JPS62140108A - 無人車の操舵制御装置 - 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】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は無人車の操舵制御装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、この種の装置としては．無入車の走行経路を指示
する走行用誘導電線に電流を流し、発生する磁界をピッ
クアップコイルにより検出して同コイルに誘起する誘導
起電力の差を求めることにより．無入車と走行用誘導１
１ｍとの間の相対位置を検出し．無入車を走行用誘導電
線に沿って操舵制御する電磁誘導式制御装置（例えば、
特開昭５９−１２１５０３号公報等参照）、あるいは前
記走行用誘導電線の代わりに例えば光学反射テープを利
用して同テープを光学検出器により検出し、無人車をこ
のテープに沿って操舵制御する方式の制御装置などがあ
る。

又．無入車の走行経路を指示する幅のある走行用撮影線
を、無人単に設けたｗｉ像装置で撮り、この撮像装置で
撮った画像を画像処理し、前記走行用邂影線を認識して
無人車を操舵制御する画像式制ｉ！ｉｌ装置も近年提案
されている。〈例えば、特開昭６０−１５７６１１号公
報等参照） 〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、前記゛電磁誘導式等の制御装置においては、
誘導電線や光学反射テープの配設工事費が高いため、長
距離搬送用としては高１曲なシステムとなり、又前記画
像式制御装置においては、工場内で走行用＠影線が油等
で汚れてその認識が不能になる場合もあり、いずれの制
御ｌｌ装置も一長一短がある。

そこで、館記両制御装置を共に無人車に装備するととも
に、両制御Ｉ装置間の切換装置を設けることにより、例
えば汚れのひどい工場内では電ｌａ誘導式等の制御Ｉｌ
ｌ装置を利用する一方、屋外で長距離搬送を必要とする
場合には画像式制御装置を利用するなど、両制御装置の
長所を十分に発揮させて。

工場内での汚れに強くコースを逸脱しにくくなるととも
に、長距離搬送での工事費が安価になるようにしたもの
が本発明である。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は無人車の走行経路を指示する幅のあ
る走行用ｉ影線を．無入車に設けた搬像装置で撮り、こ
の搬像装置でｍっだ画像を画像処理し、前記走行用Ｉｆ
！影線を認識して無人車を操舵制御する画像式制御装置
と．無入車の走行経路を指示する走行用誘導電線等の検
知体をピックアップコイル等の検出器により検出して無
人車と検知体との間の相対位置を検出し．無入車を検知
体に沿って操舵制御する電磁誘導式等の制御装置とを共
に備え、さらに前記走行用撮影線と走行用誘導電線等の
検知体との間の接続位置に無人車が到達したとき、前記
画像式制御装置と電磁誘導式等の制御装置とのうちいず
れかに切換える切換装置を設けたものである。

（作用） そして、例えば汚れのひどい工場内では前記電磁誘導式
等の制御装置により無人車を操舵制御し、屋外で長距離
搬送を必要とする場合には前記画像式制御装置により無
人車を操舵制御する。この場合、工場内と屋外との間の
出入時に前記切換装置により両制御装置間の切換えを行
う。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。

第１図に示すように第一工場Ｆ１及び第二工場Ｆ２内の
路面２には無人車１の走行経路を指示する走行用−誘導
電線３（検知体）が埋設され、又両工場Ｆ　　１．　Ｆ
　２間の屋外の路面４には同じく無人車１の走行経路を
指示する走行用撮影線５が路面４の色と異なりかつハイ
コントラストとなるように白色塗料等により一定の線幅
Ｗにて描かれている。。この走行用誘導電線３と走行用
撮影線５とは両工場Ｆ　　１．　Ｆ　２の入口（ＩＮ）
及び出口（ＯＵＴ）で互いに近接され、それらの間の接
続位置Ｊのうち、出口（ＯＵＴ）における接続位置Ｊの
走行用誘導電線３には切換指示部３ａ　　（本実施例で
は複数枚の鉄板を一定のパターンにより配置したもの）
が配設されるとともに、入口（ＩＮ＞における接続位置
Ｊの走行用撮影線５にも同様な切換指示部５ａが設けら
れている。

