設された格子床（グ
レーティング）上を移動する無軌道（ガイドレス）搬送
システムに利用して有効なものに関する。 〔従来の技術〕 一般的な工場内における搬送システムに使用されている
自走車のナビゲーションシステムとしては、「計測と制
御」昭和６２年７月　第２６巻第７号　Ｐ４３〜Ｐ４５
、に記載されているように、次の方式が知られている。 有軌道方式としては、床面上に誘導ケーブルを埋設した
り、誘導用の光学式テープを貼ったりして、搬送車の走
行軌道を指定するものがある。 無軌道方式としては、ビーコン方式と指称さね所謂灯台
から照射されるレーザ光を搬送車が受光して、当該受光
データにより位置情報を検知する方法、がある。 また、他の無軌道方式としては、室内に設置されたＴＶ
カメラにより自走車の位置を検知し、検知した位置を自
走車にフィードバックする方法、がある。 さらに、別の無軌道方式としては、慣性走行方式と指称
され、外界の情報に頼らず、各車輪の回転数やジャイロ
により、自走車自身の位置を自ら検出する方法も、知ら
れている。 〔発明が解決しようとする課題〕 一般に、半導体装置や電子機器の製造工場等のように、
高度な清浄度が要求される工場においては、所謂クリー
ンルームに各種の製造装置が設置されている。このクリ
ーンルームにおいては、清浄化された空気がダウンフロ
ーに換気されるため、クリーンルームの床にはグレーテ
ィングが敷設されている そこで、クリーンルーム内に設置された各種製造装置に
ワークや原材料等を自走車によって搬送するシステムが
構築される場合、自走車はグレーティング上を走行する
必要があり、このグレーティング走行中にも確実な誘導
を確保する必要がある。 そして、グレーティング上の走行を考慮した場合、前記
した従来の自走車のナビゲーションシステムのそれぞれ
ムこは次のような問題点がある。 （１）有軌道方式 搬送経路が固定であるため、柔軟性に欠ける。 また、誘導用のガイドを敷設することにより、グレーテ
ィングのダウンフロー機能を制限することになる。 （２）　　ビーコン方式およびＴＶカメラ方式付帯設備
を要し、自走車の自律性を損なう、誘導監視領域も設置
物のレイアウト等によって制限を受ける。 （３）慣性誘導方式 原則として、車輪のスリップ等が無いことを前提とする
が、グレーティング床面上ではスリップ等を無くすこと
はきわめて困難である。 本発明の目的は、グレーティング等のような走行路面上
のパターンを位置情報に利用して自走車を誘導すること
ができる自走車のナビゲーションシステムを提供するこ
とにある。 本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。 （課題を解決するための手段〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、次の通りである。 すなわち、自走車に次の各手段が搭載されていることを
特徴とする。 自走車の走行路面上に形成されたパターンを自走車側か
ら読み取って画像データに変換するパターン読み取り手
段。 自走車の走行開始点と到達目標地点とを走行路面に対応
づけられた座標上の位置情報として入力する入力手段。 入力手段の入力による位置情報から自走車の走行開始点
と、到達目標地点までの走行経路とを前記座標に対応づ
けて設定する走行径路設定手段。 走行径路上における目標位置情報を自走車の走行に合わ
せて順次出力する目標位夏情報出力手比前記パターン読
み取りセンサの特定の出力データを前記座標上の位置デ
ータに変換して自走車の移動量を算出する移動量算出手
段。 移動量算出手段の夏山出力から自走車の前記座標上の位
置を検出する位置検出手段。 位置検出手段の検出出力と目標位置情報出力手段の出力
との偏差を零に抑制するための駆動信号を生成し、この
