TW394882B - Method and system for describing, generating and checking non-wire guidepaths for automatic guided vehicles - Google Patents

Description

經滴部中央標準局員,1.消#合作社印裂 A7 -___ . _B7 ___ 五、發明説明（1 ) 本發明被導向於一種系統與方法，用於控制自動導引 車輛之運動，明確地說，是有關於一種系統與方法，其使 用根據差分X，Y座標之資料庫的預先定義之無線導引路 徑來沿著該導引路徑導引該自動導引車輛。 在習知技藝中，各種系統與方法已被設計來控制自動 或無人駕駛之車輛。一種系統使用地板內之有線導引來迫 使一自動導引車輛（AGV)遵循在地板內一條以上之線路。 此係藉由具有負載差異但已知頻率的小電流之每一線路 而達成。這些線路再被安裝且密封在地板內切開之狹窄且 淺的槽中。由弧線與直線段做成之切開槽係由系統所要的 導引路徑之要求所界定。典型而言，該等弧線與直線段係 以彼此相切而被做成，以使通過一特定路徑所需的操縱力 氣....達到最小。 然後，可調校之傳導感應器被用以控制每一車輛之操 縱/使其會遵循所要之線路（頻率）的輻射電磁場藉由使 用各種頻率來描述導引路徑之不同段，車輛之路徑可藉由 告訴其要遵循的頻率而被控制》 為了要知道何時切換頻率，車輛亦必須知道其在沿著 所要導引路徑上之何處。由於，地板內線路僅提供側向（操 縱）位置資訊給車輛，位置標記被用以更新車輛沿著線路 導引路徑之位置。這些位置標記可以是電磁詢答器、磁 鐵、光學反射器等。在任何情形下，當車輛通過此標記時， 其知道其沿著線路導引路徑之正確位置。這些位置再可 被用以促成或命令車輛來切換頻率、改變速度/方向、停 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝.

*1T

I A7 B7 A、發明説明（2 ) 止、上車、下車與（或）執行一個以上或許多其他可能的命 令。典型而言’在每一特定位置要被執行之特殊操作，不 論是立刻地或延後地，必須被內部的車輛程式（VP)資料庫 的登錄所描述，其再被該位置標記本身直接或間接地定以 位址。 另一種運用AGV之系統為一無線控制系統。在這些系 統中，取代置於地板內之線路者，AGV係沿著一導引路徑 被導引，其具有位置標記與一系統控制器根據該控制器之 —個以上的輸入來管理AGV的運動。這些無線系統因不發 生在地板配置線路之成本而比起線路系統提供有重大的 好處。 屬於Yardley等人之美國專利第5,281，901號與第 5，34 1, 1 3 0號教習一種自動導引車輛控制系統，其向下與 提供導引線路導航與導引以及在中央控制器與每一車輛 間:自動導航與導引及無線通訊二者之現行導引線路系統 相容。此Yardley等人之無線導引模式包含一序列定位於 地:板之參考檩記、數輛無線AG,V與一 AGV中央控制器。該 控制器使用儲存在其記憶體內之導引路徑分佈地圖來追 蹤在系統內每一 AGV之狀態與位置。該中央控制器提供對 系統內每一AGV之雙向無線通訊。每一 AGV被配備一無線 < 導航與導引系統，用於沿著一選擇的導引路徑控制AGV運 動。位置標記在地板內沿著導引路徑之各點被定位。這些 位置標記提供絕對的位置用於修正AGV之預測的目前位 置。 本紙張尺度適用中國國家標準（CRS ) Λ4規桔（2丨0X29?公势) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 丁 、\-° 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 經满部t央標準局員工消t合作社印製 A7 B7 i、發明説明（3 ) 每一 AGV具有一車上控制器，其根據由下一個路徑段 終點所被指定的記號之X，Y座標來計算一導引路徑》此 路徑段出口點之位置資訊由該中央控制器被傳輸至AGV » 該車上電腦首先根據AGV .目前在該路徑段出口之指定記號 的相對前進角來選擇所要執行之導引路徑計算型態。一旦 導引路徑計算型態被選擇，該車上電腦根據所傳輸之出口 點泣置資訊與由軸解碼器、陀螺儀與位置標記所決定之AGV 目前位置來計算一導引路徑。 由於AGV之位置與方向通常不是如原始所規劃與儲存 之在中間點與目的地間的路徑，一新而唯一的導引路徑在 每一次AGV到達一路徑段時被計算。就一路徑段計算一導 引路徑所用的計算參數為該導引路徑之起始角，必須與 AGV之目前方向相切，與該導引路徑之出口角，必須與中 央控制器所供應的出口記號相切。這些專利使用第五階之 多項式以計算沿著AGV所操縱之導引路徑的導引點。 在接收由一管理電腦來之負載運動任務下，中央控制 器選擇一輛AGV，並就所選之AGV安排最適路徑。根據所 安排之路徑與AGV目前之位置，該中央控制器使用所計算 之路徑點透過中央控制器與AGV之雙向通訊，以路徑段控 制提供路徑段。每一路徑段之長度範圍為從一 AGV之長度 4 的分數至大於AGV之長度。 M i c h i g a η 州 Farmington 之 Jervis B. Webb 公司的子 公司Control Engineering公司亦具有一無線AGV控制系 ，統^包含一系統電腦、一序列的參考標籤或位置標記定位 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X29?公犮) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ

