(57)【要約】【課題】誘導ラインを敷設する必要がない無人搬送システムを提供する。【解決手段】無人搬送システムＳ１は、天井に設けられた複数のＬＥＤランプＱと、ホバリング可能な無人飛行体１と、無人搬送車３とを含む。無人飛行体１は、上カメラと、予め撮影されたＬＥＤランプＱを含む天井画像と上カメラが撮像した上方の画像とを照合して自機１の位置を検出する自機位置検出部と、誘導経路に沿って走行する無人搬送車３のための誘導経路の画像Ｇを路面Ｒに投影するプロジェクタを備える。無人搬送車３は、プロジェクタによって投影された誘導経路を含む路面Ｒの範囲を撮像する車載カメラ３２と、撮像された路面Ｒの画像を解析することにより誘導経路を検出する誘導経路検出部３６と、検出された誘導経路に基づいてステアリング制御するステアリング制御部３５と、を備える。【選択図】図１
2020034973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井に設けられた複数の照明と、ホバリング可能な無人飛行体と、無人搬送車と、を含む無人搬送システムであって、
前記無人飛行体は、
自機の上方を撮像する第１撮像部と、
予め撮像された前記照明を含む前記天井の画像を位置情報と関連付けて記憶している天井画像記憶部と、
前記第１撮像部によって撮像された前記自機の現在の上方の画像と、前記天井画像記憶部に記憶されている前記天井の画像とを照合する照合部と、
前記照合部が照合した結果に基づいて前記自機の位置を特定する自機位置特定部と、
前記自機の飛行を制御するフライトコントロール部と、
誘導経路に沿って走行する前記無人搬送車のための前記誘導経路の画像を路面に投影する投影部と、を備え、
前記無人搬送車は、
前記投影部によって投影された前記誘導経路を含む前記路面の範囲を撮像する第２撮像部と、
前記第２撮像部によって撮像された前記路面の画像を解析することにより前記誘導経路を検出する誘導経路検出部と、
前記誘導経路検出部によって検出された前記誘導経路に基づいてステアリング制御するステアリング制御部と、を備え、
前記無人搬送システムは、
前記無人搬送車の予め定められた走行経路を記憶している走行経路記憶部と、
前記自機位置特定部によって検出された前記自機の位置に対応する前記走行経路の一部を前記誘導経路として抽出する誘導経路抽出部と、をさらに含み、
前記投影部は、前記誘導経路抽出部が抽出した前記誘導経路の画像を投影する
ことを特徴とする無人搬送システム。
【請求項２】
前記複数の照明は、ダイナミック点灯式のＬＥＤ照明であり、かつ、互いに異なる周波数で点滅し、
前記無人飛行体は、
前記照明の前記周波数と、前記照明の位置と、を関連付けて照明情報として記憶している照明記憶部と、
入射された光を電気信号に変換する前記自機の上側に配置された光センサと、
前記光センサによって変換された前記電気信号を、フーリエ変換することにより、前記周波数ごとのスペクトルに変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部によって変換された前記周波数ごとの前記スペクトルと、前記照明情報とに基づいて、前記光センサに入射された前記光がいずれの前記照明から照射されたのかを特定する照明特定部と、をさらに備え、
前記照合部は、前記照明特定部によって特定された前記照明の前記照明情報に基づいて、前記天井画像記憶部に記憶されている前記天井の画像から、特定された前記照明が含まれる所定の範囲の画像を抽出するとともに、抽出した前記天井の画像と、前記第１撮像部によって撮像された前記自機の現在の上方の画像とを照合する
ことを特徴とする請求項１に記載の無人搬送システム。
【請求項３】
前記複数の照明は、ダイナミック点灯式のＬＥＤ照明であり、かつ、互いに異なる周波数で点滅し、
前記無人飛行体は、
入射された光を電気信号に変換する前記自機の上側に配置された光センサと、
前記光センサが前記照明からの光を変換した前記電気信号の前記周波数ごとのスペクトルの強度分布を、前記位置情報と関連付けてスペクトル強度情報として記憶しているスペクトル強度記憶部と、