駆動信号により自走車の駆動を制御する駆動手段。 〔作用〕 前記した手段によれば、自走車の走行に伴って走行路面
上のパターンがパターン読み取りセンサによって読み取
られると、このパターンが画像データに変換される。こ
の画像データのうち特定の画像データが走行路面に対応
づけられた座標上の位ｌデータに変換され、自走車の移
動量が算出される。そして、この算出結果から自走車の
座標上の位置が検出される。この検出位置が目標位置と
比較され、検出位Ｉが目標位置に一致するような駆動信
号が生成され、この駆動信号によって自走車の駆動が制
御されると、自走車が走行経路に沿って誘導されること
になる。このため、付帯設備を用いることなく、自律性
を保った状態で自走車の誘導を行うことができる。 〔実施例〕 第１図は本発明の一実施例である自走車のナビゲーショ
ンシステムを示すブロック図、第２図は自走車を示す模
式的側面図、第３図はパターン読み取りセンサの読み取
り方法を説明するための説明図、第４回は自走車の走行
開始点と到達目標地点の設定方法を説明するための説明
図、第５図は自走車の位置検出方法を説明するための説
明図、第６図は本発明に係るシステムの作用を説明する
ためのフローチャート図、である。 本実施例において、本発明に係る自走車のナビゲーショ
ンシステムは、半導体装置の製造工場等において、クリ
ーンルーム内に設置された製造装置にワークや原材料等
の物品をグレーティング上を走行して搬送する自走車（
搬送車）のナビゲーションシステムとして構築されてお
り、この自走車のすどゲージタンシステムは自走車ｌｏ
自体に搭載されるように構成されている。この物品搬送
車としての自走車１０は、物品（図示せず）を積載可能
な車体本体１１と、車体本体１１底部側の前後および左
右に配置された車輪１２と、車輪駆動装置１３等を備え
ており、車体本体１１内にパスプランナ（走行経路設定
装置）１４、光源１５、ＴＶカメラ１６、信号処理袋２
１７、位置演算処理装置１８等が搭載されている。 一方、床１９は自走車１ｏの走行路として、グレーティ
ング床構造になっており、床１９の表面には格子、状の
グレーティングパターン２ｏが規則的な２次元パターン
、すなわち、各単位が４箇所の共通点をそれぞれ有する
パターン、として形成されている。 パスプランナ１４には入力手段としての入力装置２１が
接続されるようになっており、この入力語２２１はＩＣ
カードのように交換可能なメモリー等から構成されてい
る０入力装置２６において、自走車１０の走行開始点（
Ｘｂ　、Ｙｈ　１ｆｉ　ｈ　）　ト、到達目標地点Ｐ！
　（Ｘ、、Ｙｏ、θ、）とが、床１９の床面に対応づけ
られたＸＹ座標上の位置情報として入力されると、この
位置情報が走行経路計画情報としてパスプランナ１４に
入力される。 そして、パスプランナ１４は入力装置２１の入力による
位置情報に基づいて、自走車の走行開始点Ｐ１から到達
目標地点Ｐ、までの走行経路し１〜Ｌ４のうち、特定の
走行経路を選択して設定する走行経路設定手段として構
成されている。 この走行経路情報はパスプランナ１４から演算装置２２
に供給される。自走車１ｏの走行に合わせて演真装２２
２からは走行経路上における目標値ｌ情報が順次出力さ
れる。つまり、演算装置２２は目標位置情報出力手段と
して構成されている。 演算装２２２の出力は比較８２３に供給され、位置演算
処理装置１８からの信号と比較される。 また、パスプランナ１４からはΔを時間毎の移動量（Δ
Ｘ、Δｙ、Δθ）が駆動量制御装置２４に対して指定さ
れるようになっている。 一方、床１９の表面には、自走車１０の底部側から光ｌ
ｌ１１５の光が照射されており、光ｓ１５からの光が照
射された床１９の表面のグレーティングパターン２０が
ＴＶカメラ１６によって読み取られるようになっている
。すなわち、ＴＶカメラ１６は、パターン読み取りセン