經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 __________________ 五、發明説明（4 ) 於地板內以及數輛的無線AGV。該系統電腦用作為一分派 器與系統之交通控制器，並提供對系統內每一 AGV之雙向 無線通訊。每一 AGV被配備一無線導航與導引系統，用於 沿著一選擇的導引路徑控制AGV之運動。位置標記在地板 內沿著導引路徑之各點被定位，並為AGV提供絕對的位置 參考基準。 :雖然Contro 1 Eng i neer i ng公司的糸統類.似於傳統的 .... . 或有線導引的系統，在其導引系統之錯誤修正常規不同之 處在於該錯誤修正係與車上AGV之導引路徑的電腦化模式 所供應的導引路徑資訊比較，而非由感知一導引線路所送 回之資料。 每一 AGV之車上控制器含有一資料庫，其被用以模擬 藉由先前感應地板內之導引線路所達成的功能。此資料庫 包括在地板內之位置標記的定位與每一路徑段在系統中 之終止點的絕對X，Y座標之細節。該資料庫亦包括函數 與位置，就AGV作業將被實施的系統內每一點，以相對於 一路徑點所旅行的距離加以表示。典型的功能包括停車、 操作車上輸送器、與重置釋放命令之類。 此資料庫係在一電腦輔助設計系統上發展，以該等導 引路徑被設計成使得在系統之每一路徑段以相對於相鄰 的路徑段相切而中止。此在導引路徑分布上的限制允許在 導引路徑系統中之每一路徑段可以用其中止點與基本幾 何之絕對X，Y座標加以特徵化。系統中所有路徑段之X， Y座標被儲存在系統中每一 AGV之資料庫中》 ·· .- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規将（ΉΟΧ297公犮） (請先閲讀背面之注意事項孙填寫本頁) 11Τ 經漓部屮央標攀局貞工消费合作社印奴 A7 B7 五、發明説明（5 ) 在作業中，系統電腦傳輸最後目的地命令與路徑釋放 命令至AGV »該最後目的地命令包括一車輛辨識器、一目 的地號碼與一作業》該車輛辨識器含有該命令正被發至之 特定車輛的位址。該目的地號碼為系統中位置有關的號 碼，其可辨識一輸送器、一車隊或一停車位置。一作業指 定車輛所要執行之動作，如按喇叭或車上輸送器的操作之 類。路徑釋放命令被用以控制車輛通過系統中之路徑段。 此路徑定出一串的路徑點標籤，其對該車輛定義出其所要 之路徑的一部分。當路徑釋放被允許，相關的路徑點將車 輛之目前路徑朝向其最後目的地或下一個停止位置延 伸》在AGV到達路徑終點時，該系統控制器將為AGV傳輸 另一個路徑釋放命令。AGV將瞭解命令之接收並前進以商 議此路徑。此過程將繼續至AGV到達其最後目的地，其被 傳輸為該目的地命令之一部分。 (就如上面描述者，該路徑可包含數個路徑段》AGV之 車it電腦運用由資料庫所擷取之絕對X，Y座標來為每一 路徑段使先前設計之導引路徑特徵化。AGV之導引系統將 例常性地檢查及修正AGV之運動，使其沿著導引路徑前 進。在系統中所有路徑段之導引路徑在系統被置於作業前 被定義。因之，其沒有對AGV導航與導_引系統所完成之導 引路徑的選擇或根據由路徑段來之出口記號的導引路徑 之計算。 上面描述的無線系統並非無其缺點。在Yard ley等人 I.， . 之專利所描述的系統運用複雜的第五階多項式用於描述 11紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規輅（210X297公 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-°

A7 A7 經滴部屮夾榣苹局員工消费合作社印製 B7 五、發明说明（6 ) 無線導引路徑。此外，由於Yard 1 ey等人之系統在接收出 口點之位置資訊時，根據該出口點之X，Y座標及出口記 號與車輛實際位置前進以選擇及計算導引路徑’該車輛可 能在其目前位置與（或）定向錯誤夠大時將一「新路徑」計 算成一障礙物。進而言之，由於此系統不僅使用X，γ座 標，亦使用出口記號，很多資訊必須由中央控制器被傳輸 到AGV以沿著一無線路徑來導引其運動。此資訊負荷會限 制一控制器所控制之車輛數，且會造成可靠性問題與（或） 在系統中的廣播困難。 ’ 具有使用絕對X，Y座標之車上控制器的無線系統遭 到需有大量記憶體之需求以容納資料庫所需的資訊。再次 地，由於大量的資訊被需要，由位於遠端的控制器傳輸此 資訊造成與上述Yardley等人之系統相同的問題》 在看到習知技藝的無線系統之缺失下，提供用於控制 自勤導引車輛的改進之系統與方法的需求已發展而成。本 發明藉由提供描述、產生和檢査用於自動導引車輛之無線 導引路徑的方法與裝置來克服上述的習知技藝的缺點 > 其 模擬一地板內有線導引路徑之簡單弧線與直線特點，而亦 能緊緻地足以被托承在車輛上或遠離該車輛之普通系統 控制器上的相當小之資料庫內。 < 因之，本發明之第一目標為要提供一種J女良的系統與 方法用於控制自動導引車輛》 本發明之另一目標為一種系統與方法用於控制自動 導引車輛。其使用車上或車外使用之緊緻資料庫來模擬地 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規核（21.0X29?公犮） (锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、·令

