JPH0883124A - 無人搬送車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走行距離センサと操舵用センサとを１つのセ
ンサにより構成し，コスト低減，信頼性の向上を図った
無人搬送車を提供する。 【構成】 無人搬送車に搭載された光源２とカメラ３と
により１つのセンサが構成されており，光源２から投射
される平面光の壁面４からの反射をカメラ３により撮像
する。光源２による投光軸とカメラ３による撮像軸とが
交差するように配置されるので，無人搬送車１と壁面４
との距離が変化すると，カメラ３の撮像視野内の平面光
の反射位置が変化する。従って，撮像視野内の平面光の
反射位置から壁面４までの距離が演算されるので，この
演算結果に基づいて操向手段により操舵制御がなされ
る。又，カメラ３により所定位置に配置されたバーコー
ド５が撮像されるので，絶対位置の修正あるいは方向転
換の情報が得られ，この情報に基づき操向手段により走
行進路の決定がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，工場内の物品搬送等の
目的に使用される無人搬送車に係り，特に走行位置検出
に特徴を有する無人搬送車に関する。

【０００２】

【従来の技術】無人搬送車を定められた走行経路上に走
行させ，目的場所の所定位置に到達させる運行制御を行
うためには，基本的に，走行経路上での走行位置を知る
ための走行距離センサと，局所的な操舵フィードバック
制御を行うための操舵用センサとを無人搬送車に装備さ
せることが必要になる。上記走行距離センサとして，車
輪の回転数から走行距離を計測するロータリーエンコー
ダや，走行経路の所要位置に配置されたバーコード等
（の走行情報表示部材）から位置情報を読み取る方法な
どが知られている。又，上記操舵用センサとして，発射
した超音波や光の反射を捉えることにより走行路に沿っ
た壁面等との間隔を測定し，方向転換のタイミングを得
る方法や，走行路に敷設された磁気誘導テープによる誘
導方法などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て，走行位置を検知するためのセンサとして採用される
ロータリーエンコーダによる走行距離の計測では，走行
路と車輪との摩擦係数のむらや車輪の変形などの要因に
より走行距離が長くなるほど誤差が累積する問題点があ
るため，走行経路に配置されたバーコード等から走行情
報を読み取り絶対位置を補正する必要がある。又，これ
だけでは局所的な操舵制御を行い得ず，上記従来例に見
られるように操舵用センサと併用しなければならない。
この操舵用センサは，設定された走行路に沿った壁面等
に接触させることなく走行させるために，壁面等との間
隔を検出する超音波や光等によるセンサや，磁気誘導テ
ープによる誘導方法が用いられるが，超音波センサは検
出精度が悪く，またコーナー部で使用できないため，上
記磁気誘導テープ等による誘導を併用する必要がある。
又，光センサはコーナー部や停止位置等の検出に上記従
来例のごとく反射板などを予め設置しておく必要があ
る。更に，磁気誘導テープによる誘導は信頼性が高いも
のの，グレーティング構造の床面などの平らでない場所
には適用できない問題点があった。そこで，本発明が目
的とするところは，光反射を利用して操舵センサを構成
すると共に，該操舵用センサに走行位置センサの機能を
付与させることにより操舵センサと走行位置センサとを
１つのセンサにより構成した無人搬送車を提供すること
を目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は，所定走行経路を無人で運行する無人搬
送車において，車両の所定位置に配置され，上記走行経
路に沿った垂直方向の壁面に対して所定方向に平面光を
投射する投光手段と，車両の所定位置に配置され，撮像
軸が上記平面光の投射軸と交差する撮像角度で上記壁面
で反射する平面光を撮像視野内に収めて撮像する撮像手
段と，上記撮像手段により撮像された画像上の平面光の
反射位置から上記壁面までの間隔を演算する間隔演算手
段と，を具備してなることを特徴とする無人搬送車とし
て構成されている。又，第２の発明は，車輪の回転数か
ら走行距離を算出すると共に，走行経路の所定位置に配
設された走行情報表示部材から絶対位置情報を得て，上
記走行距離の誤差の補正を行うと共に，上記走行情報表
示部材から走行制御情報を得て，方向転換又は停止の制
御を行うことにより，所定走行経路を無人で運行する無
人搬送車において，車両の所定位置に配置され，上記走
行経路に沿った垂直方向の壁面に対して所定方向に平面
光を投射する投光手段と，車両の所定位置に配置され，
撮像軸が上記平面光の投射軸と交差する撮像角度で上記
壁面で反射する平面光を撮像視野内に収めて撮像する撮
像手段と，上記撮像手段により撮像された画像上の平面
光の反射位置から上記壁面までの間隔を演算する間隔演
算手段と，上記撮像手段により撮像された上記走行情報
表示部材の情報表示パターンから絶対位置情報又は走行
制御情報を読み取る走行情報読み取り手段と，上記間隔
演算手段による演算結果及び上記走行情報読み取り手段
による読み取り結果に基づいて無人搬送車の進路を決定
する操向手段とを具備してなることを特徴とする無人搬
送車として構成されている。上記第２の手段において，
上記壁面までの間隔測定と，上記情報表示パターンの読
み取りとを，上記投光手段と上記撮像手段とを具備して
なる共通のセンサによってなすことができる。又，上記
第１及び第２の手段において，上記投光手段による平面
光の投射方向を水平方向とすることができる。

