JPH0853291A - 無軌道式走行体の走行軌道制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無軌道式走行体の走行精度を向上させて無軌
道式走行体による作業を正確且つ効率よく行う。 【構成】 クレーン１に設けたカメラ８ａ，８ｂで撮影
された画像にガイドライン像が写っている間は画像処理
方式によって算出されたずれ量に基づいて指令値ｖ₁ ，
ｖ₂ を算出し、この指令値ｖ₁ ，ｖ₂'を用いて前後の走
行用モータを制御し、画像内からガイドライン像が消え
た間はジャイロ９によるずれ量検出値及び画像からガイ
ドライン像が消える直前の画像処理方式によるずれ量算
出値より算出された指令値ｖ₁'，ｖ₂'を用いて前後の走
行用モータを制御し、画像処理方式による不備と、長時
間使用時に検出の基準がドリフトによってずれるという
ジャイロ単独方式の不備をガイドラインを基準にするこ
とによって互いに補間し、クレーン１を常に精度の高い
指令値に基づいて正確に走行制御させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無軌道の路面を走行す
る走行体、例えば無軌道式クレーンの走行軌道制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】無軌道の路面を走行して荷役を行う走行
体としての無軌道式クレーンの走行軌道の制御状況を図
１に基づいて説明する。図１に示すように、走行路面に
延長・布設されたガイドライン６を、クレーン１の脚構
造２ａの左右２個所に間隔ｌをあけて設けた２組のカメ
ラ８ａ，８ｂで刻々撮影し、カメラ８ａ，８ｂで撮影し
た映像を画像処理し、その出力信号を相関処理してガイ
ドライン６からのずれ量を検出し、その検出値よりクレ
ーン１の前後の駆動輪３ａ，３ｂを駆動する走行用モー
タ（図示せず）に対する指令値を算出し、この指令値に
よって前記走行ずれを制御するようになっている。

【０００３】以下、画像処理方式による走行ずれ検出方
法及び走行制御方法を説明する。図５（ａ）はカメラ８
ａ，８ｂで撮影されたガイドライン６の画像例であり、
カメラ８ｂの画像Ａ₁ に写ったガイドライン像Ｃ₁ 、カ
メラ８ｂの画像Ａ₂ に写ったガイドライン像Ｃ₂ はそれ
ぞれ基準線Ｏ−Ｏに対してΔＸ₁ ，ΔＸ₂ のずれがあ
る。図５（ｂ）はこの映像を画像処理して得られたｘ方
向ラインＬ₁ ，Ｌ₂ 上の出力信号例であり、φ_A1はガイ
ドライン像Ｃ₁ の、φ_A2はガイドライン像Ｃ₂ の出力信
号を示す。いま、図５（ｃ）に示すように、ｘ＝δのと
き或る有限の値ｙとなるような三角波形（他の形状でも
可）の関数φ_B (ｘ−δ)を基準信号としてδ＝Δｘとお
くと、基準信号φ_Bと出力信号φ_A1，φ_A2との相互相関
関数ｆ(δ）は ｆ（δ）＝∫φ_B（ｘ−δ）φ_A（ｘ)dｘ と定義される。この相互相関関数ｆ（δ）は図５（ｂ）
より分るように、ｘの有限の区間においてはΔｘがある
値のとき以外は零となるから、微小時間間隔毎に撮影し
た画像Ａ₁ ，Ａ₂ の出力信号それぞれについては相互相
関関数ｆ（δ）を計算し、 max｜ｆ（δ）｜となるδの
値を求めると図５（ｄ）に示すδ_i のように変化する。
このδ_i はクレーン１のガイドライン６からのずれ量を
示し、図３に示すように、それぞれ同一時刻に撮影され
た画像Ａ₁ によるずれ量をΔｘ₁ 、画像Ａ₂ によるずれ
量をΔｘ₂ とすると、ずれ角θ、ずれ角速度θｓ及び速
度操作量Δｖが次のように算出される。