經濟部中夾標準局員工消f合作社印製 Α7 J37 五、發明説明（7 ) 板內之直線與弧線特點。 本發明還有一另一目標為一種系統與方法，其可與導 引路徑描述、產生和檢查一自動車輛之任何型式成介面。 本發明仍有之進一步目標為根據差分測量或計算而 非絕對值使用X，Y座標，以使傳輸至AGV或儲存在資料 庫所需的資訊達到最少。 本發明之一其他目標為要提供一種系統與方法，其具 有啤力以簡單且可靠地檢査導引路徑變異以符合安全、習 慣與業界之標準。 本發明仍有之另一目標為一種系統與方法，具有複式 資料庫，以車上或車外用途來使用一個以上的資料庫，因 而以通訊需求與（或）車輛或資料庫再程式化而言可改進該 系統之彈性。 本發明之其他目標與優點將由描述之進行而成為明 白。 在滿足前述的目標與優點之下，本發明提供自動車輛 無線導引之系統與方法的改良，其中至少一自動導引車輛 之運動沿著包含數個路徑段之導引路徑被控制，其中每一 路徑段包含直線形與曲線形之一，具有起點與終點，每一 點以在路徑點資料庫內之X，Y座標被定出，被系統控制 器控制的運動運用該路徑點資料庫與在該自動導引車輛 上之導航常規。本發明性之系統與方法運用具有差分X，Y 座;標之路徑點資料庫，每一差分X.，γ座標係根據在該導引 路徑一第一路徑點與該第一路徑點下游之一第二路徑點的 一 10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210X297公象） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '、1Τ ,氧· 經滴部中*標準局員工消t合作社印？木 A7 B7 五、發明説明（8 ) X ’ Y座標之差。有關該路徑點資料庫內之差分X，γ座標 的資料被通訊至該至少一自動導引車輛，以促成該至少一 自動導引車輛的導航常規而引導該自動導引車輛沿著每 一路徑段運行。 .丨該系統與方法亦包括一車輛位置資料庫與實際位置 資料庫。該差分X，Y座標位置資料庫含有沿著一路徑段 之距離與對應於該距離在該路徑段上之位置，以及對該至 少一自動導引車輛之指令，以根據由車輛位置資料庫之輸 入來執行一作業。該實際位置資料庫儲存沿著一路徑段之 至少一位置標記的真實X，γ座標。該至少一自動導引車 輛根據真實X，Y座標之運行與該車輛位置的差異便可使 用該車輛之導航系統被修正》在使用錯誤偵測系統與在路 徑點資料庫內預先定義的導引路徑下，任何型式的自動車 輛可在真實世界的環境下被控制》替選的是，詢問器之類 可傳輸其實際位置至車輛以便修正錯誤。 該資料庫可在車上或位在遠端位置具有雙向通訊與 接收能力而能遠端作業》或者，僅有某些資料庫可被置於 遠端或被置於車上，視自動導引車輛所要之應用而定。該 導引路徑可用人工或用電腦輔助繪圖（CAD )系統而產生。 一較佳的起動程序包括提供至少f位置標記並導引 至少一自動導引車輛通過該至少二位置標記，使得該至少 一皆動導引車輛感應代表一路徑段與一特定位置之實際 X，i Y座標。在此資訊下，該至少一自動導引車輛可接收對 應於其他差分X，Y座標之資料並沿著後續的路徑段運行。 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4规格（210X 297公浼） --.------^ -裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 經消部中*標準局貝工消t合作社印製 A7 B7 五、發明説明（9 ) 此起動方法亦包括根據該二位置標記就路徑段定義一出 口角，該出口角被用於在後績路徑段上運行之導航常規。 任何形式之已知位置標記與自動車輛可被用於本發 明性之系統與方法。進而言之，由於導引路徑係於事先以 手工或CAD計算，該自動導引車輛在其運行時不須計算。 現在參考本發明之圖，其中： 第1圖說明定義路徑與後續路徑段之幾何； 第2圖說明就一直線段之橫向偏置與前進錯誤的幾 何； 第3圖說明就一弧線段之橫向偏置與前進錯誤的幾 何；以及 ‘第4圖為本發明之釋例系統的示意圖。 本發明係對上述Control Engineering公司之方法與 系統以傳輸資訊至自動導引車輛（AGV)容易之方式的改 良。本發明性方法與系統模擬一固定的、切線的地板內導 引路徑之簡單弧線與直線特點，而又緊緻的足以放在一相 當小的資料庫，此係為在車輛上或在一普通系統控制器的 一部分，用於傳輸至車輛。 其須被瞭解到本發明適用於任何型式的自動車輛，例 如，使用簡單推算法、慣性導引、雷射導引或任何其他已 •Λ 知或欲嘗試之型式》由於其所運用之這些導航系統與常規 在該技藝中為習知的，其詳細描述在瞭解本發明時係被視 為不必要的。 下列提供一種方法與系統之描述，其可將一般由地板 -12- 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規枱（210X 297公浼） (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁)