次に、前記無人車１について第２〜６図に従い述べる。

無人車１の前側中央位置に立設された支持フレーム６の
上部中央位置には搬像装置としてのＣＯＤ　（ｃｈａｒ
ａｅ　　ｃｏｕｐｌｅｄ　　ｄｅｖｉｃｅ）カメラ７が
取付けられ、第２，３図に示すように無人車１が前記屋
外の路面４を走行する′とき．無入車１の前方の路面４
上のエリア４ａを撮るようになっている。

このＣＯＤカメラ７により、第４図に示すように前記エ
リア４ａの画像８を撮ることができる。このとき、ＣＯ
Ｄカメラ７の両側下方位置において支持フレーム６上に
取付けられた照明ランプ９により、このエリア４ａを照
らすようになっている。

なお、白色の走行用撮影線５を踊った搬像素子から出力
される信号（以下、画素信号という）のレベルは高く、
反対に暗い路面４を撮った撮像素子から出力される画素
信号のレベルは低くなる。

一方、第５，６図に示すように無人車１の前側底面には
一対のピックアップコイル１０（検出器）と一対の切換
センサ１１とが取付けられている。

この両ピックアップコイル１０は無人車１が前記工場Ｆ
１．Ｆ２内の路面２を走行するとき走行用誘導電線３の
両側上方に位置するようになっている。又、この両切換
センサ１１は前記両工場Ｆｌ。

Ｆ２の出口（ＯＵＴ）及び入口（ＩＮ）において無人車
１が前記走行用撮影線５と走行用誘導電線３との間の接
続位置Ｊに到達したとき前記切換指示部３ａ、５ａの上
方に位置するようになっている。

次に．無入車１に搭載された操舵制御装置の・心気的構
成を第７図に従って述べる。

マイクロコンピュータ１２は中央処理装置（以下、ＣＰ
Ｕという）１３と、制御プログラムを記憶した読み出し
専用のメモリ（ＲＯＭ）よりなるプログラムメモリ１４
と、ＣＰＵ１３の演算処理結果及び画素データ等が一時
記憶される読み出し及び書き替え可能なメモリ（ＲＡＭ
）よりなる作業用メモリ１５と、タイマ１６等から構成
され、ＣＰＵ１３はプログラムメモリ１４に記憶された
制御プログラムにより操舵制御のための各種演算処理結
果を実行するようになっている。

前記ＣＰｔＪ１３は前記タイマ１６が計時する時間基づ
いて一定時間ごとに入出力インターフェース１７及びＡ
／Ｄ変換器１８を介して前記ＣＯＤカメラ７を操作制御
０するとともに、そのＣＣＤカメラ７からの画素信号を
Ａ／Ｄ変換器１８、バスコントローラ１９を介し画素デ
ータにして作業用メモリ１５に記憶する。

Ａ／Ｄ変換器１８はＣＣＤカメラ７からの画素信号をア
ナログ値からデジタル値に変換する際、各画素信号が予
め定めた設定値以上か否かを判別し、設定値以上の画素
信号の場合には白色の藏影線５の部分の画素として「１
」とし、反対に設定値未満の画素信号の場合には暗い色
の路面４の部分の画素として「０」とするように、順次
入力される各画素信号を二値化して画素データをバスコ
ントローラ１９を介して作業用メモリ１５に記憶する。

従って、作業用メモリ１５にはＣＣＤカメラ７が撮った
画像を２５６Ｘ２５６個の画素データにして記憶される
。

なお、本実施例では前記ＣＯＤカメラ７は予め定めた時
間ごとに間をおいて撮像動作が行なわれるように制御さ
れ、その時々の画像の画素データが作業用メモリ１５に
記憶されるが、新たな画像の画像データ群が入力される
と、先の画像データ群が消去され、その領域に新たな画
像の画素データ群が記憶されるようになっている。

又、本実施例では説明の便宜上ＣＯＤカメラ７の走査制
御は横方向（Ｘ軸方向）に走査し、その走査が画面の上
から下方向くＹ軸方向）に移る走査方式を採用するが、
その他の走査方式で実施してもよいことは勿論である。