前記光センサによって変換された前記電気信号を、フーリエ変換することにより、前記周波数ごとの前記スペクトルに変換するフーリエ変換部と、
前記スペクトル強度情報に基づいて、前記フーリエ変換部によって変換された少なくとも３つの前記周波数のそれぞれの前記スペクトルの強度に対応する位置を前記自機の位置として推定する自機位置推定部と、をさらに備え、
前記照合部は、前記天井画像記憶部に記憶されている前記天井の画像から、前記自機位置推定部が推定した前記無人飛行体の位置から所定の範囲の画像を抽出するとともに、抽出した前記天井の画像と、前記第１撮像部によって撮像された前記自機の現在の上方の画像とを照合する
ことを特徴とする請求項１に記載の無人搬送システム。
【請求項４】
前記スペクトル強度記憶部は、
前記自機位置特定部が前記自機の位置を特定すると、記憶している前記スペクトル強度情報のうち、特定された前記自機の位置に対応する、前記照明ごとの前記スペクトルの強度を、前記フーリエ変換部に変換された前記スペクトルの強度に更新する
ことを特徴とする請求項３に記載の無人搬送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人飛行体を用いた無人搬送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工場や倉庫では、搬送作業において自律走行可能な無人搬送車が利用されている。この種の無人搬送車には、多種多様な誘導方式が利用されている。例えば、特許文献１に開示の無人搬送車は、誘導ラインに沿って走行する誘導方式が用いられている。具体的には、この無人搬送車は、撮像部を備えており、撮像部を使用して路面に敷設された誘導ラインを撮像し、撮像された誘導ラインの位置に基づいて誘導ライン上を走行する。
【０００３】
上記誘導ラインは、路面に貼付されたテープや路面に塗布された塗料などからなり、路面とは明確に異なる色彩が着色されている。しかしながら、このような誘導ラインは、路面に敷設されていることから、汚れの付着や剥がれが発生しやすい。そのため、無人搬送車は、このような誘導ラインの汚れの付着および剥がれによって、誘導ラインを認識できず、走行を停止するという問題があった。
【０００４】
そこで、例えば、汚れの付着や剥がれの影響を受けにくい電磁誘導による無人搬送車の誘導方式がある（特許文献２参照）。この誘導方式によると、無人搬送車は、走行ルートに沿って床に敷設されたトウパスワイヤの誘起磁界を車体に設けられたピックアップコイルによって検出し、検出された誘起磁界に基づいてステアリングモータを制御することにより、走行ルートに沿って移動する。
【０００５】
しかしながら、トウパスワイヤを床に敷設することは、面倒である。また、この誘導方式では、工場や倉庫内のレイアウト変更のたびに、トウパスワイヤを改めて床に敷設しなければならないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２１０２４６号公報
【特許文献２】特開平６−１１９０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、誘導ラインを敷設する必要がない無人搬送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係る無人搬送システムは、
天井に設けられた複数の照明と、ホバリング可能な無人飛行体と、無人搬送車と、を含み、
無人飛行体は、
自機の上方を撮像する第１撮像部と、
予め撮像された照明を含む天井の画像を位置情報と関連付けて記憶している天井画像記憶部と、
第１撮像部によって撮像された自機の現在の上方の画像と、天井画像記憶部に記憶されている天井の画像とを照合する照合部と、
照合部が照合した結果に基づいて自機の位置を特定する自機位置特定部と、
自機の飛行を制御するフライトコントロール部と、
誘導経路に沿って走行する無人搬送車のための誘導経路の画像を路面に投影する投影部と、を備え、
無人搬送車は、
投影部によって投影された誘導経路を含む路面の範囲を撮像する第２撮像部と、
第２撮像部によって撮像された路面の画像を解析することにより誘導経路を検出する誘導経路検出部と、