サとして構成されており、床１９表面上のグレーティン
グパターン２０を順次読み取って画像データに変換し、
変換した画像データをモニタＴＶ２５に必要に応して転
送するとともに、信号処理装置１７へ送出するようにな
っている。仮に、モニタＴＶ２５に画像データが転送さ
れると、モニタＴ　Ｖ　２．５の画面２６上にはグレー
ティングパターン２０が、第３図に示されているように
、画像表示される。 信号処理装置ｆ１７はＴＶカメラ１６からの画像データ
を取り込み、この画像データのうち特定の画像データ、
例えば、グレーティングパターン２０の格子の交点、あ
るいは打ち抜き孔の位置をそれぞれ位置データに変換す
るように構成されている。すなわち、信号処理装置１７
は自走車１０の移動量を算出する移動量算出手段として
構成されている。 位置演算処理装置１８は信号処理装置１７からの移動量
のデータを受信し、受信したデータを基に自走車１０の
ＸＹ座標上における位置を検出する位置検出手段として
構成されている。そして、位置演算処理装置１８の出力
は比較器２３へ出力され、比較器２３において演算装置
２２の出力と比較される。 比較器２３は演算装置２２の出力と、位置演算処理装置
１８の出力との偏差に応した比較信号を駆動量制御装置
２４へ出力するようになっている。 駆動量制御装置２４は、比較器２３からの比較信号を零
に抑制するための駆動信号を生成し、この駆動信号に従
って車輪１２を駆動するようになっている。すなわち、
比較器２３および駆動量制御装置２４は駆動制御手段と
して槽底されている。 次に作用を説明する。 入力装置２１によって自走車１０の走行開姑点Ｐ、およ
び到達目標地点Ｐｔの位置情報が入力されて自走車１０
が走行開始したときに、ＴＶカメラ１６により読み取ら
れた最初の位置情報が（Ｘ。１、ｙｏ、）、（Ｘ０２、
ｙｏｚ）であり、Δを時間後の位置情報が（ｘｌｌ、ｙ
ｌｌ）、（ｘ、２、ｙ１□）であった場合、６１時間後
の移動量（ΔＸ０、Δｙ。、Δθ。）は、次の式によっ
て求めることができる。 すなわち、この場合、ＴＶカメラ１６によって読み取ら
れたパターン群が仮想的に動いた量は（−ΔＸ　ｏ　、
−Δｙ０、−Δｅｏ）であるため、次の座標変換式が成
り立つ。 Ｘ＋＋＝Ｘａ＋ＸＣＯＳ　　（−Δ６ｅ）　　Ｙ。 ｘｓｉｎ（−Δｅ　＊　＞　十ｃ−Δｘ　ｓ−）・・（
１）！＋＋＝Ｘ□ｘｓｉｎ（−Δθ。）十ｙ０ｘｃｏｓ
（−Δθ。）＋（−Δｙｏ）　　・・（２）ＸＩｔ＝Ｘ
＠ｔｘＣＯＳ　（−Δθａ）　　’ｙ６！ｘｓｉｎ（−
Δθ　。）＋（−Δ　ｘ、）・・（３））’＋ｚ＝Ｘａ
ｔＸＳ　　ｉ　　ｎ　　（−△θ　ｏ）＋ｙｅｘＸｃｏ
ｓ（−Δθ　。）＋（−△ｙｏ）　　・　・（４）（１
）〜（４）式より次の（５）〜（８）式が求まる。 ｃｏｓ　　（Δθｏ）＝ ｆ　（Ｘｌｌ　　ｘｉ□）×（Ｘ０１−Ｘ０２）十（ｙ
ｕ　　Ｙ＋□）　ｘ　（ｙｅｔ−ｙｏｚ）　ｌ　／ａ２
　　・・（５）ｓｉｎ（Δθｏ）＝ （（Ｘｌｌ　　Ｘ＋２）　Ｘ　（ｙｏｒ　　７６２）（
＞’、−ｙｒｚ）　Ｘ　（Ｘｏ＋　　Ｘｏｚ）　ｌ／ｄ
”　　・・（６）△Ｘｏ　”ＳＸｏ＋ＸＣＯＳ　（Δθ
ｏ）＋ｙ。 ｘｓｉｎ（Δθ。）−Ｘ、　　　　　・・・（７）Δｙ
ｏ　＝ｙｏｌＸＣＯＳ　　（Δθ。）−Ｘ０Ｘｓｉｎ（
Δθ。）−ｙ、　　　　・・・（８）上記（５）〜（８
）式から（ΔＸ’、Δｙ０、Δθ。）が求まり、６１時
間後の自走車１０の位置（ＸｙＩ、θ１）は、次式によ
って表される。 Ｘ＋−Ｘｓ＋ΔＸ６　　　　　　　　　　・−・（９）
Ｙ、＝Ｙ、＋Δｙ０　　　　　　　　　・・・０ωθ１
−θ。十Δθ。　　　　　　　　・・・ＯＤ同様にして
、さらにΔを時間後の自走車１０の位置ＣＸｔ、ｙｘ、
θ、）は次式によって表される。 Ｘ□−Ｘ、＋ΔＸ、　　　　　　　　　・・・■Ｙ、＝
Ｙ、＋ΔｙＩ　　　　　　　　　・・・０粉θオ＝θ、