【数２】 また、この操作量Δｖを用いて左，右の走行用モータに
対する速度指令値ｖ₁，ｖ₂ が ｖ₁ ＝ｖ₀ ＋Δｖ ｖ₂ ＝ｖ₀ −Δｖ ただし、ｖ₀ ：初期指令値 として算出される。このようにして、この指令値ｖ₁ ，
ｖ₂ を用いてずれ量がΔｘ₁ ＝Δｘ₂ ＝０となるように
前後の走行モータを適宜制御するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、クレ
ーン１に設けた２組のカメラ８ａ，８ｂでガイドライン
６を刻々撮影し、撮影した映像を画像処理してずれ量を
算出し、そのずれ量より走行用モータに対する指令値を
算出する方法では、例えば、ガイドライン６上に紙等が
放置されていたり、ガイドライン６が汚れて（或いは消
えて）或る範囲だけ見えなくなっている場合、画像から
ガイドラインが消えてしまうことがある。このような場
合には、当然その区間は画像処理に基づくずれ量の検出
及びモータに対する指令値の算出ができないことにな
り、クレーン１の走行制御にとって大きな支障となる虞
があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記状況に鑑み
てなされたもので、走行路面に布設されたガイドライン
に沿って走行モータの駆動により走行する無軌道式走行
体の左，右２個所に２組のカメラを設け、該２組のカメ
ラで前記ガイドラインを刻々撮影すると共に、前記無軌
道式走行体に設けたジャイロで前記ガイドラインとのず
れ角θ及びずれ角速度θｓを刻々検出し、前記カメラで
撮影された映像にガイドライン像が写っている間は映像
を画像処理し、その出力信号を相関処理してずれ量Δｘ
₁ ，Δｘ ₂ を算出し、このずれ量Δｘ₁ ，Δｘ₂ を用い
てΔｘ＝Δｘ₁ orΔｘ₂ or（Δｘ ₁ ＋Δｘ₂ ）／２とし
て前記走行モータの操作量Δｖ＝ａΔｘ＋ｂθ＋ｃθｓ
を算出し、操作量Δｖより求めた指令値ｖ₁ ，ｖ₂ を用
いて左，右の走行用モータを制御し、一方、前記映像内
からガイドライン像が消えている間は、前記ジャイロに
よるずれ角検出値θ及び映像からガイドライン像が消え
る直前のずれ量算出値Δｘ₀ ＝（Δｘ₁ ＋Δｘ₂ ）／２
を用いてその間のずれ量Δｘを(1) 式を用いて演算して
操作量Δｖ'＝ａ'Δｘ＋ｂ'θ＋ｃ'θｓを算出し、操作
量Δｖ' より求めた指令値ｖ₁'，ｖ₂'を用いて前後の走
行用モータを制御するようにしたことを特徴とする。

【数３】

【０００６】

【作用】路面に布設されたガイドラインに沿って走行す
る無軌道式走行体に設けた２組のカメラでガイドライン
が刻々撮影され、また無軌道式走行体に設けたジャイロ
でガイドラインとのずれ角θ，ずれ角速度θが刻々検出
され、カメラで撮影された映像にガイドライン像が写っ
ている間は、その映像を画像処理してずれ量Δｘ ₁ ，Δ
ｘ₂ が算出され、このΔｘ₁ ，Δｘ₂ より求めた指令値
ｖ₁ ，ｖ₂ を用いて前後の走行用モータが制御され、一
方、映像内からガイドライン像に消えている間は、ジャ
イロによるずれ角検出値θ及び映像からガイドライン像
が消える直前のずれ量算出値Δｘ₀ を用いてその間のず
れ量Δｘが算出され、このΔｘより求めた指令値ｖ₁'，
ｖ₂'を用いて前後の走行用モータが制御される。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１には本発明の制御方法を適用するクレーンの全体斜
視、図２にはガイドラインの詳細状況、図３には走行ず
れの説明、図４には制御方法を示すフローチャート、図
５（ａ）〜（ｄ）には画像処理手順の状況説明を示して
ある。