經滴部屮央標準局負工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（10 ) 內導引路徑與位置詢問器/磁鐵所提供之導引與位置資訊 轉變成可用以導引無線AGV的資料庫形式。此描述詳細說 明使用路徑點（PP )資料庫.、車輛位置（VL)資料庫與真實位 置（RP)資料庫之方法。其「去」點對應於一段之終點，其 「來」點對應於一段之起點。PP資料庫包括代表一路徑段 之「去」與「來」點之差分X，Ϋ座標，不論其為直線或 弧線段》PP與VL資料庫可如上述地與VP資料庫被使用， 以完全地描述及控制一理想的無線系統。為完全控制一真 實世界與非理想無線系統，RP資料庫含有資料修正必須使 用與量測與（或）實體變化有關的誤差，如輪胎磨耗、車輛 負重之類。下面描述的方法與系統為達成本發明之目標的 一較佳方法。運用此處描述之發明性觀念的其他方法將在 該工藝之技術內，也可被使用。 .'該PP資料庫.以指定任意數被定位址（即標籤），至系 統所用之每一路徑點。雖然每一標籤號碼可為完全地隨 機，其必須為唯一的，以循序地為較佳，且在某些實務的 數值範圍內，以使任何特定PP資料庫之大小為最小。 PP資料庫含有每一直線與（或）弧線段之端點的X，γ 座標系統，其組成所要的導引路徑。由於，藉由一額外的 系統定義，該導引路徑總是以一線段$其「去」與「來」 端點開始，每一隨後之段，不論是直線或弧線，完全僅被 其最後，即「去」點之X，Y座標定義，即不需有前進與（或） 方位角。參照第1圖，此可如下面地被證明。 給定一新路徑點標籤與其X，Υ座標（X_Pos Jew與 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規桔（210X297公犮） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局負工消费合作社印製 ΑΊ Β7 五、發明説明（11 ) Y_Pos_New) ’即Χι ’ Υι或X2，Y2，可決定該新路徑段相 對於其最後路徑點標籤及其X，Y座標（X__Pos_01d與 Y_>os_01d)，即X〇，Y〇或Χι，Υι。同時也在此時知道 最後一個路徑段之「出口角」（Theta_01d)。 ，其須注意到，原始的Theta_0 1 d角係由原始的「插入」 線路徑段之「來」與「去」點而來，而被計算如下： Theta_01d= ARCTAN((To_X-From_X)/(To_Y_Frora_Y)) 根據新路徑段之「進入角」（Theta_New)與最後路徑 段之「出口角」，其可被決定其是否相等或在相等的某些 合理容差內。例如，±1.4度（360° /256)之容差可被使 用’原因在於其檢査便變成二角度最大有效位元組之簡單 測試（即一旋轉（360° )除以28( 256 ))。若該二角在該特定 容差內相符，其可假定此新的路徑段為一直線，且該車輛 會立刻朝向此新的路徑點前進。 若該二角度在該特定容差範圍內為不相符，其可假定 該新的角度向下點到所要之弧線段之「弦」。最後路徑段 之出口角與該弧線弦之角間的差（Theta_Dif)便可找出。 此差被乘以2並被加到最後路徑段之出口角。此新的前進 便p定義為新弧線:段之出口角（Thetajew) » 要決定新段型式的計算如下： i 1 DXN_Dist=X_P〇s_New-X_Pos_01d(= Delta X New Distance) DYN_Dist=Y_P〇s_New-Y_Pos_01d(= Delta Y New Distance) 在某些情形中，DXN„Dist與DTN_Dist值可為已知（或 被傳輸的）取代完全新的X，γ位置，以節省傳輸時間與（或） -14 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規枱（2丨ΟΧ 297_ϋΓΤ (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經滴部中史標苹局貞工消費合作杜印製 Α7 Β7 五、發明説明（12 ) 儲存空間。由於相鄰路徑點間典型的「de 1 ta距離」不一 定必須涵蓋系統之整個範圍，一較小（較快）的數字系統可 被彳吏用。例如，一 ± 1 70呎路徑段可被一個1 6位元之句（二 個泣元組）所涵蓋，解析度達到1/16英吋，而一個24位 元之值（三個位元組）則是在典型系統涵蓋絕對X與Y值下 要具有相同解析度所必須的。 繼續決定下一個路徑段為直線或弧線，其計算中之 “Tol”代表上述的容差且式子如下：

Theta_01d=最後路徑段之「出口角」 Theta_New= ARCTAN(DXN_Dist/DYN_Dist) 若（Theta_01d-Tol)<=Theta_New<=(Theta_01d+Tol) 則新的段代表一直線， 若上述的條件未符合，則新的路徑段為一弧 線。 一典型的路徑點資料庫可如下列般地被儲存： 標籤n-1 :路徑點n-1之X座標 路徑點n-1之Y座標 標籤η : 路徑點η之X座標 路徑點η之Υ座標 '標籤η + 1 :路徑點η+1之X座標 * 路徑點η+1之Υ座標

I VL資料庫含有下列到一路徑段之距離，此處一所要之 作業將被發生，即此資料庫如上述地供應將要被供應至該 地板內有線系統之「位置標_」的資訊。在VL資料庫內 -15- 本紙张尺度適用中國國家標準（〇奶）六4規桔（2]0父297公龄） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-·