【０００５】

【作用】第１の発明によれば，投光手段により走行路に
沿った壁面に平面光が投射され，この投光軸と交差する
角度方向に撮像軸を設定した撮像手段により上記平面光
の反射を撮像する。投光手段による投光軸と撮像手段に
よる撮像軸とが交差するように配置されるので，無人搬
送車と壁面との距離が変化すると，撮像手段の撮像視野
内の平面光の反射位置が変化する。従って，撮像視野内
の平面光の反射位置から走行位置演算手段により壁面ま
での距離が演算されるので，この演算結果に基づいて操
向手段により操舵制御がなされる。この構成により操舵
センサが構成されるので，走行位置センサと併用して無
人搬送車の走行制御を行うことができる。請求項１がこ
れに該当する。又，第２の発明によれば，走行経路の所
定位置に配置された走行情報表示部材に上記平面光が照
射され，その反射光を撮像手段で捉えることにより，絶
対位置の修正あるいは方向転換，停止等の情報が得ら
れ，この情報との間隔演算手段により得られた壁面から
の距離情報とに基づいて無人車の操向制御を行うことが
でき，操向精度が向上する。請求項２がこれに該当す
る。又，壁面までの間隔の測定と情報表示パターンから
の操行情報の読み取りとを上記投光手段と撮像手段とよ
りなる１つのセンサで構成すれば，無人搬送車に搭載す
るセンサの数を削減でき，コスト低減，信頼性の向上を
図ることができる。請求項３がこれに該当する。更に，
上記投光手段による平面光の投射方向を水平方向に設定
することにより，間隔演算手段による壁面との間隔の演
算が容易になる。請求項４がこれに該当する。

【０００６】

【実施例】以下，添付図面を参照して本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は本発明を具体化した一例であって，本発明
の技術的範囲を限定するものではない。ここに，図１は
本実施例に係る無人搬送車のセンサ構成を示す模式図，
図２は実施例に係る光源とカメラとの位置関係を示す模
式図，図３は実施例に係る走行制御構成を示すブロック
図，図４は通常走行時の撮像画面の例を示す模式図，図
５はバーコードを撮像した状態を示す撮像画面（ａ）と
信号強度グラフ，図６はコーナー部での方向転換の状態
を示す平面図，図７はコーナー部での撮像画面の変化を
示す模式図である。図１において，本実施例に係る無人
搬送車１は，走行経路に沿う壁面４に対して平面光を投
光するレーザ光源（投光手段）２と，該レーザ光源２に
よる平面光が壁面４で反射する線状の反射光（以下，光
切断線と記す）を撮像するＣＣＤカメラ（撮像手段）３
とを備え，このレーザ光源２とＣＣＤカメラ３とにより
走行制御のためのセンサが構成されている。このセンサ
による検出情報に基づいて無人搬送車１の走行制御を行
うために，無人搬送車１には，図３に示すように上記Ｃ
ＣＤカメラ３が捉える画像情報から無人搬送車１と壁面
４との間隔及び走行位置を検出するための画像処理器
６，間隔計算器７，解読器８と，走行距離を得るために
車輪の回転数を計測するロータリーエンコーダ９と，間
隔計算器７及び解読器８とロータリーエンコーダ９との
出力データに基づいて駆動モータ１０及び操舵用アクチ
ュエータ（操向手段）１１を制御するコンピュータ１２
とを備えた走行制御装置が構成されている。