【０００８】本発明の制御方法は、無軌道式走行体とし
て、路面に布設されたガイドライン（例えば白線）６に
沿って走行する無軌道クレーンを対象とするもので、図
１に示すように、クレーン１の前後脚構造２ａ，２ｂの
うち、例えば前側脚構造２ａの左右２個所に間隔ｌをあ
けてそれぞれカメラ８ａ，８ｂが設置され、カメラ８
ａ，８ｂでガイドライン６を刻々撮影するようになって
いる。また、クレーン１の脚構造２ａにはジャイロ９が
設置され、ガイドライン６に対するクレーン１の走行方
向のずれ角を検出するようになっている。

【０００９】そして、カメラ８ａ，８ｂで撮影された映
像は、前述した手順にしたがって画像処理され、その出
力信号を相関処理してガイドライン６とのずれ量Δ
ｘ₁ ，Δｘ₂ が算出される。ずれ量Δｘ₁ ，Δｘ₂ を用
いて速度操作量Δｖが算出され、この速度操作量Δｖよ
り前後の駆動輪３ａ，３ｂを駆動する走行用モータ（図
示せず）に対する速度指令値ｖ₁ ，ｖ₂ が算出される。
クレーン１はこの指令値ｖ ₁ ，ｖを用いて、ずれ量がΔ
ｘ₁ ＝Δｘ₂ ＝０になるように適宜制御されながら走行
する（詳細は従来技術欄参照）。

【００１０】ガイドライン６上に紙などが放置してあっ
たり、またはガイドライン６が或る区間だけ汚れている
（或いは消えている）などの原因で、撮影された映像に
ガイドライン像が写っていない或いは識別できない場合
がある。このような場合には当然、前記画像処理方式に
よってはずれ量に従って速度指令値を得ることはできな
い。本発明は、このように画像処理方式が適用できない
区間では前記ジヤイロ９による検出値（ずれ角）を用い
て速度指令値を算出し、その指令値を用いて走行制御す
るようにしたものである。

【００１１】図２に示すように、矢印方向に走行するク
レーン１上のカメラ８ａ，８ｂでガイドライン６を刻々
撮影する際、いま、時間的区間Ｔ₂ において画像Ａ₁ ，
Ａ₂内からガイドライン像が消えたとする。このような
場合、この区間Ｔ₂ におけるジャイロ９によるずれ角検
出値θ及び画像Ａ₁ ，Ａ₂ からガイドライン像が消える
直前（ｔ₀ 時点）における前記画像処理方式によるずれ
量算出値Δｘ₀ ＝（Δｘ₁ ，Δｘ₂ ）／２を用いて、区
間Ｔ₂ におけるずれ量Δｘが、次式（１）で算出され
る。

【数４】 これより操作量Δｖ' が Δｖ' ＝ａ'Δｘ＋ｂ'θ＋ｃ'θｓ ただしａ' ，ｂ' ，ｃ' ：定数 として算出され、この区間Ｔ₂ はこのΔｖ' より求めた
速度指令値ｖ₁'，ｖ₂'を用いて前後の走行用モータを制
御するものである。また、ｔ₁ 時点より画像Ａ₁，Ａ₂
内にガイドライン像が現われると、それ以降は再び前記
画像処理方式によって算出されたずれ量に基づいて走行
制御が行われる。

