JPS62175814A - 無人移動体の誘導方法 - 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〕 この発明は、視覚手段を用いて無人搬送車や移動ロボッ
ト等の無人移動体を誘導する方法に関し、特に同無人移
動体を所望の目標（停止）位置に誘導するに際しての誘
導（停止）精度を改善するに好適な方法に関する。

〔従来の技術〕

視覚手段を用いて無人移動体を誘導する方法は、従来か
ら種々提案されている。たとえは、特開昭５９−６２９
１７号には、走行路に沿って離散的に配置された再帰反
射標識を無人移動体に設けた視覚手段で認識するととも
に、認識された標識に基ついて無人移動体の方位ズレお
よび横ズレを検出し、これらのズレが補正されるように
該移動体を操舵する誘導方法が開示されている。また、
こうした視覚手段を用いて無人移動体を誘導する方法に
あっては、同移動体の安定し↑シ走行を図るために、上
記標識をこれら移動体の前方で認識するようにしている
のが一般的でもある。

ところで、こうした方法によって無人移動体を誘導する
場合、上記標識の設置か自由に行なえる場所であれは特
に問題は生じないが、例えは上記ｇ４すべく走行路の端
部に壁等が存在してそれより先には同標識が設置できな
いにもかかわらす、上記無人移動体をこの壁際まで誘導
することが所望とされるような場合には、当然ながらこ
の正常な誘導はおぼつかないものとなる。そこで従来は
、こうした場合に備えて同移動体自身の車輪の回転数を
検出するなどによりその横すれや姿勢角を検知する手段
をも併せ具え、上記標識が認識できない領域に入りた時
点でこうした手段による誘導に切り替えるといった方法
も採用していた。

〔発明か解決しようとする問題点〕 上記従来の方法によっても確かに壁際等の標識が設置で
きないような箇所への誘導は実現されるが、こうした無
人移動体自身の車輪の回転数を検出するといった方法で
は、その床面の状態に大きく影響されることとなって、
例えはその車輪がスリップしたような場合には、当の誘
導にかかる精度や停止精度か保証されないといった新た
な問題を抱えることとなっていた。

〔問題点を解決するための手段および作用〕この発明で
は、上述したような壁際等の標識が設置できないような
箇所に無人移動体を誘導する際、その手前の未だ標識の
認識が可能な位置ｔ・予め同無人移動体をＵターンさせ
るなどしてこれに少なくともその後方の既に認識した標
識を再認識させるようにし、その後同無人移動体を後進
走行させてこれら標識を同進行方向の後方で認識させつ
つ上記壁際等の所望の位置までこれを誘導するようにす
る。これにより、いかなる状況下にあっても、その床面
の状態等に影響されることもなく、高い精度をもって同
無人移動体の誘導が図られるようになる。

〔発明の効果〕

このように、この発明にかかる無人移動体の誘導方法に
よれば、通常では標識の認識が不能な位置についても高
い精度をもって同無人移動体を誘導することができる。

また、同方法によれは、本来の標識認識に基づく誘導手
段のみ搭載されておれは、他に前述したように無人移動
体自身の車輪の回転数を検出する手段等は一切不要であ
り、従来の方法に比して搭載装置の簡素化をも図ること
かできる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本□発明の詳細な説明する。

第３図および第４図は、各々本発明の方法によって誘導
する無人移動体１の一例を概念的に示した側面図および
平面図である。

同図に示すように、この移動体１は車体２０前後部両側
にキャスタ３か、また中央部両側に各別なモータＭＲ，
ＭＬで回動される駆動輪４１’ｔ。

４Ｌが各々配設されている。そして車体２の前方部分に
突設された支持台５上に視覚手段たるＩＴＶカメラ６が
配設され、このカメラ６の上部に投光器７が配設されて
いる。

上記カメラ６は、車体２の前方側路面の所定範囲が視野
内に入るように適当な俯角をもたせて取付けられており
、また投光器７はカメラ６の視野を照明しうるように取
付けられている。