＋Δθ１　　　　　　　　　・・・（ロ）このように、
ＴＶカメラ１６の視野の中の限られた点をトレースする
ことによって、自走車１０が現在位置する実際の位置を
リアルタイムで検出することができる。この場合、ＴＶ
カメラ１６の視野内にΔを時間の前と後で最低２点の共
通パターンがあればよいことになる。 また、前記実施例においては、Δを時間後の移動量を求
めるに際して、ＴＶカメラ１６の視野中心をｘｙ座標の
原点とし、自走車１０の回転中心および局所座標が一致
しているものとし、さらに、自走車の方向と進行方向が
一致しているものとして仮定したが、この仮定は左右両
輪の回転数の差により操舵するディファレイシャル駆動
のときにあてはまる。 なお、車輪の向きによるステアリング方式の場合は、車
体の向きに対する角度θは誘導の重要なファクタでない
ため、本方式の障害とはならない。 また、ＴＶカメラ１６による画像信号の読み込み間隔を
、自走車の移動量がグレーティングのピンチの１／２以
下であるように設定すれば、グレーティングパターン２
０を飛ばすことなく、追従することができる。 例えば、直進について ｔ：ｌｉｉ像入力間隔〔秒〕 Ｖ：車体設定速度［Ｃ１１／秒〕 ｌニゲレーティング・ピッチ

〔０〕 とした場合、次式の条件を満たせば、次の画面で隣のグ
レーティングパターンと間違う可能性はない。 ｔ＜ｆｆｉ／（Ｖｘ２） 前記実施例によれば次の効果が得られる。 （１）　　走行路面に敷設された規則的な２次元パター
ンに基づいて、自走車自身が現在の位置を認識するよう
に構成されているため、誘導用のレールが床面に敷設さ
れている有軌道方式の自走車のナビゲーションシステム
に比較して、走行経路を自由に選定することができる。 （２）、誘導波（光およ−び電波）の送受信設備等のよ
゛　うな付帯設備が不要であるため、ビーコン方式やイ
アウド等の制限を緩和することができるとともに、自走
車の自律性を充分に確保することができる。 （３）床面に敷設されている規則的な２次元パターンを
誘導因子として使用し、自走車の走行自体（車輪の回転
数や加速度等）を誘導因子に使用するものでないため、
慣性誘導方式の自走車のナビゲーションシステムに比較
して、車輪のスリップ等の影響を受けずに、正確な現在
位置を求めることができ、正確な誘導を確保することが
できる。 （４）走行路面に敷設されたグレーティングのパターン
を規則的な２次元パターンとして利用し、このパターン
を誘導因子として使用することにより、従来、自走車の
自律走行の障害になっていたグレーティングを逆に有効
利用することができ、クリーンルーム等のようにグレー
ティングが敷設された場所での自走車による自動搬送シ
ステムを確立することができる。 以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。 例えば、規則的な２次元パターンとしては、グレーティ
ングパターンを利用するに限らず、床タイルや枕木等を
利用することも可能であり、さらには、床面に専用の規
則的２次元パターンを敷設してもよい。 また、規則的な２次元パターンは走行路全体にわたって
単一のパターンである必要はなく、隣合うパターンが規
則的であればよい。 さらに、規則的なパターンは光学的に読み取れるパター
ンに限らず、磁気的手段や機械的手段によって読み取り
可能なパターンであってもよい。 したがって、パターンを読み取る手段は、ＴＶカメラに
限定されるものではない。 自走車の現在位置、および、目標位置は座標によって特
定する必要はなく、例えば、出発点に対する相対的な位
置によって特定ないしは演算するように権威してもよい
。 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置製造工場
等におけるクリーンルームに構築される自動搬送システ