經满部屮央標準局負工消t合作社印製 A7 B7 五、發明説明（13 ) 之每一登錄含有該路徑段之「來」與「去」標籤、由該「來」 點至所要之「位置」點下到該路徑段之距離以及該「位置」 號碼。此位置號碼再被用作為VP資料庫登錄之位址，其 含有將被實施之作業。再次地說，雖然每一標籤號碼可為 完全地隨機，其必須為唯一的，以循序地為較佳，且在某 些實務的數值範圍內，以使任何特定PP資料庫之大小為 最小。類似地，任何共同特點之重覆，如速度要求、喇叭 開/關、方向燈開/關等，必須全部共用一共同「位置」號 碼。 一典型的VL資料庫可如下列般地被儲存： V來」標籤：「去」路徑點標籤 下到路徑段之距離 位置號碼 「去」路徑點標籤 下到路徑段之距離 ' 位置號碼 「來」標籤：「去」路徑點標籤 下到路徑段之距離 位置號碼 「去」路徑點標籤 .下到路徑段之距離 -16- 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規枱（21〇X297公浼） (請先間讀背面之注意事項异填寫本頁) -a

經湳部中决標準局貝工消费合作社印t A7 137 五、發明説明（14 ) 位置號碼 VL之登錄可藉由監控由導航常規迴饋之資料而被選 擇，此常規會連續地供應下到現行路徑段之目前距離以及 該現行段之「來」與「去」標籤。一旦該等「來」與「去」 標籤相符，且目前與所要的距離在某預先定義之容差內相 符時，該特定的位置號碼將被用作為進入VP資料庫之指 標。然後該適當的VP資料庫登錄將被用來定義所要求的 動作，就好像一「位置標記」在一地板內有線系統內被讀 取。 就如上面提及者，「真實位置」（RP)資料庫會含有資 料用於修正在任何真實情況下會發生的不可避免之導航 誤差。典型而言，此一資料庫會含有更新標記之真實實體 X 1 Y系統座標用於修正車輛之位置，即磁鐵、詢問器、反 射器等。在使用如磁鐵或反射器之相同的位置標記時，該 資料庫將被間接地被定指標，如依據車輛目前被估計之位 置與一位置標記之出現。然而在唯一地加標籤的詢問器之 情形中，.RP資料庫可被標記之接收碼被直接地加指標。或 者，若該等詢問器被程式化以直接地傳輸其真實的X，Y位 置至車輛時，該RP資料庫可被去掉。 在給予如上面解釋之方法、法則與資料庫下，一典型 的無線系統可如下列地被設計。一導引路徑將被設計，其 將符合所要的路徑與指定工作之生產要求。由於此係由電 腦起草套裝軟體而容易地被處置，因此其僅在此設計階段 使用許多商用起草套裝軟體之一來被處置才有意義》此在 — 17 — 本紙烺尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規桔（210X29?公龄） (請先閱讀背面之注意事項再填离本頁) T-Γ裝-

、1T A7 B7 經满部中央標準扃員工消費合作社印製 五、發明説明（IS ) 考慮到以此套裝軟體易於讓某人來擴充與（或）修正現有設 計時特別是真確的。 然而，使用正確的商用起草套裝軟體用於設計無線導 引路徑有更大的好處》某些套裝軟體，如AutoDesk之 AutoCAD可以整合第三個體之軟體而對現行圖中之內部資 料庫有完整的存取。在第三個體之軟體可添加自動的檔案 檢査（如確定所有的直線與（或）弧線段為相切，檢查最大的 距離與（或）角度等）與自動的PP，VL，VP，以及必要時可 有由圖資訊來之RP資料庫檔案產生與（或）額外的快速顯 示之螢幕選單。 在給予如上面所產生之完整資料庫檔案下，一典型的 無線系統將如下列般地作業。首先，該等車輛必須被導入 該系統內。此可有很多方法來完成，其中之一為將車輛移 到一已知的位置，並再經由一真實座標與角度或代表已知 實際資料之位置碼將此實物進入系統中。此較佳的方法以 手動在二位置詢問器上導引每一車輛。藉由讀取二詢問器 之X，Y位置所被接收的資料，以提供足夠的資訊將該車輛 「插入」到系統中，故該車輛可決定其本身的位置、前進 及間接地決定其目前的「車輛位置號碼」》 一旦所需之車輛已被插入系統內，其在被要求運行時 會接收到額外的導引路徑點。當每一導引路徑點被接收 時，該車輛會如上面解釋地檢査看其是為一直線或弧線。 當每一新的導引路徑被接收及檢査時，“ARC_SEG”位 元被設定以代表一「弧線段」及被重置以代表一「直線段」 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規栝（210X297公f ) C請先閱讀背面之注意事項异填寫本頁) U5r -3

經濟部中央標準局員工消f合作社印製 A7 B7 五、發明説明（ie ) 。然後根據每一段之型態1額外的資訊須如下列地被計算 及儲存： 若“Line_Seg”則須如卞列地計算及儲存： SEG_TOTAL = SQUARE ROOT (DXN_Dis12 + DYN_Di st2 ) F I NAL_VEL = Max —Velocity (強迫為系統之最大數） SIN_T_NEW=SIN(Theta_New) COS_T_NEW=COS(Theta_New) (Theta_New由上面為已知的） 若“Arc_Seg”則須如下列地計算及儲存：

Theta_Dif=Theta_New-Theta_old THETA_NEW = Theta_01d+(2*Theta_Di f) ARC-SIGN = +1，若 Theta_Dif 為正 或=-1，若 Theta_Dif 為負 SIN_T_NEW=SIN(Theta_New) C0S_T_NEW=C0S(Theta—New) RADIUS= I (X一Pos —Old-X一Pos_New) I /