【００１２】このようにして、図４のフローチャートに
示す手順にしたがい、カメラ８ａ，８ｂで撮影された画
像にガイドライン像が写っている間は画像処理方式によ
って算出されたずれ量に基づいて指令値ｖ₁ ，ｖ₂ を算
出し、この指令値ｖ₁ ，ｖ₂'を用いて前後の走行用モー
タを制御し、画像内からガイドライン像が消えた間はジ
ャイロ９によるずれ量検出値及び画像からガイドライン
像が消える直前の画像処理方式によるずれ量算出値より
算出された指令値ｖ₁'，ｖ₂'を用いて前後の走行用モー
タを制御するようにしたことにより、画像処理方式によ
る不備と、長時間使用時に検出の基準がドリフトによっ
てずれるというジャイロ単独方式の不備がガイドライン
を基準にすることによって互いに補間され、クレーン１
は常に精度の高い指令値に基づいて正確な走行制御され
る。

【００１３】

【発明の効果】本発明の無軌道式走行体の走行軌道制御
方法によると、路面に布設されたガイドラインに沿って
走行する無軌道式走行体に設けた２組のカメラでガイド
ラインを刻々撮影すると共に、無軌道式走行体に設けた
ジャイロでガイドラインとのずれ角を刻々検出し、カメ
ラの映像にガイドライン像が写っている間はその映像を
画像処理して求めたずれ量に基づいて指令値ｖ₁ ，ｖ₂
を算出し、このｖ₁ ，ｖ ₂ を用いて走行用モータを制御
し、一方、映像からガイドライン像が消えた間はジャイ
ロによるずれ角検出値及び映像からガイドライン像が消
える直前のずれ量算出値より指令値ｖ₁'，ｖ₂'を算出
し、この指令値ｖ₁'，ｖ₁'を用いて走行用モータを制御
するようにしたので、画像処理方式の不備が補完され、
無軌道式走行体は常に精度の高い指令値に基づいて正確
に走行制御されるようになる。この結果、無軌道式走行
体の走行精度が向上して無軌道式走行体による作業が正
確且つ効率よく行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１には本発明の制御方法を適用するクレーン
の全体斜視図。

【図２】ガイドラインの詳細状況説明図。

【図３】走行ずれの説明図。

【図４】制御方法を示すフローチャート。

【図５】画像処理手順の状況説明図。

【符号の説明】

１ クレーン ２ａ，２ｂ 脚構造 ３ａ，３ｂ 駆動輪 ６ ガイドライン ８ａ，８ｂ カメラ ９ ジャイロ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 五雄 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 西岡 正樹 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行路面に布設されたガイドラインに沿
   って走行モータの駆動により走行する無軌道式走行体の
   左，右２個所に２組のカメラを設け、該２組のカメラで
   前記ガイドラインを刻々撮影すると共に、前記無軌道式
   走行体に設けたジャイロで前記ガイドラインとのずれ角
   θ及びずれ角速度θｓを刻々検出し、前記カメラで撮影
   された映像にガイドライン像が写っている間は映像を画
   像処理し、その出力信号を相関処理してずれ量Δｘ₁ ，
   Δｘ₂ を算出し、このずれ量Δｘ₁ ，Δｘ₂ を用いてΔ
   ｘ＝Δｘ₁ orΔｘ₂ or（Δｘ₁ ＋Δｘ₂ ）／２として前
   記走行モータの操作量Δｖ＝ａΔｘ＋ｂθ＋ｃθｓを算
   出し、操作量Δｖより求めた指令値ｖ₁ ，ｖ₂ を用いて
   左，右の走行用モータを制御し、一方、前記映像内から
   ガイドライン像が消えている間は、前記ジャイロによる
   ずれ角検出値θ及び映像からガイドライン像が消える直
   前のずれ量算出値Δｘ₀ ＝（Δｘ₁ ＋Δｘ ₂ ）／２を用
   いてその間のずれ量Δｘを(1) 式を用いて演算して操作
   量Δｖ'＝ａ'Δｘ＋ｂ'θ＋ｃ'θｓを算出し、操作量Δ
   ｖ' より求めた指令値ｖ₁'，ｖ₂'を用いて前後の走行用
   モータを制御するようにしたことを特徴とする無軌道式
   走行体の走行軌道制御方法。 【数１】