二値化レベルフトンローラ２０は前記ＣＰｔＪ１３から
の制御信号に基づいて前記Ａ／Ｄ変換器８が二値化する
ための設定値のデータを同Ａ／Ｄ変換器１８に出力する
ようになっている。

前記両ピックアップコイル１０には走行用誘導電線３に
流れる電流により生じる磁界に基づき誘導起電力が誘起
され、この誘導起電力の差を誘導方式切換コントローラ
２１が求め、ＣＰＬＪ　１３はこの誘導方式切換コント
ローラ２１から入出力インターフェイス１７を介して前
記誘導起電力の差のデータを入力するようになっている
。そして、ＣＰＵ１３はこのデータを作業用メモリ１５
に記憶させる。

ドライブコントローラ２２は走行用モータ（図示せず）
及び操舵機構２３をＣＰＬＪ１３からの制御信号に基づ
いて制御するようになっている。

無人車１が前記両工場Ｆ１．Ｆ２の出口（ＯＵＴ）で走
行用撮影線５と走行用誘導′省線３との間の接続位置Ｊ
に到達して、切換センサ１１が走行用誘導電線３の切換
指示部３ａを受信しとぎ、誘導方式切換コントローラ２
１はその信号を入力し、ピックアップコイル１０からＣ
ＰＵ　１３への入力を切るとともに、前）迅したように
ＣＰＵ１３からの制御信号に基づいてＣＣＤカメラ７が
走査制御されるようになっている。又．無入車１が前記
両工場Ｆ１．Ｆ２の入口（ＩＮ）で前記接続位置Ｊに到
達して、切換センサ１１が走行用撮影線５の切換指示部
５ａを受信したとき、誘導方式切換コントローラ２１は
その信号を入力し、ピックアップコイル１０からＣＰＵ
１３へ入力させるとともに、ＣＣＤカメラ７が走査制御
されないようになっている。

なお、前記走行用誘導゛心線３の切換指示部３ａ、切換
センサ１１、走行用撮影線５の切換指示部５”％Ｊ導方
式切換コントローラ２１及びＣＰＵ　１３等により、前
記電磁誘導式制御装置と画像式制（社）装置との間の切
換えを行う切換装置を構成する。

次に．無入車１の走行システムとともに、ＣＰＵ１３の
処理動作について述べる。

まず．無入車１が屋外の路面４を走行する場合について
詳述すると、ＣＰＵ１３は初期設定すべく作業用メモリ
１５の内容をクリアした後、前記Ａ／Ｄ変換器１８にお
ける設定値（以下、二値化レベルという）、即ち、Ａ／
Ｄ変換器１８に出力する二値化レベルコントローラ２０
の二値化レベルのデータ決定するための調整処理動作を
行う。

二値化レベル（閾値）は本実施例では２５６段階の範囲
でそのレベルを適宜変更することができるようになって
いて、まずＣＰｔＪ１３は調整値ＴＨを中間のレベル（
Ｏ〜２５５の段階中の真中の１２８段階に相当するレベ
ルＴＨ１２８）に設定する（ステップ１）。

そして、設定した調整値ＴＨ１２８の二値化レベメでＣ
ＣＤカメラ７を作動させると、ＣＣＤカメラ７は撮影線
５が含まれている前方のエリア４ａ上の画像を撮像し、
画像信号としてＡ／Ｄ変換器１８に出力する（ステップ
２）。

Ａ／Ｄ変換器１８はＣＣＤカメラ７から出力される画像
信号のレベルを前記設定ｌｉｔ！ＴＨ１２８の二値化レ
ベルと比較して二値化し、画素データとしてバスコント
ローラ１９を介して作業用メモリ１５に記憶する（ステ
ップ３）。

そして、ＣＰＵ１３は作業用メモリ１５に記憶された２
５６Ｘ２５６個の画素データのうち「１」となっている
画素データの総和Ｎｔを求める（ステップ４）。一方、
ＣＰＵ１３は前記調整値ＴＨ１２８を１／２にしてその
値を補正調整値ΔＴＨ（−６４，以下、この調整値をΔ
Ｔ　Ｈ６４という）を求める（ステップ５〉。

