JPH06314122A

JPH06314122A - 無人搬送車

Info

Publication number: JPH06314122A
Application number: JP5102185A
Authority: JP
Inventors: Akito Toyoda; 章人豊田; Kazuaki Minami; 見並　　一明
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-11-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】無人搬送車の位置検出のために壁面上の立体
マーカを用い、この立体マーカ検出時の位置及び姿勢の
情報と、この位置からの移動変位量とを組み合わせて現
在地の位置及び姿勢を検出することで認識精度の向上を
図る。【構成】移動車１０の側面の前後端部に距離センサ１
３、１４を設け、側面の中心位置にも距離センサ１５を
設ける。この距離センサ１５にて三角形状に突出する立
体マーカ１６を走査し、頂点を検出する。頂点を検出し
た時の位置を起点として、起点での位置及び姿勢を算出
しておくと共に、起点からの移動変位量を車輪の側方に
設けられたエンコーダ１２により検出する。これらの検
出値に基づき計算機により正確な位置及び姿勢を算出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無人搬送車に関し、特
に位置及び姿勢を正確に検出する無人搬送車に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術として、例えば、特開平１−
１９１９０５号公報や特開平４−１２０６０６号公報に
示されているような無人搬送車がある。特開平１−１９
１９０５号公報に開示された従来の無人搬送車では、床
面に取り付けられたライン、および、マーカを用いて位
置及び姿勢（無人搬送車の向き）の認識をしている。ま
た、特開平４−１２０６０６号公報に開示された従来の
無人搬送車は、無人搬送車の側面に設けられ設備との間
隔を測定する２個の距離センサと、等間隔の縦縞を書き
込まれ設備側面に取り付けられたインデックススケール
の縦縞を検出するマークセンサとを備え、２個の距離セ
ンサとマークセンサの測定値から位置計算機により無人
搬送車の位置を算出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平１−１９１９０５号公報に示された無人搬送車で
は、床面にラインやマーカを設置する場合、設備のレイ
アウト変更などが不便であることや、人がラインやマー
カを踏むことによって断線してしまうことなどの問題点
が挙げられる。また、特開平４−１２０６０６号公報に
示された無人搬送車では、位置及び姿勢を計算するため
に壁面上のインデックススケールの縦縞の本数を用いて
いるため、位置及び姿勢を示す情報の分解能が縦縞の間
隔以下には小さくならず、また、縦縞の間隔を狭くする
とマークセンサによる認識精度がおちるという問題点が
ある。

【０００４】上記問題点のうち、前者は床面のマーカを
使用しているという点に起因しており、後者は、位置検
出のためにマーカの縦縞の本数を数えるという離散的方
法に起因している。そこで、本発明は、無人搬送車の位
置検出のために壁面上の立体マーカを用い、この立体マ
ーカを検出した時の位置及び姿勢を算出して、認識精度
の向上を図ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、無人で壁面に沿って搬送する無人搬送車
であって、この無人搬送車の側面の前後両端に設置さ
れ、前記側面と前記壁面との間隔を測定する少なくとも
２個の距離測定手段と、水平方向に頂点を持って前記壁
面に設けられた立体マーカの頂点を検出する頂点検出手
段と、前記２個の距離測定手段により前記壁面との間隔
を測定し、この測定値に基づいて、前記頂点検出手段に
て前記立体マーカの頂点を検出した時の位置及び姿勢を
算出する計算機と、を備える無人搬送車を採用するもの
である。

【０００６】また、請求項２記載の本発明では、前記無
人搬送車の進み量を検出する進み量検出手段を備え、前
記計算機は、前記頂点検出手段にて前記立体マーカの頂
点を検出した後の前記進み量に基づき位置及び姿勢を算
出する請求項１記載の無人搬送車を採用するものであ
る。

【０００７】

【作用】上記構成よりなる本発明の無人搬送車によれ
ば、予め壁面に設けておいた立体マーカの頂点を頂点検
出手段にて検出した時の位置及び姿勢を、２つの距離測
定手段により検出された壁面との距離に基づき算出する
ことができる。また、請求項２記載の本発明の無人搬送
車によれば、立体マーカの頂点を検出した後の進み量を
進み量検出手段にて検出することで、この進み量に基づ
き位置及び姿勢を計算機により算出することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の移動車の実施例について図面
を用いて説明する。図１は本発明の無人搬送車１０の構
造を表した斜視図である。この無人搬送車１０は、車輪
１１、車輪エンコーダ１２、距離センサ１３、距離セン
サ１４、距離センサ１５、及び位置・姿勢計算機１７と
で構成されている。壁１８には、立体マーカ１６が形成
されている。

【０００９】車輪１１は、無人搬送車１０から下方に突
出して設けられた円板状の部材であり、図示しないモー
タからの動力を受けて回転する。車輪エンコーダ１２
（特許請求の範囲の進み量検出手段に相当する）は、車
輪１１の側方に設けられており、車輪１１の回転数を１
／１００００周単位程度にてカウントする。

