JPS63273915A - 走行コ−ス作成装置 - 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】 〔概　　要〕 従来の無人車等に搭載される走行コース作成装置は、出
発地点と目標地点が与えられると、出発地点から目標地
点までの領域にある障害物を認識し、それらの各障害物
を回避する経路を見い出しながら目標地点までの走行コ
ースを作成している。

また、上記走行コースはマニピユレータにより目標物を
把持して移動させる作業を行う無人車においては、マニ
ピユレータにより目標物を把持できる地点までの走行コ
ースとなる。この走行コース作成において、目標物の近
傍に障害物がある場合、従来の走行コース作成装置では
目標物把持地点まで移動するための明確な経路生成方法
が無く、目種物把持地点までの走行コースを作成できな
い場合があった。

本発明は、目標物の近傍に障害物が在っても、正確な目
標物把持地点までの走行コースを作成可能な走行コース
作成装置を提供することを目的とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、無人車に係り、特に把持機能を有する無人車
の走行経路を生成する装置に関する。

〔従　来　技　術〕

原子カプラントでの遠隔作業や工場、病院内での無人順
送などの用途に搬送ロボフトが用いられている。このよ
うな搬送ロボットすなわち無人車は、走行コース作成装
置を内蔵し、その走行コース作成装置により通行可能で
あるかどうかを判別している。

走行コース作成装置は、例えば線路探索法により走行コ
ースを決定している。

線路探索法においては、出発地点と目標地点を端点とす
る、障害物と交わらない複数の経路を探索し、その見い
出した複数の経路の中での最短距離の経路を実際の走行
コースとしている。

通常、その経路は、複数のノードから成っており、ノー
ドを起点として走行方向が変化する。線路探索法を概略
的に説明すると、あるノードを展開する際に、まず目標
点（不図示）までの直線経路が作成できない場合、まず
目標点の方向にある障害物を捜し、最もそのノードの近
くにある障害物の両側を回避する路を求め、これが更に
他の障害物に妨げられれば、これらを回避する路を求め
るという手順を繰返し、最後に回避すべき障害物が無く
なった時点で残った回避路を子ノードとするものである
。

ここで、従来の走行コース作成装置のノードの求め方を
、第１３図を参照しながら説明する。

同図において、斜線領域Ｄ１、Ｄ２は障害物を示してお
りｌは、出発点を示すノードである。ノードＩの子ノー
ドＰ１を決定する場合、障害物Ｄ１の頂点を中心として
半径ｒの円ＣＩを描き、その円ＣＩに対する接線を引く
、そして、円Ｃ１の接点からｒの距離だけ行き過ぎた点
を次の子ノードの候補Ｐ１とする。

これは、無人車（不図示）の形状を半径ｒの円で近似し
、無人車と障害物Ｄ１の接触箇所を円Ｃ１の円周と仮定
している。すなわち、障害物Ｄ１と円ＣＩの和集合領域
を障害物領域とみなす、そしてノードＰ１は無人車が一
旦停止した後、直線走行または回転により次のノードま
たは目標点まで移動する位置であり、無人車の回転中心
位置である。このノードＰ１の近傍には障害物Ｄ２があ
り、無人車が出発点■からノードＰ１までの経路Ｒ１を
走行した場合障害物Ｄ２により走行不可能となるかどう
かは、障害物Ｄ２の頂点を中心とした半径ｒの円Ｃ２内
を経路Ｒ＋が通過するかどうかにより判別する。同図に
おいては、経路ＲＩは円Ｃ２内を通過しないので、経路
Ｒ１は無人車の走行可能な経路であると判別され、ノー
ドＰ＋が子ノードとなる。

〔発明が解決しよ、うとする問題点〕

ところが、上述したように従来の走行コース作成装置は
現在位置と目標地点を結ぶ直線経路上に障害物領域があ
った場合、その障害物領域との接点から距Ｍｒだけ離れ
た点を、次のノードとしている。このため、把持機能を
有する無人車の走行コースを作成する場合、以下のよう
な問題が生じていた。

すなわち、把持機能を有する無人車においては、目標地
点が目標物（把持する物体）を把持する地点となり、目
標物が障害物の近傍に存在する場合従来の走行コース作
成装置では適切な走行コースを作成できない場合があり
、問題となっていた。

そのような具体例を第１４図に示−す。第１４図におい
て目標物Ｍ３の近傍には障害物ｄ３があり、そのため障
害物領域Ｄ３が存在する。この時、目標物Ｍ３は、障害
物領域Ｄ３内に在る。また無人車の目標地点は予め目標
物Ｍ３を把持可能な地点Ｇ３と設定されている。

この場合、従来の走行コース作成装置は、子ノードＰＪ
から目標地点Ｇ３までの直径経路Ｌ２は障害物領域Ｄ３
を通ると判別し、前述した方法により障害物領域Ｄ３に
対し接線を引き、その接線の延長線上に子ノードＰ□１
を求める（経路Ｒ２の生成）。そして次に子ノードＰ　
Ｊ＋＋から目標地点Ｇ３までの障害物に妨害されない直
線経路Ｒ３を求め、全体の走行コースを完成する。

しかしながら、実際に無人車が経路Ｒ３を走行した場合
、目標物Ｍ３と衝突してしまう。このように、従来の走
行コース作成装置により目標物把持地点までの走行コー
スを作成した場合、実際には走行できない経路が作成さ
れてしまうという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、目標物が障害物の
近傍にある場合にも正しい走行経路を作成できる走行コ
ース作成装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の機能ブロック図である。

１は例えばテレビカメラ等で撮像して得た画像データか
ら目標物及び障害物の位置情報を得る認識手段、２は該
認識手段ｌから加わる前記目標物及び障害物の位置情報
、前記目標物及び障害物の位置情報から得られる目標物
から障害物までの距離、無人車の走行に要する幅、無人
車の回転に要する円領域の半径、及び無人車の回転中心
から目標物を把持筒（ｉヒな地点までの長さを基に無人
車が障害物に妨害されずに走行できる走行経路を見い出
し、前記無人車の目標物を把持可能な地点までの走行経
路を作成する作成手段である。