次に、ＣＰＵ　１３は「１」の画素データの総和Ｎｊが
予め定めた範囲（Ｎｔｍｉｎ≦Ｎｔ≦ＮｔＩｌｌａＸ）
にあるかどうかの判断を行なう（ステップ６）この最小
値Ｎｔｍｉｎ及び最大値ＮｔｌｌａＸはＣＣＤカメラ７
が線幅Ｗの撮影線５を撮像した画素データの数を真直と
し、その真値に対して許容値を予め実験により得た値で
あって、その範囲内にあれば適正な二値化レベルで二値
化された画素データに基づいて正確に画像認識が行なえ
ることを意味している。

そして、前記総和Ｎ（が最小値Ｎｔｍｉｎ以下の場合に
はＣＰＵ１３は二値化レベルが高いと判断して二値化レ
ベルを下げるべく前記調整値ＴＨ１２８を変更する。こ
の処理は前記補正値ΔＴＨ６４にて二値化レベルを下げ
るべく下記の計算をして新たな調整値ＴＨ（＝ＴＨ６４
）を求める（ステップ７）。

ＴＨ−ＴＨ１２８−ΔＴ　Ｈ６４＝　Ｔ　Ｈ６４そして
、この調整値ＴＨ６４の二値化レベル、即ち、二値化レ
ベルがＯ〜２５５の段階中の６４段階に相当するレベル
にて再度ＣＯＤカメラ７を作動させて画像を撮り込む。

反対に総和Ｎｔが最大値Ｎｔｍａｘ以上の場合にはＣＰ
Ｕ１３は二値化レベルが低すいぎると判断して同レベル
を上げるべく前記調整値ＴＨ１２８を変更する。この処
理により前記補正値ΔＴ　Ｈ６４にてレベルを上げるべ
く下記の計算をして新たな調整値ＴＨ（−ＴＨ１９２）
を求める（ステップ８）。

ＴＨ＝ＴＨ１２８＋ΔＴＨ６４−ＴＨ１９２従って、こ
の調整値Ｔ）（１９２の二値化レベ°ル、即ち、二値化
レベルがＯ〜２５５の段階中の１９２段階に相当するレ
ベルにて再度ＣＯＤカメラ７を作動させて画像を撮り込
む。

このようにし、ＣＰＵ　１３は総和Ｎｔが前記範囲（Ｎ
ｔｍｉｎ≦Ｎｔ≦Ｎｔｍａｘ）の範囲内にはいる二値化
レベルにてＣＣＤカメラ７の撮像が行なわれるまで、前
記ステップ２〜８の処理動作を実行する。すなわち、こ
のテステップ２〜８における二値化レベル調整処理動作
はいわゆるバイナリ−サーチ（二分探索）にてＯ〜２５
５の段階あるレベルからＣＣＤカメラ７が撮像するに際
して許容範囲内の二値化レベルにて行なわれているのか
をチェックする処理動作である。

許容範囲内のレベルにてＣＣＤカメラ７のＩＩ（ＩＩが
行なわれたと判断した時（ステップ６）、ＣＰＵ１３は
その作業用メモリ１５に記憶した画素データに基づいて
両縁処理を行なう。

ＣＰＵ　１３は画像８の上から順に走査方向くＸ軸方向
）の２５６個の画素データを読み出して一定の線幅Ｗを
有している撮影線５があるか、そして、その走査列のど
の位置に位置するかを割り出すとともに、その撮影線５
と判断した範囲の中心位ｆｆ１ｃｎがとの位置にあるか
を求め、作業用メモリ１５に記憶する（ステップ９）。

この算出は第４図に示すように画像８を構成する各画素
において左から数えて１２８番目にある縦一列の画素列
をＹ軸とし、上から１２８番目にある横一列の画素列を
Ｘ軸と規定して、撮影線５の位置及び中心位ＩＸ、Ｙ座
標で求めている。