路面に配設された標識８・・・は、移動体１を誘導する
ための目印として機能するものであり、この実施例では
再帰反射性、つまり入射光と同一の方向に光を反射させ
る性質をもつガラス玉を使用している。これらの標識８
は、移動体１０走路に沿って配列設置されており、それ
らを結ぶラインは後述するように移動体１に対する基準
経路として機能する。そして少なくとも２個の標識が常
時カメラ６の視野内に入るようにそれらの配置間隔が設
定されている。

ここで、上記カメラ６で標識８を捕えながら移動体１を
誘導する原理について説明する。

いま、第５図に示す如く路面ＰにＸ、Ｙ軸を、またカメ
ラ６のイメージ面ＱにＸ、ｙ軸を各々設定した場合、路
面Ｐの座標Ｍとこれに対応するイメージ面Ｑの座標ｍと
は幾何的な対応関係がある。それ故、イメージ面Ｑの座
標ｍが検出されれば路面Ｐの座標Ｍを求めることができ
、また線分Ｍｍと路面Ｐとのなす角度β（俯角）および
該線分Ｍｍを路面Ｐに投影した線分ＯＭとＹ軸とのなす
角γ（方位角）も求められる。

なお、同図において０点はカメラ６のレンズ主点を示し
ている。また、路面ＰにおけるＸ。

ＹＥＭ標は、０点を通る垂線が路面と交わる点を座標原
点０とし、そのＹ軸は前記移動体１の進行方向に設定さ
れている。

つぎに、第６図に示す如く路面上の座標Ｍ１゜Ｍ２がカ
メラ６の視野内に存在する場合を考える。

上記座標Ｍ０についての俯角βい方位角γ１および座標
Ｍ２についての俯角β２、方位角γ。

は、前述したようにカメラ６のイメージ面Ｑにおける対
応座標ｍ、、ｍ２（図示せず）から求められる。そして
これらか求められれは、臣標Ｎ１）゜ＮＩ２を通る線分
とＹ軸とのなす角ψおよび該線分に対する０点からの垂
線の長さｄを各々下式（１）および（２）に基づいて算
出することができる。

ただし、ｈは０点と０点間の距離 上記座標Ｍ、、Ｍ２が前記標識８００画面示していると
すると、角ψはそれらの標識８同を結ぶ線分に対する移
動体１の偏角を、また距離ｄは上記線分に対する移動体
１の偏位（桝ズレ）を示すことになる。

そこで、上記標識８によって第１０図に例示するような
基準経路１）を構成するとともに、この経路１）につい
て示すべき上記移動体の目標偏位ｄ、　（あるいは該偏
位ｄ、と目標偏角ψｒ）を予め設定し、上記各区間につ
いての移動体１の実偏位ｄ（あるいは偏位ｄと偏角ψ）
がそれらの区間についての予設定偏位ｃｔｒ（あるいは
該偏位ｄｒと偏角ψｒ）に合致するように移動体１を操
舵すれば、上記基準経路！、を基準とする種々の経路、
たとえば同図に示す経路１）Ｌに沿って移動体１を誘導
走行させることができる。

以上が同誘導のだめの基本＃埋であり、こうした移動体
の誘導は第７図に例示するような装置を用いて実施され
る。

第７図に示すように、上記カメラ６より出力されるビデ
オ信号は、Ａ／Ｄ変換器１３で２値化されたのちフレー
ムメモリ１４に書き込まれ、１画面が作成される毎にこ
のフレームメモリ１４の記憶内容がＣＰＵ１２に取込ま
れる。

前記したように、上記標識８は回帰反射性を有するガラ
ス玉で形成されているので、カメラ６によって輝点画像
として捕えられる。そこでＣＰＵＩ２は、フレームメモ
リ１）に格納された輝点Ｉｌ！ｊ像データに基づいてカ
メラ６の視野内に存在する複数（たとえは２〜３個）の
標識８を認識し、それらの標識のうちの２個、たとえは
移動体に近いものから２個の標識を選択する。

そしてこの２個の標識についての第６図に示した路面上
での座標Ｍｔ、　Ｍ２を求めるとともに、座標Ｍ□につ
いての俯角βい方位角γ１および座標Ｍ２についての俯
角β２、方位角γ２を算出し、ついで前記（１），（２
１式に示した演算を実行して移動体１の偏角ψと偏位ｄ
を求める。