〔作　　　用〕

障害物認識手段１は、テレビカメラ等によって撮像した
画像データから目標物及び障害物を認識する。そして、
その認識した目標物及び障害物の位置情報を求め、作成
手段２に加える。作成手段２は、前記目標物及び障害物
の位置情報、前記目標物及び障害物の位置情報から得ら
れる目標物と障害物間の距離、無人車の走行に要する幅
、無人車の回転に要する円領域の半径、無人車の回転中
心から目標物を把持可能な地点までの長さを基に、無人
車が目標物を把持可能な地点までの走行コースを作成す
る。尚、作成手段２は、目標物から障害物までの距離が
前記円領域の半径と前記無人車の回転中心から目標物を
把持可能な地点までの区さに゛よって定まる一定の距離
内に在ると判別した場合には、前記障害物に妨害されず
に無人車が移動できる目標物把持可能地点、または前記
目標物把持可能地点までの直線経路が作成可能な地点を
サブコールとし°ζ設定し、出発地点からサブコールま
での走行コースを作成する。そして、サブコールが目標
物把持地点で無い場合には、さらにサブコールから目標
物把持地点までの経路を作成する。

このように、目標物から障害物までの距離が予め定めら
れた一定の距離内にある場合にはサブコールを設定し、
出発地点からそのサブコールまでの走行コースを作成す
る４とにより目標物把持地点までの走行コースを作成す
るようにしたので、目標物の近傍に障害物が在って目標
物把持地点までの経路が複雑な場合でも目標物把持地点
までの走行経路を正確に作成することができる。

〔実　　施　　例〕

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明を通用した無軌道無人車のシステム構成
図、第３図は第２図をさらに詳細に表したシステム構成
図である。

統括コントローラ１０は本発明の実施例の無軌道無人車
の全体の動作制御や走行コース設定を行うものであり、
第３図（ｂ）に示すようにプロセッサ１０−１、シリア
ル入出力（３１０）１０−２〜１０−６、パラレル入出
力（ＰＩＯ）１０−７より成る０図示しないが、プロセ
ッサ１０−１は内部にマイクロプロセッサユニッ、）Ｍ
ＰＵ、上述の制御や他の処理を行うためのプログラムを
記憶するリード・オンリメモリ　（ＲＯＭ）　、各種の
処理時にデータを記憶するランダムアクセスメモリ（Ｉ
？ＡＭ）等を有し、これらのＭＰＵ、　ＲＯＭ。

ＲＡＭはパスラインによってＩｆｉＨされている。また
上述のパスラインは５１０１０−２〜１０−６、ＰＩＯ
ＩＯ−７をも共通に接続している０本発明の実施例が動
作を開始した時には統括コントローラｌＯは入力装置か
らのコマンド等の制御情報が加わるのを待つ。統括コン
トローラ１０のＰＩＯＩＯ−７はスイッチユニット１１
の各種スイッチ１１−１〜１１−１１に接続しており、
このスイッチ１１−１〜ｉ　ｉ−ｔ　ｔの接点状態ずな
わぢオン、オフ状態を管理する。スイッチユニット１１
はＧｏスイッチ１１−１、ＲＥＳＥＴスイッチ１１−２
、音声Ｅ／Ｄスイッチ１１−３、赤ボールスイッチ１１
−４、青ボールスイッチ１１−５、黄ボールスイッチ１
１−６、緑ボールスイッチ１１−７、遠ボールスイッチ
１１−８、近ポールスイッヂ１０−９、形状１スイッチ
１１−１０、形状２スイツチＩ　１−１１より成り、各
スイッチ１１−１〜１１−’１１が統括コントローラ１
０のＰＩＯＩＯ−７に接続している。　９’ｌｌえばＧ
Ｏスイッチ１１−１は本実施例の無４ｉ１Ｌ道無人車を
動作を開始させるスイッチであり、このスイッチ１１−
１をオンとすることによって後述する目標物の認識や走
行コースの設定さらにはハンドリング等の動作を開始す
る。スイッチ１１−４〜１１−７は目標物（本発明の実
施例においては各色のボール）の色の指定を入力するス
イッチであり、赤ボールスイッチ１１−４をオンとした
時には目標物を赤ボールとする。遠ボールスイッチ１１
−８、近ボールスイッチ１１−９は目標物の色を指定し
た場合その色のボールが複数存在した時に、遠い方の同
一色のボールを目標物とずべきかあるいは近い方の同一
色のボールを目標物とすべきかをｌｈ示するスイッチで
ある。また形状ｌスイッチ１１−１０、形状２スイツチ
１１−１’　１は例えばボールの大きさや形状等を指示
するスイッチであり、このスイッチ１１−１０．１１−
１１や前述の各種スイッチ１１−４〜１１−９によって
多数のボールが存在する時にもその内の１個を指定する
ことができる。さらにＲＥＳＥＴスイッチ１１−２は本
装置のリセット信号であり、このスイッチをオンとする
ことによって、動作中であるならば動作を停止するとと
もに各スイッチ入力の再設定（入力）も可能とする。ま
た音声Ｅ／Ｄスイッチ１１−３は後述する音声入力を有
効とするかの選択スイッチである。統括コントローラ１
０が動作を開ｋｌｊｃＧｏスイッチ１１−１がオンとな
った）した後に上述の各種スイッチ１１−４〜１１−１
１をオンとすると、統括コントローラ１０は画像処理ユ
ニット１２に対し、目標物の認識動作を開始させる。

画像処理ユニット１２はカメラ１２−Ｌカメラコントロ
ーラ１２−２、カラーデコーダ１２−３、！ｉ＠処理装
置１２−４さらにカメラテイルタ１２−５、カメラティ
ルタードライバ１２−６より成る。カメラ１２−１はカ
メラティルタ１２−５に設置され′ζおり、目標物を撮
像するように統括コントローラ１０は目標物の認識動作
の開始前にカメラティルクードライバ１２−６を介して
、カメラティルタ１２−５を制御し、目標物がカメラの
撮像範囲内に入るようにする。