そして、上から下までの全ての走査列の中心位置Ｃｏ〜
Ｃ２５５を求めると、ＣＰＵ　１３はこの各中心位置Ｃ
Ｏ〜Ｃ２５５から画像８が示す撮影線５を一つの形状と
捕えてその形状の重心ＧＺを求めそして、ｃｐｕｌ　３
はこの重心ＧｚがＹ軸に対して左右のいずれの位置か及
びそれがＹ軸に対してとのくら偏位しているかを割り出
す（ステップ１１）。

そして、重心ＧＺがＹ軸より右側にある場合には、ＣＰ
ｔＪ１３は前方において撮影線５が右に園位していると
判断し．無入車１をその偏位置に相当した操舵角にて右
へ走行させるべくドライブコントローラ２２に制御信号
を出力する（ステップ１２）。ドライブコントローラ２
２はこの制御信号に基づいて操舵機構２３を作動させ、
操舵輪を右に所定の操舵角だけきる。

反対に、重心ＧｚがＹ軸より左側にある時には、ＣＰＵ
１３は前方において撮影線５が左に偏位していると判断
し．無入車１をその偏位置に相当した操舵角にて左へ走
行させるべくドライブコントローラ２２に制御信号を出
力する（ステップ１３）。ドライブコントローラ２２は
この制御信号に基づいて操舵機構２３を作動させ、操舵
輪を左に所定の操舵角だけきる。

さらに、重心ＧＺがＹ軸近辺にある時には、ＣＰＵ１３
は前方において足影線５に変化がないと判断して操舵機
構２３を作動させることなく無人車１をこのまま直進ぜ
る。

そして、次のＣＣＤカメラ７の撮像時間になると、ＣＰ
Ｕ１３はＣＣＤカメラ７を走査制御して新たなエリア４
ａの画像をａｍする（ステップ１４）。次に、前記と同
様にして求められたＣＣＤカメラ７がｍｅした新たな画
像８の画素データに基づいてＣＰＵ１３は「１」の画素
データの総和Ｎｔを求め、その総和Ｎｔが予め定めた範
囲（Ｎｔｌｉｎ≦Ｎｔ≦Ｎｔｍａｘ）にあるかどうかの
判断を行う（ステップ１５．１６）。すなわち、撮像す
るエリア４ａが逐次変化することにより、ここで二値化
レベルのチェックを行なう。

そして、範囲内にあればＣＰＵ１３は前記のように重心
Ｇｚを求め、その重心Ｇｚに基づいて操舵制御を行ない
くステップ９〜１５）、反対に範囲外の場合にはＣＰＵ
　１３は前記したレベル調整処理動作を行なう（ステッ
プ１〜８）。

このようにして屋外の路面４を走行用撮影線５に沿って
走行する無人車１が工場Ｆ１．Ｆ２の入口（ＩＮ）から
入る場合に．無入車１が走行用撮影線５と走行用誘導電
線３との間の接続位置Ｊに到達すると、切換センサ１１
が走行用撮影線５の切換指示部５ａを受信し、この信号
を誘導方式切換コントローラ２１が入力して、ＣＣＤカ
メラ７の走査制御が停止するとともに、ピックアップコ
イル１０からｃｐｕｉ　３へ入力される。

その後．無入車１が直進して走行用誘導電線３の上方に
達すると、ピックアップコイル１０に、は走行用誘導電
線３に流れる電流により生じる磁界に基づき誘導起電力
が誘起され、この誘導起電力の差が誘導方式切換コント
ローラ２１により求められ、ＣＰＵ１３がこの誘導起電
力の差のデータを入力し、このデータに基づいて無人車
１を操舵制御づべくドライブコントローラ２２に制御信
号を出力する。

そして、ドライブコントローラ２２はｃｐｕ　ｉ３から
の制御信号に基づき．無入車１がその前方のエリア４ａ
における走行用誘導電線３に沿って走行できるように操
舵機構２３を作動させる。