【０００７】上記ＣＣＤカメラ３は，その撮像軸が図２
に示すようにレーザ光源２の投光軸と交差するような角
度で設置されるので，無人搬送車１と壁面４との距離が
変化すると，撮像画面上の光切断線の位置が変化する。
従って，撮像画面上の光切断線の位置を検出することに
より，無人搬送車１の壁面４との間隔が検知できる。こ
のとき，レーザ光源２の投光軸を水平方向とすると共
に，レーザ光源２とＣＣＤカメラ３とを上記投光軸に対
して垂直方向に配置することにより，壁面４までの間隔
の演算を簡易に行うことができる。無人搬送車１が走行
している位置は，その走行距離から検出することがで
き，走行距離は車輪の回転数をロータリーエンコーダ９
で計測することにより演算することができる。しかし，
車輪の回転は走行路と車輪との接触面で生じる車輪の変
形や，走行路と車輪との摩擦係数の場所による差などに
より，走行距離が長くなるほどに誤差が累積するので，
この誤差が経路誘導にとって致命的になる前に正しい絶
対位置に更新する必要がある。この絶対位置の更新のた
めに，図１に示すように走行経路に沿った壁面４の要所
に絶対位置や指定速度等の走行情報を表示するバーコー
ド（走行情報表示部材）５が設けられる。このバーコー
ド５にレーザ光源２からの平面光が投光され，ＣＣＤカ
メラ３で撮像してその情報を解読することによりバーコ
ード５から走行距離に対する絶対位置情報が得られるの
で，ロータリーエンコーダ９による走行距離計測値を要
所毎に補正することができる。上記壁面４との間隔検知
と走行距離計測の補正とを，レーザ光源２及びＣＣＤカ
メラ３による１組のセンサによって行う動作を例にとり
以下に説明する。

【０００８】ＣＣＤカメラ３による画像は，図３に示す
ように画像処理器６に入力され，画像中の光切断線の位
置及び輝度値が抽出される。この画像中の光切断線の位
置から無人搬送車１と壁面４との相対間隔が間隔計算器
（間隔演算手段）７によって演算される。無人搬送車１
が壁面４に沿って走行している通常走行状態でのＣＣＤ
カメラ３が捉える画像は，図４に示すように撮像画面上
の所定位置に光切断線が撮像された画像となっている。
画像処理器６は，この画像中から画像中心を原点とする
ｕ−ｖ座標系における光切断線の位置ｕｄ，ｖｄを抽出
する。即ち，撮像画面の画素位置をパラメータ，各画素
の輝度値を値とする画像配列Ｉ（ｕ，ｖ）をｖ方向に走
査し，下式（１）による演算をｕｄを変化させて行い，
光切断線の重心を求める。

【数１】 間隔計算器７では，画像処理器６によって得られたｕ
ｄ，ｖｄから平面光出射点を原点とするｘ−ｙ座標系で
の壁面４の位置ｘｄ，ｙｄを下式（２）（３）によって
演算する。