第７図に示した経路メモリ１５には、移動体１が基準経
路の各位置においてとるべき目標偏位ｄｒと目標偏角ψ
ｒが予め格納されている。すなわち、たとえば標識８に
よる第１０図に示すような基準経路１）が構成されてい
る場合、該経路メモリ１５には目標偏位ｄｒ＝ｄ４およ
び目標偏角ψ「＝０が格納される。

ＣＰＵ１２は、目標偏位ｄｒおよび目標偏角ψｒをメモ
リ１５から読出し、そして読出したｄｒ。

ψｒと検出された移動体１の実際の偏位ｄおよび偏角ψ
とに基づいて第４図に示したモータＭＲ。

隨に対する速度指令ＶＲ，ＶＬを作成出力する。

すなわちＣＰＵ１２は、第８図に示すように移動体１０
走行速度指令Ｖに値Ｋを加算して速度指令ＶＲを作成し
、かつ速ｉＶから値Ｋを減算して速度指令■Ｌを作成す
るプログラムを有し、作成された指令ＶＲＩＶＬは各々
Ｄ／Ａ変換器１６゜１７を介してサーボアンプ１８．１
９に加えられる。

上記値にはΔＶ＝（ｄｒ−ｄ　）＋（９’ｒ−９’　）
に対し第９図に示す態様で変化される。したがって予設
定偏位ｄｒと実偏位ｄｒの差および目標偏角ψｒと実偏
角ψの差が共に小さくてΔＶが同図に示す不感帯り内の
値をもつ場合には、Ｋ＝０となってｖＲ＝ｖ、　ｖＬ＝
ｖなる速度指令が作成さされ、この場合、前記駆動輪４
Ｒ，４Ｌが等速回転して移動体１が直進走行することに
なる。

またΔ■が不感帯θ内の値より大きな正の値をとる場合
には、ＶＲ＞　ｖＬとなるので右駆動輪４Ｒの回転速度
が左駆動輪のそれよりも大きくなりて移動体１が左方向
に操舵され、逆に不感帯Ｏ内の値よりも大きな負の値を
とる場合には、ＶＲ＜　ｖＬとなるので移動体１が右方
向に操舵される。

なお上記において、ΔＶの絶対値が大きいほど舵角が太
ぎくなる。

上記装置はかかる作用をもつので、目標偏位ｄｒがｄ４
に設定され、目標偏角ψυ−ψｒ＝ｏに設定された場合
、第１０図に点線で示す経路１０′が移動体１０走行軌
跡となる。

なおこうした誘導手法によれば、上記基準経路の各区間
毎に異なる目標偏位ｄｒや目標偏角ψｒを設けて移動体
１を誘導することも可能であり、また、基準経路と同一
の経路に沿って移動体１を誘導することも当然可能であ
る。

以上が、この発明の誘導方法において基本的に採用する
とする移動体１の誘導手法並びに誘導装置の一例であり
、以下第１図および第２図を参照して同移動体１の本発
明にかかる誘導方法の一実施例について詳述する。

ここでは、第１図に示すように、標識８によって構成さ
れた基準経路の端部に壁Ｗが存在し、移動体１をその進
行方向Ｙについて座標Ｙ□の位置にある該壁ｗ０′）丁
ぐ手前の座標Ｙｃの位置まで誘導する場合の誘導方法の
一例について説明する。勿論こうした場合、上記壁Ｗの
先方すなわちＹ≧Ｙ１となる位置には標識８は設置でき
ない。

またここでは簡単めため、同移動体１の上記基準経路に
対する目標偏位ｄｒおよび目標偏角ψｒは共に零すなわ
ちｄｒ＝ｏ、　　ψｒ　＝０に設定されているとする。

なお同第１図において、８０は移動体１の誘導起点とな
る標識であり（Ｙ軸上の各座標はこれを原点として与え
られる）、Ｑ′は同移動体１の前記カメラ６による認識
領域であり、また特に第１図（ｂ）における座標Ｙｏは
同移動体１がその前方にて標識８を認識できる限界の位
置である。すなわちＹｌ　＞　Ｙ　＞　ＹＯの領域にあ
っては通常の標識認識に基づく誘導は行なえない。同第
１図（ｂ）の座標Ｙｎ’の位置に破線で示す状態はこう
した誘導か不ｃｉＪ能な状態を示す。