一方、カメラ１２−１の＠像データはカメラコントロー
ラ１２−２に加わっ°ζおり、例えばカメラ１２−１で
得られた画像データはカメラコントローラ１２−２によ
って多値のデジタル画像データに変換される。そして、
デジタル画像データはカラーデコーダ１２−３でデコー
ドされ画像処理袋ｗｔ１２−４に加わる０画像処理装置
１２−４には前述したようにデコードされたデジタル画
像データが加わるが、統括コントローラ１０からの目標
物認識要求が加わった時のみデコードされたデジタル画
１象デークを内部の画像メモリに取込む。

本発明の実施例においては４色のボールの内の１色のボ
ールがｌＦ１示されるので、画像処理装置１２−４は指
示されボー、ルの色に対応して各色の画像データの内か
ら１色のｉｉｔ！データを選択する。一般的に無ｇＬ道
無人車が移動する移動範囲内には例えば工場内には様々
な光を発生する処理があり、この光を受けることによっ
て、画像データのレベルが異なる０本発明の実施例にお
いては、図示しないがカメラ１２−１が撮像する範囲を
ライトが照射するようになっており、この外部の光によ
る誤動作を防止するため、カメラ１２−１によって撮像
したデータを２回にねたっ°ζ取り込む。そして、この
２回の画像データのレベルが一致していた時に、その画
像データが正常であるとして、目種物認識処理を行う。

さらに本発明の実施例においてはカラーデータを用いて
目標物の認識処理を行う。白黒データを用い゛ζ認識処
理を行う場合には遠方の画像と近傍の画像はその明るさ
が異なるため、例えばカメラの近傍しか認識することが
できないが、本発明では、カラーの特定色を用いている
ため、ライトによって得られる近傍と遠方の画像データ
のレベルが異なっていても、目標物がどれであるかを明
確に認識することができる。

画像処理装置１２−４が目標物を認識すると、画像処理
装置１２−４は画像データとその目標物の位置情報をシ
リアルデータに変換して統括コントローラ１０の５ＩＯ
ＩＯ−４を介してプロセッサ１０−１に加える。プロセ
ッサ１０−１は、加えられた目標物の位置情報をＲＡＭ
（不図示）内に記憶する。

前述した動作によって目標物の位置が認識できたので、
次には統括コントローラ１０は画像処理ユニット１２よ
り得られた画（象データから、目標物までの走行コース
の作成を行う。

プロセッサ１０−１は画像処理ユニット１２から５ＩＯ
ＩＯ−４を介して入力した画像データを前記ＲＡＭ内に
記１．ｉ２する。そして、画像データが全て入力すると
前記ＲＡＭ内に記憶されたＰｉｉ像データから特徴抽出
処理等を行い、予め設定された障害物の特徴データとの
比較照合処理により全ての障害物を抽出しそれらの障害
物の位置情報及び形状データを求め、前記ＲＡＭ内に記
憶する。

そして、前述のようにして求められた目標物の位置情報
及び各障害物の位置情報を基に以下に示す処理を行い、
目標物を把持可能な口）ｍｖＡ把持地点までの走行コー
スを作成する。

まず、第５図は、本実施例で用いた無軌道走行ユニット
１３の地上投影面の形状図である。同図において、Ｆ側
が無ＩＩ！ｌＬ′Ｊ！ｉ無人車の前面、Ｂ側が無ｌ１ｉ
ｌＬ３ｊｉ無人車の後面である。また、０は無軌道無人
車が回転する場合の中心点であり、ＸＲＦ、ＸＲＲはそ
れぞれ中心点Ｏから無軌道走行ユニット１３の前面、後
面までの距離、ＹＲは中心点０から無軌道走行ユニット
１３の左右側面までの距離、ＭＨＩ”ＳＭＲＲはそれぞ
れ中心点０から前面の左右端までの距離、後面の左右端
までの距離である。

また、回転中心Ｏから進行方向方位にＦＤＩＳだけ凧１
れた位置ｐ、に目標物が在る場合、無軌道無人車に搭載
されたマニピュレータ１４−２は、目標物を把持するこ
とが可能となる。したがって、無軌道走行ユニット１３
の回転中心０が目標物からＦＤＩＳＯ距離だけ離れた位
置まで移動すれば、無軌道走行ユニット１３はマニピュ
レータ１４−２により目標物を把持できる。

次に、統括コントローラ１０により行なわれる第５図に
示す地上１面形状を持つ無軌道走行ユニット１３の目標
物把持地点までの走行コースの作成動作につい゛ζ第１
２図のフローチャートを参照しながら説明する。尚、併
せて第６図乃至第１１図を参照する。

まず、前述したようにして画像処理装置１２−４から統
括コントローラ１０の５ＩＯＩＯ−４を介してプロセッ
サ１０−１に目標物の位置情報が加えられ、統１ｈコン
トローラ１０内のプロセッサ１０−１により全障害物の
位置情報が求められる（処理５ＴＩ）。

次に、無軌道走行ユニット１３の現在の回転中心位′１
１．（出発地点Ｓ）から目標物へ直線を引き、その直線
が障害物領域（ＶＪ書物から一定の距離の範囲の領域）
上に在るかどうかの判別処理ＳＴ２を行い、障害物領域
上に無い場合、その直線を目標物把持地点までの走行経
路と判別し処理ＳＴ５で目標物把持地点を設定する。目
標物把持地点は、第６図に示すように出発地点Ｓから目
標物Ｍへ引いた直線り上の目標物ＭからＦＤＩＳの距離
だけ離れた位置に設定する。

このように、出発地点Ｓまたは、後述する障害物回避地
点（子ノード）から目標物Ｍへ引いた直線り上に障害物
領域が存在しない場合、第６図に示す方法により目標物
把持地点Ｇを設定する。