【数２】

【０００９】ここで，θは投光軸と撮像軸とがなす角
度，ｍはカメラレンズの結像倍率，ｆはカメラレンズの
焦点距離，Ｄは平面光の出射点から投光軸と撮像軸との
交点までの距離である。従って，ｘｄ＝０におけるｙｄ
が壁面４までの間隔となる。一方，無人搬送車１が壁面
４に設けられたバーコード５の位置を走行するとき，Ｃ
ＣＤカメラ３が捉える画像は，図５（ａ）に示すように
撮像画面上の所定位置に光切断線がバーコード５による
濃淡模様を捉えた画像となる。この画像から上記画像処
理器６は光切断線の検出位置ｕｄ，ｖｄを抽出し解読器
（走行情報読み取り手段）８に入力する。解読器８は検
出位置ｕｄ，ｖｄに相当する画素の輝度値を読み取り，
図（ｂ）に示すように，これを適当な閾値で二値化する
ことによりバーコード情報を解読する。上記解読器８
は，１／６０秒毎に得られる画像に対して上記解読処理
を実行するが，バーコード５が設けられていない通常走
行位置では平面光の壁面４での散乱率のむらによって生
じる意味のない情報であるので，バーコード情報である
か否かの判断を行うことができる。上記バーコード５
は，絶対位置を示す情報又は走行経路上の特定の地点や
その位置での指定速度等の走行情報をバーコード表示
し，走行経路の分岐点，コーナー部，目的とする場所の
手前等に設けられる他，走行経路に絶対位置を補正する
に適当な位置に設けられる。上記構成によりコンピュー
タ１２が実施する走行制御は次のように行われる。ロー
タリーエンコーダ９から入力される走行距離データを所
要位置で解読器８から入力されるバーコード情報により
補正して走行位置を検知し，無人搬送車１を直進させる
場合には，間隔計算器７からの信号データが一定になる
ように操舵用アクチュエータ１１を制御して，壁面４と
の間隔が一定の値になるようにする。

【００１０】走行経路の途中又は目的場所で壁面４に接
近させる場合は，その地点の少し手前のバーコード５を
配置させておき，ここから得られる絶対位置情報により
走行距離を補正することによって，接近のための操舵タ
イミングを精度よく行うことができる。接近地点の情報
は，バーコード５に表示しても，記憶する走行経路の地
図データから検知するようにしてもよい。コーナー部で
は，コーナーの直前にバーコード５を配置しておき，こ
こで得られる絶対位置を記憶する地図データに参照し
て，走行方向を転換する場合には操舵アクチュエータ１
１を動作させる。コーナーを曲がるときのレーザ光源２
による平面光の投光状態は，図６に示す（ａ）（ｂ）
（ｃ）の位置から壁面４に投光されることになり，この
ときのＣＣＤカメラ３による撮像画像は，図７（ａ）
（ｂ）（ｃ）に示すように変化する。コーナーを曲がっ
ている間は壁面４をＶの字の形で測定するので，次のよ
うなアルゴリズムを起動させてコーナー部を追跡するこ
とができる。 （１）バーコード５から曲がるべきコーナーに接近した
ことを検知する。 （２）ロータリーエンコーダ９からの走行距離情報と走
行速度によるタイミングで操舵を行う。 （３）操舵が開始されると，死角になっていた曲がった
側の壁面４も撮像されるので，画像中の光切断線は図７
（ｂ）に示すようにＶの字形となる。 （４）光切断線のＶの字の谷の座標値がコーナー頂点ま
での間隔が所定の軌跡を描くように操舵を行う。 以上の説明の通り本構成によれば，１つのセンサにより
走行情報の読み取りと，壁面との間隔の検知とを行うこ
とができ，磁気誘導テープ等の誘導指標を床面に敷設で
きない場合でも正確な走行が可能となる。尚，上記実施
例におけるバーコード５の読み取りを別途既知の手段に
委ね，レーザ光源２とＣＣＤカメラ３とによるセンサ構
成を操舵センサ（壁面との距離検出）としてのみに使用
することもできる。又，本実施例では投光手段としてレ
ーザ光を採用しているが，キセノンランプ，高輝度ＬＥ
Ｄ等の光源を用いることもできる。又，平面光の形成に
は，円筒状レンズ又は撮像周期に同期して回転するミラ
ーによる走査によっても行うことができる。