さて、この誘導方法を実施するにあたって、前記ＣＰＵ
１２には第２図にフローチャートで示すようなプログラ
ムが設定され、また前記経路メモリ１５には上述した目
標偏位ｄｒ二〇および目標偏角ψｒ　＝　０を示すデー
タに加えて上記移動体１０行き先座標Ｙｃを示すデータ
並びに上記標識認識限界位置に対応する座標Ｙｏを示す
データがそれぞれ格納される。

したがっていま、図示しない適宜の手段を通じて当該移
動体１に対する走行指令か発せられるとともに、上記経
路メモリ１５を辿じてその行き先座標Ｙｃが指示された
とすると（第２図ステップ１００参照）、上記ＣＰＵ１
２では以下次の態様をもって同移動体１０走行制御を実
行する。

■　上記指示された行き先座標Ｙｃと上記標識認識限界
位置に対応する座標（以下これを限界位置座標という）
Ｙｏとを比較しく第２図ステップ２００）、これがＹｃ
　）　Ｙｏであれば、第２図に示す２１０のルーチンに
従って当該移動体ｌを第１図（ａ）の如く前進走行せし
め（第２図ステップ２１））、またＹｃ≦ＹＯであれば
、同第２図に示す２２０のルーチンに従がって当該移動
体１を同様に第１図（ａ）の如く前進走行せしめる（第
２図ステップ２２１）。

なおこの走行の際、ＣＰＵ１２では、予め既知である標
識８の各間隔と先の第５図に示した原理に基づく認識標
識の座標Ｍの検出とに基づいて当該移動体１の前記誘導
起点標識８０からの随時の現在位置座標Ｙを知るとする
。

因みに、上記２２０のルーチンは、通常の経路途上での
走行停止に関するルーチンであり、この場合ＣＰＵＩ２
は、こうして知ることのできる当該移動体１の現在位置
座標Ｙが行き先座標Ｙｃに到達したことを判断した時点
で（第２図ステップ２２２）同移動体１を停止せしめる
（第２図ステップ２２３）。以下は上記２１０のルーチ
ンに関しての誘導手順である。

■　上記前進走行（第２図ステップ２１））に際して上
述の態様で知る当該移動体１の現在位置座標Ｙと上記限
界位置座標Ｙｏとを逐次対比しながら前述した標識認識
に基づき同走行を続行せしめ、この現在位置座標Ｙが第
１図（ｂ）に示す如く限界位置座標Ｙｏに到達したとぎ
この旨刊断して（第２図ステップ２１２）、同移動体１
を一時停止せしめろとともに、前述したモータＭｎ　ｒ
　Ｍｔに対する速度指令Ｖｒｔ。

Ｖｔ、を例えば相反する符号をもって与えるなどしてこ
れを略１８０”旋回せしめる（第２図ステップ２１３）
。なおこの旋回に際しては、上記認識領域Ｑに鑑みて少
なくとも同移動体１後方の既に認識した標識が再認識で
きる角度であればよく、あとは本来の＃ｉ識認識に基づ
く操舵機能によって十分にこの姿勢を補正することがで
きる。

■　その後、第１図（Ｃ１に示−す態様で同移動体１を
後進走行せしめるとともに（第２図ステップ２１４）、
今後はその現在位置座標Ｙ（この場合のこの値も標Ｒ８
に関する座標Ｍの見方が逆になるだけで同様の手法によ
り継続して知ることができる）と行き先座標Ｙｃとを逐
次対比し、これが第１図（ｄ）に示す如く一致する位置
に至った旨判断したとき（第２図ステップ２１５）同移
動体１を停止せしめる（第２図ステップ２１６）。

以上の態様で移動体１０走行を制御することにより、本
来の標ａ認識に基づ（誘導機能のみで、通常は該標識認
識による誘導が不能とされた区域についても有効にこれ
を誘導することができる。