ムに適用した場合について説明したが、それに限定され
るものではなく、本発明に係る自走車のナビゲーション
システムは、屋内および屋外における自走車のナビゲー
ションシステム全般に適用することができる。 〔発明の効果〕 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。 自走車の走行路面上の規則的なパターンを読み取って画
像データに変換し、この画像データから自走車の位置情
報を生成し、この位置情報に従って自走車を案内するよ
うに権威したため、自律性を保った状態で自走車を確実
に誘導することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である自走車のナビゲーショ
ンシステムを示すブロック図、第２図は自走車を示す模
式的側面図、 第３図はパターン読み取りセンサの読み取り方法を説明
するための説明図、 第４図は自走車の走行開始点と到達目標地点の設定方法
を説明するための説明図、 第５図は自走車の位置検出方法を説明するための説明図
、 第６図は本発明に係る自走車のナビゲーションシステム
の作用を説明するためのフローチャート図、である。 １０・・・自走車、１１・・・車体本体、１２・・・車
輪、１３・・・車輪駆動装置、１４・・・パスプランナ
、１５・・・光源、１６・・・ＴＶカメラ、１７・・・
信号処理装置（移動量算出手段）、１８・・・位置演算
処理装置（位置検出手段）、１９・・・床、２０・・・
グレーティングパターン（規則的な２次元パターン）、
２１・・・入力装置、２２・・・演算装置（目標位置情
報出力手段）、２３・・・比較器、２４・・・駆動量制
御装置、２５・・・モニタＴＶ、２６・・・画面。 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、走行路面に敷設された規則的なパターンを読み取っ
   て画像データに変換するパターン読み取り手段と、この
   パターン読み取り手段の画像データに基づき、自走車の
   移動量を算出し、現在の位置を検出する位置検出手段と
   が、自走車に搭載されていることを特徴とする自走車の
   ナビゲーションシステム。 ２、規則的なパターンが、２次元パターンであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自走車のナビゲ
   ーションシステム。 ３、規則的なパターンとして、走行する床面に敷設され
   ているグレーティングのパターンが利用されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の自走車のナビゲー
   ションシステム。 ４、自走車に次の各手段が搭載されていることを特徴と
   する自走車のナビゲーションシステム。 自走車の走行路面上に形成された規則的な２次元パター
   ンを自走車側から読み取って画像データに変換するパタ
   ーン読み取り手段。 自走車の走行開始点と到達目標地点とを走行路面に対応
   づけられた座標上の位置情報として入力する入力手段。 入力手段の入力による位置情報から自走車の走行開始点
   と、到達目標地点までの走行経路とを前記座標に対応づ
   けて設定する走行径路設定手段。 走行径路上における目標位置情報を自走車の走行に合わ
   せて順次出力する目標位置情報出力手段。 前記パターン読み取りセンサの特定の出力データを前記
   座標上の位置データに変換して自走車の移動量を算出す
   る移動量算出手段。 移動量算出手段の算出出力から自走車の前記座標上の位
   置を検出する位置検出手段。 位置検出手段の検出出力と目標位置情報出力手段の出力
   との偏差を零に抑制するための駆動信号を生成し、この
   駆動信号により自走車の駆動を制御する駆動手段。