一方、上記判別処理ＳＴ２で出発地点から目標物へ引い
た直線上に障害物領域が存在すると判別すると、その障
害物領域を形成する障害物を回避する経路及び障害物回
ｆｆ１Ｊ点を設定する処理ＳＴ３を行う。処理ＳＴ３に
より障害物回避地点（子ノード）の設定方法を第７図に
示す。同図に示すように現在のノードＰ１から障害物ｄ
１により生ずる障害物領域ＤＩに対し接線Ｌ１を引き、
その接線Ｌ１を接点ＮｌからＸ　ＲＲの距離だけ延長し
て得られる点を障害物回避地点ｐｉｎ＋　　（子ノード
１）ｉ中１　）の候補に設定する。

尚、障害物領域ＤＩを障害物ｄ１から距離ＹＲの範囲と
したのは、無軌道走行ユニット１３がノードＰ１から子
ノードの候補Ｐ　ｉｆｆ　まで最短距離で走行するため
、子ノードの候補ＰＨ＋＋の位置を接点Ｎ１からＸＲＲ
の距離に設定したのは、子ノードの候補Ｐｉ１１　　の
位置で無軌道走行ユニット１３が回転しても障害物ｄ１
に接触しないようにするためである。

この時、ノードＰ、から子ノーｌ’　Ｐ　＋＋ｔ　　の
候補までの直線が他の障害物領域上に無い場合には、子
ノードの１戻補Ｐ　ｆｌ　　を真の子ノードＰ　ｉｆｆ
　とする。

次に、処理ＳＴ４で回避する障害物と目標物との距離が
（ＦＤ　Ｉ　Ｓ＋ＭＲＦ）の範囲内にあるかどうかを稠
べ、範囲内になければその子ノードは適切であると判別
して、再び処理Ｓ　Ｔ　２〜ＳＴ５を繰り返す。

従って、目標物までの直線経路が見つかるまで、処理Ｓ
Ｔ２〜ＳＴ５を繰り返し行い、障害物を回避するための
子ノードｐｉ＋Ｉ　　ｌ　　ｐｉ＋ｚ　＋　　・・・・
を順次設定しながら、出発地点から目標物把持地点まで
の走行コースを作成する。

一方、上記処理ＳＴ４で、回避する障害物と目標物との
距離が（ＦＤＩＳ＋ＭＲＦ）以内であった場合、処理Ｓ
Ｔ６でサブコールを設定する。

サブコールを設定する理由は、回避する障害物と目標物
との距離が（ＦＤＩＳ＋ＭＲＦ）以内となった場合、第
７図に示す方法だけでは目標物心持地点までの経路を作
成できない場合があるからである。

そのような実例を第８図に示す。

第８図においては、目標物Ｍが近傍の障害物ｄａ、ｄ５
．ｄａの何れに対しても（ＦＤＩＳ＋ＭＲＦ）の距離内
にある。

このような場合、前記処理ＳＴ２〜Ｓ　Ｔ　４を行うと
、まず出発地点Ｓから目標物への直線経路は障害物領域
Ｄ４、Ｄ６により妨害されるので、障害物ｄ４を回避す
るために子ノードＰ４を設定する０次に、子ノードＰ４
から目標物Ｍへの直線経路は障害物領域Ｄ４．Ｄ５に妨
害されるので、さらに障害物ｄ５を回避するために子ノ
ードＰ５を設定する。しかし、子ノードＰ５から目標物
Ｍへの直線経路は再び障害物領域Ｄ５．Ｄａにより妨害
される。以下、説明は省略するが以後同様にして、処理
ＳＴ２〜ＳＴ４が永久に繰り返され、目標物把持地点は
求められない。

このように目標物と障害物の距離が（１”Ｄｉｓ＋ＭＲ
Ｆ）の範囲内にあって、処理ＳＴ２〜ＳＴ４が何回も繰
り返され経路が目標物に対し収束しないと判別した場合
には（処理５Ｔ４）、処理ＳＴ６でサブコールを設定す
る。

以下第９図〜第１１図を参照しながら処理ＳＴ６による
サブコールの設定方法を説明する。

まず、目標物が障害物領域内にない場合、第９図に示す
方法によりサブコールを設定する。すなわち、障害物ｄ
７に対してＹＲの距離内にある障害物領域Ｄ７及び障害
物ｄ７に対してＭＲＦの距離内にある領域Ｅ７を設定し
、目標物Ｍから障害物Ｄ７の両側に接線Ｌ７、Ｌ７’を
引（。

そして、接線Ｌ７、Ｌ７’と領域Ｅの外周との交点をサ
ブコールの候補ＳＧ？、ＳＧｔ’に設定する。この目標
物Ｍとサブコールの候補ＳＧ？、ＳＧｖ’とを結ぶ２つ
の接線Ｌ７、Ｌ？’は障害物ｄ７に妨害されずに無軌道
走行ユニッ）１３が目標物把持地点Ｇ７、Ｇ？’まで走
行できる経路である。

一方、目標物が障害物領域内に在る場合、第１０図に示
す方法によりサブコールを設定する。

すなわち、目標物Ｍの中心と障害物ｄｅの中心を通る直
線Ｌ８を設定し、次にその直線Ｌ８に垂直で目標物Ｍの
中心を通る直線Ｌ９を設定する。

そして、直線Ｌｓ上の目標物Ｍの中心からＦＤＩＳの距
離にある点５ｅａＳＳＧｅ　’をサブコールの候補とす
る。

さらに、目標物Ｍが障害物領域ＤＢ内に在る場合、第１
１図に示す方法により、無軌道走行ユニット１３の目標
物把持地点の方位の範囲を躍定した。

すなわち、障害物ｄ８と目標物Ｍに対して第１０図と同
様にし°ζ２つの直線ＬｌｌＳＬ９を設定し、目標物把
持地点は直線Ｌ９の方位へから時計回りに方位Ａ′まで
の範囲の方位になければならないとした。無軌道走行ユ
ニット１３が方位Ａから方位へ′の範囲内で目標物把持
地点まで目標物に接近すれば無Ｊｉｌｔ道走行ユニット
１３は、障害物ｄｏに妨害されることはないからである
。