なお、上述した実施例においては、限界位置座標Ｙｏが
既知であるとしてこれを予め経路メモリ１５に設定登録
するようにしたか、該座標Ｙ。

については、移動体１の前進走行に伴なうその都度の標
識認識状況に応じてこれ自身（正確にはＣＰＵ１２自身
）に随時検知させるようにすることもできろ。すなわち
この場合、ある１つ目の標識が認識されて後２つ目の標
識も同時に認識されてよい十分な距離たけ走行したにも
かかわらす、この２つ目の標識が認識されなかった等の
条件が満たされろ位置の座標を同限界位置座標Ｙｏとし
、第２図に示したプログラムについても、こうした条件
が満たされたもののすなわち該限界位置座標Ｙｏに達し
たものの未だ行き先座標Ｙｃには到達していないとぎ先
のステップ２１３（一時停止および１８０″旋回）に移
り、同条件が満たされる以前にすなわち該限界位置座標
Ｙｏに達する以前に行き先座標Ｙｃに到達したとき先の
ステップ２２３（停止）に移るといったプログラムに変
更すれはよい。

また同実施例では、標識８として再帰反射性を有するガ
ラス玉を使用しているが、この力゛ラス玉に代えてコー
ナーキューブプリズム、ｈ　ｈ−ｂ反射性を有する所定
形状の粘着テープ、ガードレール等に使用されている光
反射器等を使用してもよい。かかる標識を使用する場合
、それらに所定の形状をもたせれば画像上における他物
体との識別がより容易となる。

また標識８としてＬＥＤ、Ｘ球、蛍光灯等の発光体を使
用することも可能であり、この場合上記投光器７は不要
となる。なお特定の波長の光を発光する発光体を標識と
して使用すれは、視覚手段側に該特定波長の光のみを通
すフィルタを設けることにより外乱を除去することがで
きる。また、発光体を所定周期で点滅させ、視覚手段側
で上記点滅の周期を利用した画像処理を施すようにすれ
ば、やはり外乱を除去することかできる。

要するに標識８としては、視覚手段が他物体と区別でき
るものであれは種々のものを適用でき、移動体１０走行
環境に最適なものを選択使用すれはよい。

さらに上記実施例では、視覚手段としてテレビカメラ６
を使用しているが、上記標識８として発光体を使用する
場合には２次元半導体装置検出器（ポジションセンサ）
を視覚手段として用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる無人移動体の誘導方法の一実
施例を示す平面図、第２図は同実施例方法を実行するに
あたってのプログラム例を示すフローチャート、第３図
および第４図は各々本発明の方法によって訪導される無
人移動体の一例を概念的に示した側面図および平面図、
第５図はカメラのイメージ面における座標と路面におけ
る座標との幾例的関係を示した図、第６図は移動体の偏
位と偏角を求める場合の説明図、第７図は本発明を実施
する場合に適用される誘導装置の一例を示したブロック
図、第８図は速匣指令信号を作成するための系を例示し
た図、第９図は第８図に示す値にの変化態様を示したグ
ラフ、第１０図は基準走路に対する移動体の誘導態様を
例示した概念図である。 １・・・無人移動体、４Ｒ，４Ｌ・・・駆動輪、６・・
・ＩＴＶカメラ、７・・・投光器、８・・・標識、１２
・・・ＣＰＵ、１３・・・Ａ／Ｄ変換器、１４・・・フ
レームメモリ、１５・・・経路メモリ、Ｗ・・・壁。 出願人代理人　　木　村　高　久 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）予設定基準経路に沿って間欠的に配設した標識を
   無人移動体にその前方にて認識させつつ同無人移動体を
   前記基準経路に沿って誘導する無人移動体の誘導方法に
   おいて、 前記無人移動体の前方への走行に伴なう前記標識の所要
   の認識に基づき同無人移動体の予め指定された目標位置
   手前の所定の位置で同無人移動体を少なくともその後方
   の既に認識した標識が再認識できる角度まで旋回させ、
   その後、同無人移動体を後進走行させてこれら標識を同
   進行方向の後方で認識させつつ前記指定された目標位置
   まで誘導する ことを特徴とする無人移動体の誘導方法。
2. （２）前記予め指定された目標位置は、前記無人移動体
   の前方からでは前記標識の認識が不能な位置であり、前
   記目標位置手前の所定の位置は、同前方からの前記標識
   の認識に基づいて前記無人移動体を誘導できる限界の位
   置である特許請求の範囲第（１）項記載の無人移動体の
   誘導方法。