I [SIN(Theta_01d)-SIN(Theta_New)] I 或=I (Y_Pos_01d-Y_Pos —New) I /

I [C0S(Theta_01d)-C0S(Theta一New)] I RAD_X_POS=X_Pos_New-Arc_Sign*Radius*SIN(Theta 一 New) < RAD_Y_POS=Y_Pos—New-Arc_Sign*Radius*COS(Theta—New) THETA_BEG=Theta_Old-Arc--Sign*90 SEG_T0TAL=7r*Radius*Arc—Sign*(Theta_New-Theta_01d)/180 最後，就此「弧線」路徑段所允許之最大速度如下（此 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210乂297公费） --^------:.0<— I (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ

F 經满部中央標準局員工消费合作社印製 A7 —_ B7發明説明（17 ) 與該弧線之半徑與車輛可程式設計下之最大加速/減速 值，Turn —AccDec 相關）： FINAL_VEL = SQUARE ROOT (Turn_AccDec*Radius ) 其須注意到上面計算之Final_Vel (就直線與弧線段 二者而言）被儲存作為先前一段之最後速度，而新段之 Final_Vel被設定為0。當其將被處置為最後一段時，此 將用作為新段的最大進入速度，或在前一段時作為出口速 度。類似地，/一理想的車輛總是會注意到目前定義之路徑 的終點，以在「路徑結束」前減速停止。在此狀況下，一 車_總是會在目前定義路徑的終點處變成完全停止。此特 點確保該車輛不會失去導引且在所有「釋放路徑」之路徑 點已被用過後不會超過允許的導引路徑。 一旦下一個路徑段（以新路徑點代表）已被檢查進 入，則下列的資料為可用於導航常規：Seg_Total， Theta_New ， Final—Vel ， Sin_T_New ， Cost_T_New 以及 Radius_X_Position > Radius_Y_Position > Theta_Beg 1 Arc-Sign與Radi us (若下一段為弧線時）· 若一多重路徑點先進先出（F IFO)緩衝器被提供（為了 提供段至段間運行作業之平順且連續的較佳情況），每一 段之登入資料必須與路徑點之X，Y位置及標籤資料保留 < 至被該導航常規需要為止。當每一路徑段被用掉，即該段 之總運行距離值“Seg_Total”被超過，該緩衝器被一組使 得下一個段自動地有效的資料提出》 假設一標準的「目前位置與前進」常規正經由軸解碼 -20- 本紙張尺度適用十國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公 (請先閲讀背面之注意事項再填薄本頁) 裝.