上記第１０図と第１１図に示す方法を、第８図のケース
に適用するとサブコールの１徒補はＳＧｓ、ＳＧａ’と
なる。すなわち第１０図に示す方法により目標物Ｍと障
害物ｄ４の位置関係によりサブコールの候補Ｓ　Ｇ　ａ
、ＳＧａ’が、目標物Ｍと障害物ｄ５の位置関係により
サブコールの候補Ｓ０５、ＳＧｓ’が目標物Ｍと障害物
ｄ６の位置関係によりサブコールの候補ＳＧａ、Ｓｅａ
　’が設定されるが、第１１図に示す方法を通用するこ
とにより、ＳＧａとＳＧｅ’が全て障害物ｄ４、ｄ５、
ｄ６に対するサブコールの方位の範囲を満足しζいると
判別される。

次に、以上のようにしてサブコールの候補を求めた後、
そのサブコールの候補の中で、他の障害物との距離がＭ
ＲＦより大さくかつ出発地点に最も近い点をサブコール
に設定する（第８図の場合、サブコールはＳＧａとなる
）。

上記処理ＳＴ６により、サブコールを設定すると、次に
処理ＳＴ７で出発地点からサブコールまで障害物領域に
妨害されない直線経路を引けるかどうか判別し、引けた
場合には処理ＳＴ９で、サブコールから目標物把持地点
までの経路を生成する。

処理ＳＴ９を説明すると、目標物が障害物領域内に在る
場合には、サブコールを目標物把持地点とする（第１０
図参照）。また、目標物が障害物領域内にない場合には
、サブコールから目標物に対して直線を引き、その直線
上の目標物からＦＤＩＳの距離だけ離れた点を目標物把
持地点とする（第９図参照）。

一方、処理ＳＴ７で出発地点からサブコールに引いた直
線経路上に障害物領域が存在する場合には、その障害物
領域を回避するための障害物回避地点（子ノード）を前
記処理ＳＴ３と同様にして設定する。そして、次に処理
ＳＴ７でその設定した子ノードから目標物まで引いた直
線経路上に障害物領域が存在しないかどうか判別し、障
害物領域が存在しなければ前記処理ＳＴ９により目標物
把持地点を設定し、障害物領域が存在すれば前記処理Ｓ
Ｔ８でその障害物領域を回避するための障害物回避地点
（子ノード）を設定し、再び処理ＳＴ７を行う。

このように処理ＳＴ７〜ＳＴ９により、出発地点から目
標物把持地点までの走行経路が作成される。

第・８図に示す例では、出発地点ＳからノードＰ４まで
の経路及びノードＰ４からサブコール５ｅａ（目標物把
持地点５ｅｔ）までの経路が作成される。

以上のような処理によって、出発地点から目標物把持地
点までの走行コース（すなわち軌道）が決定される。

前述の方式は、回転と直線走行を考慮したコース決定方
法であるが、この他にも最短走行距離や最短走行時間の
コースを求めることも可能である。

例えば、障害物を回避するコースの全てを求め（複数ノ
ードがある場合にはそのコースの全てを求める）、そし
てそのコース中から走行距離が最小となるコースを決定
する。また、回転等に多（の時間を有する場合には、直
線走行の時間と回転に要する時間との和を求め、その最
小値を得るコースを最短走行時間のコースと決定する。

統括コントローラ１０によって前述のような走行コース
決定がなされた後は統括コントローラ１０はその決定し
た走行コースのデータを無軌道走行ユニット１３に送出
する。無軌道走行ユニット１３はＧＬＶコントローラ１
３−１を有し、無！を道走行ユニット１３はこのＧＬＶ
コン！・ローラ１３−１の制御によって動作する。

ＧＬＶコントローラ１３−１は統１′＆コントローラ１
０と同様の構成であり、プロセッサ１３−３−５、シリ
アル入出力（ＳＩＯ）１３−３−１、パラレル入出力（
ＰＩＯ）１３−３−２〜１３−３−４より成り、これら
は同様に図示しないバスによって接続されている。プロ
セッサ１３−３−５は内部にマイクロプロセッサユニッ
トＭＰＵ。

無ｌｌ１ＩＬ′ｉｉ走行ユニット１３を構成する各装置
の制御プログラムを記憶するリードオンリメモリ　（Ｒ
ＯＭ）、各種の処理時にデータを記憶するランダムアク
セスメモリ　（ＲＡＭ）等を有し、これらのＭＰＵ、、
ＲＯＭ、ＲＡＭ５ＳＩＯ１３−３−１、Ｐ４Ｏ１０−３
−２〜１３−３−４はパスラインによって直通して接続
されている。前述の統括コントローラ１０から走行コー
スデータがＧＬＶコンＩ・ローラ１３−１に加わると、
５１０１３−３−１を介してプロセッサ１３−３−５に
取込まれ、その走行コースデータに対応した走行の制御
をプロセンサ１３−３−５が行う、まず、無軌道走行ユ
ニット１３を第１番目のノードに対して必要な走行の方
向と距離分駆動する制御を行う。無軌道走行ユニット１
３はＰ　１０１３−３−２を介してＤ／Ａコンバーク１
３−２にモータのドライブデータを出力する。このドラ
イブデータはデジタル信号であり、Ｄ／Ａコンバータ１
３−２によってアナログ信号に変換され、さらにアナロ
グスイッチ１３−３を介してドライブコントローラ１３
−４に加わる。ドライブコントローラ１３−４はモータ
（Ｌ）１３−１３、モータ（Ｒ）１３−１４を駆動する
回路である。このモータ１３−１３．１３−１４にはそ
れぞれ（図示しない）重輪が機械的に接続されておりモ
ータの回転により車輪が回転する。本発明の実施例にお
いては左右に設けた車輪を同方向に回転させた場合、無
軌道走行ユニット１３は前進や後退を行い、左右の車輪
をそれぞれ逆方向に回転させた場合無軌道走行ユニット
１３は回転を行う、尚、この回転における中心軸は前述
の走行コース作成時に求められた走行ユニットの重心位
置である。