【００１０】距離センサ１３（特許請求の範囲の距離測
定手段に相当する）は、無人搬送車１０において壁１８
側の側面１０１の前端に設けられ、壁１８と側面１０１
間の距離を検出するセンサである。距離センサ１４（特
許請求の範囲の頂点検出手段に相当する）は、無人搬送
車１０において壁１８側の側面１０１の中程に設けら
れ、壁１８と側面１０１間の距離を検出するセンサであ
る。この距離センサ１４は、立体マーカ１６が形成され
ている高さに設けられ、この立体マーカ１６の付近で
は、無人搬送車１０の側面と立体マーカ１６間の距離を
検出することができる。

【００１１】距離センサ１５（特許請求の範囲の距離測
定手段に相当する）は、無人搬送車１０において壁１８
側の側面１０１の後端に設けられ、壁１８と側面１０１
間の距離を検出するセンサである。位置・姿勢計算機１
７は、距離センサ１３、１４、１５からの検出量に基づ
き、後述する算出式に従って計算を行う計算機である。

【００１２】次に、図２〜図７を用いて、無人搬送車１
０の計算機１７による位置及び姿勢の検出方法について
説明する。図２に示すように、無人搬送車１０が壁１８
に沿って走行している時の壁１８に垂直な方向の無人搬
送車１０の中心位置と、壁１８に対する無人搬送車１０
の姿勢とを、距離センサ１３、距離センサ１４の計測距
離から後述の如く計算できる。

【００１３】無人搬送車１０が立体マーカ１６の横を通
過している時には、距離センサ１５で立体マーカ１６を
走査し、立体マーカ１６の形状を測定する。そして、立
体マーカ１６のピーク（頂点）を検出した時の無人搬送
車１０の位置を起点とする。この起点での位置及び姿勢
を検出するため、距離センサ１３、距離センサ１４にて
壁１８との間隔をそれぞれ検出し、この２つの距離に基
づき計算機１７にて計算して、無人搬送車１０が壁１８
に平行な方向に対する位置の情報を算出することができ
る。そして、この位置の情報を記憶しておく。立体マー
カ１６を通過した後は、立体マーカ１６のピーク検出時
（起点）から現在の位置までの壁１８に平行な方向の無
人搬送車１０の中心位置の変位を車輪エンコーダ２の信
号から計算する。この変位を立体マーカ１６のピーク検
出時の無人搬送車１０の中心位置に加えることによっ
て、現在の無人搬送車１０の位置及び姿勢を計算する。

【００１４】次に、走行位置及び走行姿勢の算出方法に
ついて詳述する。図２に示す距離センサ１３の測定距離
l_aと距離センサ１４の測定距離 l_bを用いて、壁１８
に垂直な方向の中心位置ｘと、壁１８に平行な方向に対
する無人搬送車１０の姿勢角ψを次の数式１、数式２に
基づき計算することができる。

【００１５】

【数１】ｘ＝｛(l_aB +l_bA)/(A+B)+w｝sin ψ

【００１６】

【数２】ψ＝ tan^-1(l_b-l_a)/(A+B) 但し、A は距離センサ１３と距離センサ１５との間隔を
示し、B は距離センサ１４と距離センサ１５との間隔、
w は中心位置ｘと距離センサ受光面との間隔を示す。

【００１７】図３に立体マーカ１６の形状の正面図及び
上面図を示す。図４には、壁１８への立体マーカ１６の
設置位置を示す。立体マーカ１６の表面は、距離センサ
１５が立体マーカ１６を走査したとき距離を計測できる
ように表面処理を行う。本実施例では距離センサ１５に
は拡散反射型、三角測距方式の光学式距離センサを使用
するので、立体マーカ１６の表面が拡散反射を起こすよ
うに処理されたものを使用する。また、立体マーカ１６
の斜面１６１、１６２が壁１８となす角度θ₁、θ
₂は、立体マーカ１６を距離センサ１５で走査したとき
にその立体マーカ１６の形状を正確に測定できるような
角度に決める。本実施例では、θ₁＝θ₂＝３０゜と
し、図示上面図に示す如く、上方から見て三角形状を呈
する。また、高さh については、h ＝３０［ｍｍ］とし
た。

【００１８】次に、立体マーカ１６の形状測定、およ
び、ピーク検出の方法について図５、図６に基づき詳述
する。図５は、距離センサ１５が立体マーカ１６を走査
しているときの様子を示す。このとき、距離センサ１５
が走査している立体マーカ１６上の点の壁１８からの高
さh'は次の数式３の如く計算できる。

【００１９】

【数３】h'＝｛(l_aB +l_bA)/(A+B)-l_c｝cos ψ 但し、 l_aは距離センサ１３の計測距離、 l_bは距離セ
ンサ１４の計測距離、l_cは距離センサ１５の計測距
離、ψは数式２で計算される無人搬送車１０の姿勢であ
る。無人搬送車１０が立体マーカ１６を通過している
間、高さh'を計算し、この高さh'が最大になる点を検出
した時に、立体マーカ１６の頂点を検出したとして認識
し、この時の無人搬送車１０の位置を起点とする。