*1T 經滴部中夾標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（is ) 器與（或）陀螺儀追蹤車輛之實際前進，該車輛之橫向偏置 與前進誤差可如下列地由理想路徑被計算： 已知“Theta_New”（目前路徑段之最後前進）與其正 弦與餘弦值、目前路徑段之總距離（Seg_Total)與車輛之 目前位置（Cur_X_Pos’ Cur_Y_Pos)及前進（Cur_Heading)， 車輛目前之橫向偏置（〇ffset_Err)與前進誤差（Theta_Err) 可被計算。同時，目前直線或弧線路徑段的運行距離 (Cur_Distance)與剩餘距離（Rem_Distance)可被決定》 .直線段導航之解法（參照第2圖）： DXV_Dist=X_Pos_New-Cur_X_Pos DYV_Di st = Y_Pos_New-Cur_Y_Pos ' Delta—seg=DXV_Dist*COS(Theta_New)+ DYV一Dist*SIN(Theta_New) OFFSET_ERR=DYV_Dist*COS(Theta_New)- DXV_Dist*SIN(Theta_New) THETA_ERR=Theta_New-Cur_Heading CUR_DISTANCE=Seg_Total-Delta_Seg REM—DISTANCE=Delta_Seg ; 當剩餘距離為G或負時，此段被假定已被用掉》然後在 Rem_Distance< = 0 時設定 Seg_Done 旗標。 弧線段導航之解法（參照第3圖）：< 就弧線段之計算而言，其須注意到Theta_Beg， Arc —Sign，Seg_Total，Radius 與弧線之中心點，即 (Rad_X_Pos，Rad_Y_Pos)亦為已知的（如上面解釋地以「登 入」常規預先計算）。 .-21- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規枱（210X297公錄） (請先閱讀背面之注意事項孙填寫本頁) ---裝------訂-- d: 經滴部中央標準局員工消#合作社印製 A7 一____«L_________ 五、發明説明（19 ) DXV_Dist=Cur_X_Pos-Rad_X_Pos i DYV_Dist=Cur_Y_Pos-Rad_Y_Pos Veh_Total=SQUARE ROOT(DXV_Dis12 + DYV_Di st2 ) OFFS.ET_ERR = Arc_Sign*(Veh—Total_Radius) Theta_Rad=ARCTAN(DYV_Dist/DXV_Dist) THETA_ERR=Theta_Rad+(90° *Arc_Sign)-Cur_Heading De1ta_Seg= π *Radius*Arc_S ign*(Theta_Rad-Theta_Beg)/180 CUR_DISTANCE=Delta_Seg REM_DISTANCE=Seg_Total-Delta_Seg ； 當剩餘距離為0或負時，此段被假定已被用掉。然後在 Rem_Distance< = 0 時設定 Seg_Done 旗標。 就正確地實施感應「弧線段」之距離已被超過的 CUR_DI STANCE與REM_DI STANCE之符號而言，上面所呈現 的弧線段法則要求所有的弧線段為小於正負3 6 G度（即目 前定義連續的36G°前進沒有符號限制）。 :在已知車輛目前之偏置與前進誤差下，適當的標準操 縱法則可被用以產生操縱修正命令，以再次地使橫向偏置 f, 與前進誤差達到最小。此操作法則就可能需要的車輛輪基 /軌跡之任何型式為可用的。涵蓋所有車輛軌跡型式的典 型法則亦為已知的，以允許車輛之爬行與（或）固定的前進 < 動作。 第4圖顯示在AGV遠端位置使用PP，VL與RP資料庫 之釋例系統。更明確地說，以參考數字1 0代表之系統被 顯示具有一單一AGV1，但數輛之車輛可被使用。在第4 —η— '^紙張尺度適用中國國家 1 票準（CNS ) Λ4規格（2丨0X297公) (锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- -訂 A7 B7 五、發明説明（20 ) 又 圖之實施例中，AGV1與導航系統3及車上之車輛程式資料 ) 庫佑被顯示》就如上面解釋者，該車輛程式資料庫亦可被 置於遠端而使用無線通訊。該系統亦顯示導引路徑點資料 庫7、車輛位置資料庫9與真實位置資料庫1 1位於AGV 遠端。此三個資料庫7，9與11與位於AGV遠端的系統控 制器1 3相通訊。第4圖亦顯示一CAD系統1 5可被用以提 供資料至導引路徑點資料庫7與系統控制器1 3 »再次地 說，第4圖顯示之實施例可藉由改變各資料庫之位置，使 得其一個、某些或全部在AGV車上或位於遠端而被改變。 最後，用於誤差修正之位置標記以參考數字1 7表之，且 與系統控制器1 3與AGV 1相通訊。 用於控制AGV之本發明性方法與系統比起習知技藝的 系統可提供重大的優點。首@，使用差分X，Y座標在車 上資料庫或遠端資料庫均只需較少的記憶體以協助AGV在 其所要之路徑上的導引。此優點在傳輸資料時特別重要， 因傳輸的資料較少可允許控制較多的AGV與較佳的系統可 靠性。本發明亦不需有前進及方位資訊被輸入或被傳輸至 AGY，而簡化整體的控制過程。 經满部中央操準局員工消t合作社印製 (锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '組合預先定義的導引路徑系統與誤差修正系統允許 使用將被運用之自動車輛的任何型式。<進而言之，由於各 資料庫可視所要之AGV的使用而被置於遠端或車上位置， 提昇的彈性被達成。若想要手動的操作，該等資料庫與控 制器可被置於車上，使得在特定站的操作員可藉由鍵入一 命令以釋出所要求的導引路徑點而命令車輛運行至下一 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規桔（210X297公獻） 經滴部中央榡準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（21 ) 個所要之站。 所有的資料庫可被置於遠端的系統控制器內，而以該 控制器於需要時釋出新的導引路徑點。以此配置下，由於 重新程式化就一控制器而非在每一車輛內的資料庫被完 成，故最大的彈性被提供。 在另一替選方式中，就導引路徑含有路徑點之資料庫 可在遠端處被儲存，而其餘的資料庫位於車上。具有最小 通訊要求之高導引路徑彈性以此被達成，而在該等導引路 徑於此實施例被改變時不須將該車輛重新程式化。 藉由就該等導引路徑之產生使用一 CAD系統，該等導 引路徑圖可用直接而可定義的法則被而檢査而不需一真實 的系統與（或）車輛。一旦有效的路徑已被設計，該所要的 資料庫可直接被已檢查的圖產生。此導引路徑描述方法與 控制計畫合乎可靠的「安全保護」檢査。例如，ANSI規格 要求無線的車輛在運行超出所要路徑之± 6英吋的窗時應 “E-Stop” 。此狀況可藉由監測OFFSET_ERR值大於6英吋 及藉由確定CUR_DISTANCE與REM_DISTANCE二值維持大於 負6英吋而易於被檢查。 因之，一發明以就其可滿足上面設定之本發明之各個 與每一目標的較佳實施例之方式被揭示，並提供一新的控 制自動導引車輛之改良的方法與系統。 由本發明之教習來的各種變化、修改與改革可由熟習 該技藝者加以企畫而不致偏離其所欲之精神與領域》因 之；，其欲於本發明僅由所附的申請專利範圍項目所限定。 -24- 本紙張尺度適用¥國國家標準（。奶）八4規招（210父297公#+) ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、11 A7 B7 五、發明説明（22 ) 元件標號對照表 元件編號 譯 名 元件編號 譯 名

1 AGV 3 導航系統 5 車輛程式資料庫 7 路徑點資料庫 9 車輛位置資料庫 10 系統 11 真實位置資料庫 13 系統控制器 15 CAD系統 17 位置標記 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經滴部中央標準局員工消资合作社印製 5 2 :本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公浼）

Claims (1)