Ｄ／Ａコンバーク１３二２は左右の車輪を回転させるた
めの２個のアナ旧グ信号を発生ずるように２チャンネル
分設けられている。すなわちＤ／Δコンバータ１３−２
には右用と左用の車輪を回転すべき制御データが独立し
°ζ加わって、それぞれ独立したアナログ信号を出力す
る。

本発明の実施例においてはジョイスティック１３−５の
操作によっても本体装置を移動させることができる様に
ジョイスティック１３−５の操作の情報を演算回路１３
−６に加え、その情報からモータを制御するアナログ信
号をドライブコントローラ１３−４に入力する。Ｄ／Ａ
コンバータ１３−２の出力を選択するか演算回路１３−
６の出力を選択するかを制御する信号はＰＩＯ１３−３
−２から出力されており、アナログスイッチ１３−３に
正の制御信号が加わった時にはＤ／Ａコンバータの出力
を選択してドライブコントｌコーラ１３−４に出力し、
インバータ１３−７を介して負出力がインバートされて
アナログスイッチ１３−８に正信号として加わった時に
は演算回路１３−６から出力されたアナログ制御信号は
アナログスイッチ１３−８を介してドライブコントロー
ラ１３−４に加わる。尚自動による移動かあるいはジョ
イスティックによる操作による移動かの選択信号はプロ
セッサＰＩＯ１３−３−２から出力されこれは無ｉ！ｉ
ｌｔ道走行ユニット１３が有する自動／手動切換スイッ
チ１３−９のオン・オフ状態で切換えられる。自動／手
動切換スイッチ１３−９のオン・オフ信号がＰＩＯ１３
−３−４を介してプロセッサ１３−３−５に加わること
により、この制御信号が目的のアナログスイッチ１３−
３．１３−８をオン、オフする。また本発明の実施例に
おいては走行スタート、ストップ、さらにはブレーキ等
も手動で行えるようになっており、これはスタートスイ
ッチ１３−１０、ストップスイッチ１３−１１、ブレー
キスイッチ１３−１２のオン・オフ状態がＰＩＯ１３−
３−４を介し、てプロセッサ１３−３−５に加わること
によってなされる。またドライブコントローラ１３−４
は駆動開始を制御する制御端子を有しており、ＧＬＶコ
ントローラ１３−１からの出力（ＰＩＯ１３−３−２を
介して）と、演算回路１３−６と、ブレーキ１３−２０
の駆動信号がインバータ１３−２１を介して反転した信
号とがオアゲート１３−２２を介して制御端子に加えら
れており、ブレーキをかけた時に駆動の停止をして目的
位置に到達した時のドライブを停止している。

前述した動作によってモータ１３−１３．１３−１４が
回転するかドライブコントローラ１３−１４には車輪と
同様にモータ１３−１３．１３−１４と機械的に接続し
たタコジェネ（Ｌ）１３−１５、タコジェネ（Ｒ）１３
−１６の出力が加わる。このタコジェネ１３−１５．１
３−１６の出力は回転に比例したアナログ信号であり、
ドライブコントローラ１３−４は車輪を定速回転させる
ようにすなわちタコジェネ１３−１５．１３−１６の出
力が一定となるようにモータ１３−１３．１３−１４を
制御する。この制御によって車輪は目的とする回転数で
回転し、その結果として走行ユニット１３を一定速度で
移動させる。

一般的に車輪はたとえば床との間でスリップすることが
あり、このスリップによって移動誤差が増大する。この
移動誤差を少なくするため、本発明の実施例においては
移動量を計測するための２個のエンコーダ（計測輪（Ｌ
）エンコーダ１３−１７、計測輪（Ｒ）エンコーダ１３
−１８）を有している。このエンコーダ１３−１７．１
３−。

１８は例えば左右の車輪の近傍に設けられた計測輪に機
械的に接続しており、計測輪の回転を求める。エンコー
ダ１３−１７．１３−１８は特定の回転角度で１個のパ
ルスを出力するとともにその回転方向をも表す信号を出
力する。このパルスと回転方向の信号はカウンタ１３−
１９に加わり、各エンコーダから出力されるパルスの数
をカウントする。尚、カウンタ１３−１９はアップダウ
ンカウンタであり、回転方向の信号はこのアンプダウン
カウンタのアンプダウン制御端子に加わっており、例え
ば逆回転時にはダウンカウントし、正回転の時にアンプ
カウントするので、このカウント値で精度よ（各車輪の
回転による走行距離が求められる。このカウンタ１３−
１９の出力はＰＩ０１３−３−３を介してプロセッサ１
３−３−５に加わり、プロセッサ１３−３−５はこの値
から本体の走行距離や、回転における現在の方向を求め
る。

前述した動作によって、統括コントローラ１０から加わ
った走行コースに従った移動を行う無軌道走行ユニット
°１３は移動量等を計測するため計測輪を有し、この計
測輪で高精度の移動データを得ているが、遠距離移動し
た場合には誤差が大となる。このため、特定の移動を行
った後、例えば目的の位置に達した時に再度前述の画像
処理ユニット１２からの目標物の認識を行い、その走行
誤差における補正を行う。

前述の走行においてばあ（までも本体装置の重心位置（
回転中心）の移動量で計算を行っているが、マニピュレ
ータ１４−２で目標物を持ち上げる時には・マニピュレ
ータ１４−２の位置を中心軸として計算を行う。すなわ
ちマニピュレータ１４−２が移動できる範囲は限定され
ているので、走行誤差による位置ずれ等で目標物がマニ
ピュレータの可動範囲外にある時は無軌道走行による位
置修正によりマニピュレータ１４−２の中心軸を移動さ
せるように本体を制御する。この制御によって、例えば
走行の誤差が発生していても、マニピュレータ１４−２
の移動で目標物を持ち上げることができる。