【００１１】

【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば，投光
手段により走行路に沿った壁面に平面光が投射され，こ
の投光軸と交差する角度方向に撮像軸を設定した撮像手
段により上記平面光の反射を撮像する。投光手段による
投光軸と撮像手段による撮像軸とが交差するように配置
されるので，無人搬送車と壁面との距離が変化すると，
撮像手段の撮像視野内の平面光の反射位置が変化する。
従って，撮像視野内の平面光の反射位置から走行位置演
算手段により壁面までの距離が正確に演算される。（請
求項１） 又，所定位置に配置された走行情報表示部材の情報を検
出し，これと前記壁面との距離検出とを組み合わせるこ
とで走行位置情報を補正して正確に走行することができ
る。（請求項２） 又，投光手段と撮像手段とにより，壁面までの間隔の測
定で情報表示パターンからの走行情報の読み取りとを１
つのセンサで構成することができ，無人搬送車に搭載す
るセンサの数を削減でき，コスト低減，信頼性の向上を
図ることができる。（請求項３） 更に，上記投光手段による平面光の投射方向を水平方向
に設定することにより，間隔演算手段による壁面との間
隔の演算が容易になる。（請求項４）

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る無人搬送車のセンサ構
造を示す模式図。

【図２】 実施例に係る光源とカメラとの位置関係を示
す模式図。

【図３】 実施例に係る走行制御構成を示すブロック
図。

【図４】 通常走行時の撮像画面の例を示す模式図。

【図５】 バーコードを撮像した状態を示す撮像画面
（ａ）と信号強度グラフ。

【図６】 コーナー部での方向転換の状態を示す平面
図。

【図７】 コーナー部での撮像画面の変化を示す模式
図。

【符号の説明】

１…無人搬送車 ２…レーザ光源（投光手段） ３…ＣＣＤカメラ（撮像手段） ４…壁面 ５…バーコード（走行情報表示部材） ７…間隔計算器（間隔演算手段） ８…解読器（走行情報読み取り手段） ９…ロータリーエンコーダ １１…操舵用アクチュエータ（操向手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北地 一成 三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地 神鋼電機 株式会社伊勢製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定走行経路を無人で運行する無人搬送
   車において，車両の所定位置に配置され，上記走行経路
   に沿った垂直方向の壁面に対して所定方向に平面光を投
   射する投光手段と，車両の所定位置に配置され，撮像軸
   が上記平面光の投射軸と交差する撮像角度で上記壁面で
   反射する平面光を撮像視野内に収めて撮像する撮像手段
   と，上記撮像手段により撮像された画像上の平面光の反
   射位置から上記壁面までの間隔を演算する間隔演算手段
   と，を具備してなることを特徴とする無人搬送車。
2. 【請求項２】 車輪の回転数から走行距離を算出すると
   共に，走行経路の所定位置に配設された走行情報表示部
   材から絶対位置情報を得て，上記走行距離の誤差の補正
   を行うと共に，上記走行情報表示部材から走行制御情報
   を得て，方向転換又は停止の制御を行うことにより，所
   定走行経路を無人で運行する無人搬送車において，車両
   の所定位置に配置され，上記走行経路に沿った垂直方向
   の壁面に対して所定方向に平面光を投射する投光手段
   と，車両の所定位置に配置され，撮像軸が上記平面光の
   投射軸と交差する撮像角度で上記壁面で反射する平面光
   を撮像視野内に収めて撮像する撮像手段と，上記撮像手
   段により撮像された画像上の平面光の反射位置から上記
   壁面までの間隔を演算する間隔演算手段と，上記撮像手
   段により撮像された上記走行情報表示部材の情報表示パ
   ターンから絶対位置情報又は走行制御情報を読み取る走
   行情報読み取り手段と，上記間隔演算手段による演算結
   果及び上記走行情報読み取り手段による読み取り結果に
   基づいて無人搬送車の進路を決定する操向手段とを具備
   してなることを特徴とする無人搬送車。
3. 【請求項３】 上記壁面までの間隔測定と，上記情報表
   示パターンの読み取りとが，上記投光手段と上記撮像手
   段とを具備してなる共通のセンサによってなされる請求
   項２記載の無人搬送車。
4. 【請求項４】 上記投光手段による平面光の投射方向が
   水平方向である請求項１及び２記載の無人搬送車。