1. T ' - -y- ;六、申請專利範圍 \ /i'一種沿著包含數個路徑段之導弓I路徑控制至少一自動導 ' 引車輛運動的方法，其中每一路徑段包含直線形與曲線 ! . ! 形之一，具有起點與終點，每一點以在路徑點資料庫內 之X，Y座標被定出，被系統控制器控制的運動運用該路 ! 徑點資料庫與在該自動導引車輛上之導航常規，該改良 ! 包含： .(a)提供一路徑點資料庫，具有差分X，Y座標，每 一差分X，Y座標係根據在該導引路徑一第一路徑點與該 第一路徑點下游之一第二路徑點的X，Y座標之差； (b) 有關該路徑點資料庫內之差分X，Y座標的資料 被通訊至該至少一自動導引車輛，以促成該至少一動導 引車輛的導航常規而引導該自動導引車輛沿著每一路徑 段運行。 〜2.如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含之步驟 I 為提供一位置資料庫含有沿著一路徑段之距離與對應於 » · i 該距離在該路徑段上之位置，以及對該至少一自動導引 ) i 車輛之指令，以根據由車輛位置資料庫之輸入來執行一 i 作業。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ί 3.如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含之步驟

   (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·* (c) 沿著一路徑段提供至少一位置標記。 (d) 提供一真實位置資料庫，包括該等位置標記之真 ，Y座標；以及 (e )提供有關沿著該導引路徑之至少一自動導引車 —26 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 I 輛的位置資訊；以及 (f)根據資訊與該真實位置資料庫來修正該至少一 自動導引車輛之運行偏離該導引路徑的任何差異。 4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，進一步包含之步驟 為提供一車輛位置資料庫，其含有沿著一路徑段之距離 與在該路徑段上對應於距離之一位置，及指示該至少一 自動導引車輛根據由該車輛位置資料庫來之輸入執行一 作業。 5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該導引路徑係 使用電腦輔助繪圖系統與手工設施之一被產生。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該電腦輔助繪 圖系統允許對第三者之軟體的整合。 7. 如申請專利範圍第丨項所述之方法，進一步包含之步驟 為. , (c)提供至少二位置標記； , (d)導引至少一自動導引車輛通過該至少二位置標 記，使得該至少一自動導引車輛感應代表一路徑段與— p定位置之實際X，Y座標’該至少一自動導引車輛可接 收對應於其他差分X，Y座標之資料並沿著後續的路g @ 運行。 8. 如申請專利範圍第7項所述之方法/其中該導引步，驟亦 根據該二位置標記就路徑段定義一出口角，該出口角被 用於在後續路徑段上運行之導航常規。 9. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中步驟（c)提供詢 -27 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -擊 . 訂 II . 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 問器作為該等位置標記。 10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該導引路徑被 預先定義，使得該至少一自動導引車輛不能計算新的導 引路徑。 11. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該車輛位置資 庫係被置於該至少一自動導引車輛之遠端· 12. 丨如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該真實位置資 :科庫係被置於該至少一自動導引車輛之遠端。 13·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該路徑點資料 庫係被置於該至少一自動導引車輛之遠端，且該差分 X，Y座標被傳輸至該至少一自動導引車輛。 14. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該至少一路徑 點資料庫、該車輛位置資料庫與該真實位置資料庫被置 於該自動導引車輛之遠端。 15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中所有的該等 資料庫被置於該至少一自動導引車輛之遠端或在其車 上。 16· —種沿著包含數個路徑段之導引路徑控制自動導引車輛 運動的系統，其中每一路徑段包含直線形與曲線形之 —，具有起點與終點，每一點以在路徑點資料庫內之X， Y座標被定出，被系統控制器控制的運動運用該路徑點 資料庫與在該自動導引車輛上之導航常規，該改良包 含： 1 (a)—設施用於儲存該具有差分X，Y座標之路徑點 -28 - {本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 1 B8 ΐ C8 _D8__ 六、申請專利範園 資料庫，每一差分X，γ座標係根據在該導引路徑一第一 路徑點與該第一路徑點下游之一第二路徑點的X，Υ座標 * 之差； (b)—設施用以通訊一差分X，Υ座標至該至少一自 動導引車輛，使得該至少一自動導引車輛可遵循該導引 f 路徑。 i ^ π.如申請專利範圍第16項所述之系統，進一步包含設施 ; 7 : ί 用於儲存一位置資料庫含有沿著一路徑段之距離與對應 ; i該距離在該路徑段上之位置，以及對該至少一自動導 } i 引車輛之指令，以根據由車輛位置資料庫之輸入來執行 丨 一作業。 ；； ； 18.如申請專利範圍第1 6項所述之系統，進一步包含數個 I 位置標記定出一真實的Χ，γ座標與設施用於儲存一真實 i 位置資料庫包括該等位置標記之真實的Χ，γ座標，使得 ! 該至少一自動導引車輛之運行的任何差異可被修正。 19. 如申請專利範圍第1 8項所述之系統，進一步包含設施 用於儲存一位置資料庫含有沿著一路徑段之距離與對應 於該距離在該路徑段上之位置，以及對該至少一自動導 引車輛之指令，以根據由車輛位置資料庫之輸入來執行 一作業。 20. 如申請專利範圍第1 6項所述之系統，其中該儲存設施 係被置於該至少一自動導引車輛之遠端或其車上。 i | 21.和申請專利範圍第19項所述之系統，其中該至少一路 I } i 徑點資料庫、該車輛位置與該真實位置資料庫儲存設施 j - ·.· ί ^ —29 — L______ 丨:本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 1T 4 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 被置於'該至少一自動導引車輛之遠端。 22. 如申請專利範圍第20項所述之系統，其中該儲存設施 被置於該至少一自動導引車輛之遠端。 23. 如申請專利範圍第1 6項所述之系統，進一步包含一電 腦輔助繪圖系統用於產生該導引路徑以儲存在該路徑點 資料庫內。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   訂 線丨 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 30 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） I