マニピュレータユニット１４　ハ統括コントローラ１０
と５ＩＯＩＯ−２を介して接続している。

前述した走行コースに基づいて無軌道走行ユニソｌ−１
３が目標物把持地点まで移動し停止した時に統括コント
ローラ１０から３１０１０−２を介して持ち上げ制御信
号が加わるともに、マニピュレータ１４−２の移動を制
御する信号が加わり、マニピュレータエ４−２を駆動す
る。マニピュレータユニット１４はマニビュコントロー
ラ１４−１とマニピュレータ１４−２、把持センサ１４
−３より成っている。マニピュコントローラ１４−１に
は前述の５ＩＯＩＯ−２を介してプロセッサ１０−１よ
り出力された信号が加わっており、この制御信号によっ
てマニピュレータ１４−２を駆動する。そして、この制
御によってマニピュレータ１４−２が動作し、目標物を
持ち上げる。マニピュレータユニット１４の把持センサ
１４−３は目標物を持ち上げたか否かを検出するセンサ
であり、持ぢ上げた時には目標物を検出したとしてＰＩ
ＯＩＯ−７を介してプロセッサ１０−１に出力する。位
置の誤差によって目標物を持ち上げられなかった時には
マニピュレータ１４−２を持ち上げる制御信号を加えた
時にもかかわらす把持センサ１４−３から検出信号が加
わらないので、プロセッサ１０−１は再度目標物の位置
を求め、すなわち、位置の補正を行って再度持ち上げの
制御を行う。

以上の動作で、スタート位置から、走行した本体が目標
物把持地点まで到達し、目標物を持ち上げることができ
る。この後は、例えば目標物を移動すべき位置を求め、
前述した走行コース作成と移動の制御によって目的の位
置に目標物を移動させることができる。

本発明の実施例においては、前述した装置の他に第３図
（ｂ）に示すように、音声入カニニット１５を有してい
る。このユニット１５のＲ３−２３２Ｃ受信［１１５−
１は本体に設けられ、マイク１５−２、音声認識装置１
５−３、Ｒ３−２３２Ｃ送信機１５−６は例えば１榮作
者等の近傍に設けられている。そして、深作者の声を記
録し、各色のボールの指示や目標物の前後関係等、前述
したスイッチユニット１１の凍作指示と回線の入力さら
には目標物を移動させる目的の位置等のデータを加える
ことができる。尚、この音声入カニニット１５からのデ
ータが有効となるのは、音声Ｅ／Ｄスイッチ１１−３を
オンとした時である。

以上の動作によって本発明の実施例においては無軌道無
人軍の走行を目標物や目的の位置まで行うことができる
。

次に、本発明の動作をより具体的に説明する。

第４図は本発明の実施例における統括コントローラ１０
とＧＬＶコントローラ１３−１の動作フローチャートで
ある０例えば電源を投入した時に、統括コントローラ１
０とＧＬＶコントローラ１３−１が処理動作を開始する
。

先ず、各コントローラ１０．１３−１は初期設定処理Ｓ
ＣＩ、ＳＮＩを行う、そして、スタート信号入力（目標
物の色等の指示やＧＯスイッチのオン）ＳＣ２が加わる
と、目標位置認識処理ＳＣ３を行う、目標位置認識処理
ＳＣ３は統括コントローラ１０の制御によって画像処理
ユニット１２が行う、この画像処理ユニット１２の目標
位Ｅ、認識が終了すると、目標物の位置情報が統括コン
トローラ１０に加わるので、次には走行コース作成処理
ＳＣ４を行い、走行コースを作成する。そしてその結果
をＧＬＶコントローラ１３−１に送出する処理ＳＣ５を
行い、走行終了受信処理ＳＣ６で終了データが受信され
ることを検出する。

ＧＬＶコントローラは１３−１は初期設定ＳＮ１の後、
走行コース受信処理ＳＮ２を行っており、前述の処理Ｓ
Ｃ５によっ゛ζ走行コースが送信された時にこのデータ
を受信して無軌道走行処理ＳＮ３を行う、無軌道走行ユ
ニット１３はこの情報で目的の位置まで前述の走行動作
を行う。そして走行動作が終了した時には走行終了信号
送出処理ＳＮ４を行い、統括コントローラ１０に終了信
号を送出する。統括コントローラ１０はこの時走行終了
受信処理ＳＣ６を行っており、ＧＬＶコントローラ１３
−１の終了信号の送出よって終了信号が受信でき、次の
ボール（目標物）位置再認識処理ＳＣ７を行う、この再
認識処理ＳＣ７は統括コントローラ１０の制御によって
画像ユニット１２が行う、そして再認識処理ＳＣ７によ
って得られた結果から、現在位置においてマニピュレー
タ１４−２の可動範囲であるかの判別処理Ｓ８を行う。

この判別においてマニピュレータ１４−２の可動範囲で
ない時には、微動走行処理処２理ＳＣ９を行う、この制
御信号はＧＬＶコントローラ１３−１に加わり、ＧＬＶ
コントローラ１３−１は微動走行処理ＳＮ５を行って、
本体装置を微動走行させる。統括コントローラ１０が微
動走行処理ＳＣ９を終了すると再度ボール位置再認識処
理ＳＣ７から処理を繰返す。例えば複数回の前述の繰返
しによってマニピュレータ１４−２の可動範囲内に入っ
た時（判別Ｓ０８がＹ）には、統括コントローラ１０は
マニピュレータユニット１４に対しハンドリング制御処
理５ＣＩＯを行い、マニピュレータ１４−２は目標物、
例えばボールを把む動作を行う。そして、統括コントロ
ーラ１０はマニピュレータ１４−２がボールを把んだか
否かの判別５Ｃ１ｌを行う。この判別は把持センサ１４
−３からの検出信号が加わったか否かを統括コントロー
ラ１０が判別することによっ”ζなされる。この判別に
おいて、把んでいない時（Ｎ）には、位置が正確でない
ために生じたものであるとして、再度ボール位置認識処
理ＳＣ７から繰返ず、この繰返しの時微動走行制御処理
ＳＣ９を実行した時には、ＧＬＶコントローラ１３−１
はその処理に対応した微動走行処理ＳＮ５を行う。