【００２０】無人搬送車１０が立体マーカ１６を通過し
ながら、距離センサ１５で立体マーカ１６のピークを検
出したときの様子を図６に示す。このとき、距離センサ
１３の測定距離を l_a0、距離センサ１４の測定距離を l
_b0、立体マーカ１６の設置位置を y_mk、高さをh とする
と、壁１８に平行な方向の無人搬送車１０の中心位置y
₀は次式の如く算出できる。

【００２１】

【数４】y₀＝ y_mk +｛(l_a0B +l_b0A)/(A+B)+w｝sin ψ₀
-h tan ψ₀

【００２２】

【数５】ψ₀＝ tan^-1(l_b0-l_a0)/(A+B) と計算できる。立体マーカ１６を通過した後の無人搬送
車１０の走行の様子を図７に示す。図７に示すようにＸ
Ｙ座標をとると、頂点を検出した時の起点の座標は、起
点における位置及び姿勢を検出することで算出すること
ができる。車輪エンコーダ２の信号から計算された、立
体マーカ１６のピーク検出時から現在の位置までの壁１
８に平行な方向の変位をdyとすると、現在の無人搬送車
１０の位置（ｘ、ｙ）、および、姿勢角ψは、起点の座
標位置と数式１、数式２及び次の数式６より算出され
る。

【００２３】

【数６】ｙ＝ y₀+ dy ところで、図８に示すように、２つの車輪１１が独立駆
動する無人搬送車１０において、車輪１１の左右輪の速
度をそれぞれVl、Vr［m/s ］とすると、壁１８に平行な
方向の無人搬送車１０の変位dyは、数式２の姿勢ψを用
いて次式の如く算出することができる。なお、速度Vl、
Vr及び姿勢ψは時間τの関数である。また、τ＝０のと
き無人搬送車１０の位置が起点にあるとする。

【００２４】

【数７】

【００２５】計算機１７は、エンコーダ１２にて一定周
期（単位時間）毎に距離を検出しているので、単位時間
当たりの進み量（距離）として左右輪１１の速度Vl、Vr
［m/s ］を算出することができる。以上のようにすれ
ば、無人搬送車１０の位置及び姿勢を正確に検出するこ
とができる。従って、無人搬送車を希望する位置に停止
させることができる。

【００２６】以上説明した本発明の如く、壁面上の立体
マーカを用いると、立体マーカのピークを検出した時の
位置を起点として誤差なく位置及び姿勢の認識を行うこ
とができ、立体マーカ通過後の移動車の位置及び姿勢の
認識の分解能を高くすることができる。なお、本実施例
では、距離センサ１３、距離センサ１４、距離センサ１
５として拡散反射型、三角測距方式の光学式距離センサ
を用いたが、他の方式の距離センサを用いて構成しても
よい。

【００２７】また、本実施例では、図３に示す如く、三
角形状の立体マーカとしたが、これに限らず、無人搬送
車１０の走査方向に頂点を持つ形状であれば良い。ま
た、本実施例では、エンコーダ１２にて進み量を検出す
る構成としたが、これに限らず、加速度センサを設け、
この加速度センサによる検出値（加速度）を１回積分し
て速度を算出し、２回積分して距離を算出することで進
み量を検出する構成としても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明した如く、壁に設けられた立体
マーカの頂点を正確に検出し、この時に２つの距離検出
手段にて検出した検出値に基づき計算機が算出すること
で、無人搬送車の位置及び方向を検出することができ
る。また、この位置からの進み量を検出することで、そ
の後の位置及び姿勢も正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の移動車（無人搬送車）を示す斜視図で
ある。

【図２】本発明の移動車の姿勢の検出方法を示す図であ
る。

【図３】本発明の立体マーカを示す正面図及び上面図で
ある。

【図４】本発明の立体マーカの設置状態を示す図であ
る。

【図５】本発明の移動車が立体マーカを走査している様
子を示す図である。

【図６】本発明の移動車が立体マーカを走査している様
子を示す図である。

【図７】本発明の移動車において位置及び姿勢の検出方
法を示す図である。

【図８】移動車の移動変位の検出方法を示す図である。

【符号の説明】

１０無人搬送車１１車輪１２車輪エンコーダ１３距離センサ１４距離センサ１５距離センサ１６立体マーカ１７計算機１８壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無人で壁面に沿って搬送する無人搬送車
であって、この無人搬送車の側面の前後両端に設置され、前記側面
と前記壁面との間隔を測定する少なくとも２個の距離測
定手段と、水平方向に頂点を持って前記壁面に設けられた立体マー
カの頂点を検出する頂点検出手段と、前記２個の距離測定手段により前記壁面との間隔を測定
し、この測定値に基づいて、前記頂点検出手段にて前記
立体マーカの頂点を検出した時の位置及び姿勢を算出す
る計算機と、を備える無人搬送車。
【請求項２】前記無人搬送車の進み量を検出する進み
量検出手段を備え、前記計算機は、前記頂点検出手段にて前記立体マーカの
頂点を検出した後の前記進み量に基づき位置及び姿勢を
算出する請求項１記載の無人搬送車。