一方、このようにして工場Ｆｌ、Ｆ２の路面２を走行用
誘導電線３に沿って走行する無人車１が工場Ｆ、１．Ｆ
２の出口（ＯＬＩＴ）から屋外に出る場合に．無入車１
が走行用誘導電線３と走行用撮影線５との間の接続位置
Ｊに到達すると、切換センサ１１が走行用誘導電線３の
切換指示部３ａを受信し、その信号を誘導方式切換コン
トローラ２１が入力して、ピックアップコイル１０から
ＣＰＵ１３への入力を切るとともに、ＣＯＤカメラ７が
走査制御される。

その後．無入車１が直進するとともに、ＣＯＤカメラ７
が接続位置Ｊの走行用撮影線５を躍ると、前述した場合
と同様に．無入車１は屋外の路面４を走行用撮影線５に
沿って走行する。

特に、本実施例は．無入車１の走行経路を指示する幅の
ある走行用撮影線５を．無入車１に設けたＣＯＤカメラ
７で撮り、このＣＯＤカメラ７で撮った画像８を画像処
理し、前記走行用撮影線５を認識して無人車１を操舵制
御する前記画像式制御装置と．無入車１の走行経路を指
示する走行用誘導電線３をピックアップコイル１０によ
り検出して無人車１と走行用誘導電線３との間の相対位
置を検出し．無入車１を走行用誘導電線３に沿って操舵
制御する前記電磁誘導式制御装置とを共に無人車１に備
え、さらに前記走行用撮影線５と走行用誘導電線３との
間の接続位置Ｊに無人車１が到達したとき、前記画像式
制御装置と電磁誘導式制御装置とのうちいずれかに切換
える前記切換装置を設けたごとに特徴を有する。従って
、再制御装置の長所を十分に発揮させることができ、例
えば前記実施例で例示したように、工場Ｆ１．Ｆ２内で
の汚れに強くコースを逸脱しにくくなるとともに、両工
場Ｆ１．Ｆ２間の長距離搬送での工事費が安価になる無
人車１の走行システムを配備することが可能になる。

発明の効果 要するに本発明によれば、画像式制御装置と電磁誘導式
等の制御装置とを共に備えた無人車が従来存在しないこ
とに鑑み、再制御装置を共に無人単に装置するとともに
、両制御装置間の切換装置を設けたので、再制御装置の
長所を十分に発揮させて、工場内での汚れに強くコース
を逸脱しにくくなるとともに、長距離搬送での工事費が
安価になる効果を秦する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係る無人車の操舵制御装置を利用し
たシステムを示す概略平面図、第２図は屋外の路面を走
行する無人車を示す側面図、第３図は同じく平面図、第
４図はＣＯＤカメラが撮った画像を説明するための説明
図、第５図は工場内の路面を走行する無人車を示す側面
図、第６図は同じく平面図、第７図は操舵制御装置の電
気ブロック回路図である。 図中、１は無人車、３は走行用誘導電線（検知体）、３
ａは切換指示部、５は走行用撮影線、５ａは切換指示部
、７はＣＯＤカメラ（撮像装置）、１０はピックアップ
コイル（検出器）、１１は切換センサ、１２はマイクロ
コンピュータ、１３は中央処理装置（ＣＰＵ）、２１は
誘導方式切換コントローラ、２２はドライブコントロー
ラ、２３は操舵機構である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　無入車の走行経路を指示する幅のある走行用撮影
   線を、無人車に設けた撮像装置で撮り、この撮像装置で
   撮つた画像を画像処理し、前記走行用撮影線を認識して
   無人車を操舵制御する画像式制御装置と、 無人車の走行経路を指示する走行用誘導電線等の検知体
   をピックアップコイル等の検出器により検出して無人車
   と検知体との間の相対位置を検出し、無人車を検知体に
   沿つて操舵制御する電磁誘導式等の制御装置とを共に備
   え、 さらに前記走行用撮影線と走行用誘導電線等の検知体と
   の間の接続位置に無人車が到達したとき、前記画像式制
   御装置と電磁誘導式等の制御装置とのうちいずれかに切
   換える切換装置を設けたことを特徴とする無人車の操舵
   制御装置。