ボールを把んだ場合すなわち、判別５ＣＩＩにおいて、
把んだと判断（Ｙ）した時には、スタート点に帰るため
の処理を行う。

先ず、統括コントローラ１０は画像処理ユニット１２か
ら画像データ（帰り方向の画像）を入力し、帰りコース
の作成処理５Ｃ１２を行う、なお、帰りにおいては目標
物まで到達した経路すなわち行きの軌道の逆を求めるこ
とによって帰りコースとすることも可能である。そして
、求めた帰りコースデータをＧＬＶコントローラ１３−
１に送出し、ＣＬＶコントローラ１３−１は帰りコース
を受信ＳＮ６する。この受信が完了した後、ＧＬＶコン
トローラ１３−１は無軌道走行処理ＳＮ７を行って、例
えば目標物に行くときと逆のｇＬ道でスタート点に戻る
。そして戻った時には走行終了信号を送出ＳＮ８する。

統括コントローラ１０はこの走行終了信号の受信５Ｎ１
３で１回目のスタート信号入力ＳＮ２における目標物の
指示に対する処理を終了するため、ＧＬＶコントローラ
１３−１に動作終了信号を送信５Ｎ１４して再度処理Ｓ
Ｃ２より実行する。尚、処理ＳＣ２は入力処理であり、
オペレータ等がスイッチユニット１１や音声入カニニッ
ト１５等からの入力がなされるまで、待機となる。

一方ＧＬ■コントローラ１３−１も、統括コントローラ
１０からの動作終了信号を受信ＳＮ９すると、全処理を
終了し、再度走行コース受信処理ＳＮ２を行い、統括コ
ントローラ１０からの走行コース受信待ちとなる。そし
て、再度加わった時には前述した動作を繰返す。

尚、本実施例では、無軌道無人車の地上投影面の形状が
長方形なので、長方形近似により障害物間を通行可能で
あるどうか判別しているが、本発明が通用される無軌道
無人車の地上投影面の形状は長方形に限定されることは
ない。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように本発明によれば、目標物の
近傍に障害物が在って目標物把持地点を見い出しに（い
場合には、半日種物把持地点であるサブコールを設定し
、出発地点からそのサブコールまでの走行コースを作成
し、もしサブコールが目標物把持地点と異なる場合には
さらにサブコールから目標物把持地点までの経路を作成
して出発地点から目標物把持地点までの走行コースを作
成するようにしたので、以下のような効果が得られる。

ａ、目標物の近傍に障害物が在っても、正確な目標物把
持地点までの走行コースを作成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の機能ブロック図、 第２図は本発明を通用した無軌道無人車のシステム構成
図、 第３図（ａ）、　（ｂ）は上記無軌道無人車の詳細なシ
ステム構成図、 第４図は本発明の実施例の動作フローチャート、第５図
は無軌道走行ユニット１３の地上投影面の形状を示す図
、 第６図は目標物把持地点の設定方法を示す図、第７図は
障害物回避地点の設定方法を示す図、第８図は目標物が
障害物領域内に在る場合の目標物把持地点を求める例を
示す図、 第９図は目標物と障害物の距離が（ＦＤＩＳ＋ＭＲＦ）
の距ｇｌｔ内でかつ障害物領域内にない場合のサブコー
ル及び目標物把持地点の設定方法を示す図、 第１０図は目標物が障害物領域内に在る場合のサブコー
ル（目標物把持地点）の設定方法を示す図、 第１１図は目標物が障害物領域内に在る場合のサブコー
ルの設定可能な位置の方位を示ず図、第１２図は本発明
の目標物把持地点までの走行コースの作成動作のフロー
チャート、 第１３図は従来の走行コース作成装置における走行経路
作成の方法を示す図、 第１４図は従来の走行コース作成装置では目標物把持地
点までの走行コースを作成できない場合の一例を示す図
、 １・・・認識手段、 ２・・・作成手段。 特許出願人　　株式会社豊田自動５ｉｏａｔ製作所本１
９明の携゛能ブ′ロック図 第１図 第２図 ！ 番将Ｂ月の実権θノの瞭乍フロチャート冨４　図 第５図 目杉陀吻杷持地刈、の放定方２ムを示す図第６図 障害物回避地点、の言現方７本林す図 第７図 サフ゛コ゛−ル屋ひ゛目オ京物オ巴朽坩ボ、の哉定方２
夫を示譬品第　９　（２） 目十票物−ｈｒ　Ｐ！−富物頓ｔを内１ｚある場合ｄサ
フ”Ｉ”／−詭之方；人をホ１図第１０図 第１１図 本発明の目標′Ｉｇ紀持坩点、Ｊ７め走行コース丙伊成
動作鐸すフロ九−ト■ イ疋来の走１行コー人作成゛韻置の之ｔＴ未Ｅ１ビ乍へ
の方シムトネ１図第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）目標物及び障害物の位置情報を得る認識手段と、該
   認識手段から得られる目標物及び障害物の位置情報、前
   記目標物及び障害物の位置情報から得られる目標物から
   障害物迄の距離、無人車の走行に要する幅、無人車の回
   転に要する円領域の半径、及び無人車の回転中心から目
   標物を把持可能な地点までの長さを基に、無人車が障害
   物に妨害されずに走行できる走行経路を見い出し、前記
   無人車の目標物を把持可能な地点までの走行経路を作成
   する作成手段とを有することを特徴とする走行コース作
   成装置。 ２）前記作成手段は、目標物から障害物までの距離が前
   記円領域の半径と前記無人車の回転中心から目標物を把
   持可能な地点までの長さの加算値以内に在ると判別した
   場合には、前記障害物に妨害されずに無人車が移動でき
   る目標物把持地点、または前記目標物把持地点までの直
   線経路が作成可能な地点をサブコールとして設定し、出
   発地点から前記サブコールまでの走行経路を作成するこ
   とにより目標物把持地点までの走行経路を作成すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の走行コース作
   成装置。