誘導経路検出部によって検出された誘導経路に基づいてステアリング制御するステアリング制御部と、を備え、
無人搬送システムは、
無人搬送車の予め定められた走行経路を記憶している走行経路記憶部と、
自機位置特定部によって検出された自機の位置に対応する走行経路の一部を誘導経路として抽出する誘導経路抽出部と、をさらに含み、
投影部は、誘導経路抽出部が抽出した誘導経路の画像を投影する
ことを特徴とする。
【０００９】
上記無人搬送システムの好ましい構成としては、
複数の照明が、ダイナミック点灯式のＬＥＤ照明であり、かつ、互いに異なる周波数で点滅し、
無人飛行体が、
照明の周波数と、照明の位置と、を関連付けて照明情報として記憶している照明記憶部と、
入射された光を電気信号に変換する自機の上側に配置された光センサと、
光センサによって変換された電気信号を、フーリエ変換することにより、周波数ごとのスペクトルに変換するフーリエ変換部と、
フーリエ変換部によって変換された周波数ごとのスペクトルと、照明情報とに基づいて、光センサに入射された光がいずれの照明から照射されたのかを特定する照明特定部と、をさらに備え、
照合部が、照明特定部によって特定された照明の照明情報に基づいて、天井画像記憶部に記憶されている天井の画像から、特定された照明が含まれる所定の範囲の画像を抽出するとともに、抽出した天井の画像と、第１撮像部によって撮像された自機の現在の上方の画像とを照合する。
【００１０】
上記無人搬送システムの別の好ましい構成としては、
複数の照明が、ダイナミック点灯式のＬＥＤ照明であり、かつ、互いに異なる周波数で点滅し、
無人飛行体が、
入射された光を電気信号に変換する自機の上側に配置された光センサと、
光センサが照明からの光を変換した電気信号の周波数ごとのスペクトルの強度分布を、位置情報と関連付けてスペクトル強度情報として記憶しているスペクトル強度記憶部と、
光センサによって変換された電気信号を、フーリエ変換することにより、周波数ごとのスペクトルに変換するフーリエ変換部と、
スペクトル強度情報に基づいて、フーリエ変換部によって変換された少なくとも３つの周波数のそれぞれのスペクトルの強度に対応する位置を自機の位置として推定する自機位置推定部と、をさらに備え、
照合部が、天井画像記憶部に記憶されている天井の画像から、自機位置推定部が推定した無人飛行体の位置から所定の範囲の画像を抽出するとともに、抽出した天井の画像と、第１撮像部によって撮像された自機の現在の上方の画像とを照合する。
【００１１】
上記無人搬送システムのさらに好ましい構成としては、
スペクトル強度記憶部が、
自機位置特定部が自機の位置を特定すると、記憶しているスペクトル強度情報のうち、特定された自機の位置に対応する照明ごとのスペクトルの強度を、フーリエ変換部に変換されたスペクトルの強度に更新する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、誘導ラインを敷設する必要がない無人搬送システムを提供することができる。また、無人飛行体は、天井に設けられた照明を利用して自機位置を検出するので天井に位置認識用マーカを備えることなく自機位置を検出することができる。さらに、例えば、屋内に設けられた移動棚が移動するなど、屋内のレイアウトが変更されたとしても、無人飛行体が移動することにより、投影部は、誘導経路の画像を適切に投影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無人搬送システムの概要図である。
【図２】（ａ）は、図１の無人飛行体の構成を示す斜め下から見た斜視図であり、（ｂ）は、斜め上から見た斜視図である。
【図３】図２の無人飛行体の上部ユニットの構成を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は、図２の無人飛行体のジンバルおよび下部ユニットの構成を示す斜め下から見た斜視図であり、（ｂ）は、斜め上からみた斜視図である。
【図５】図２の無人飛行体の本体が備える各構成の機能ブロック図である。
【図６】図５の自機位置検出部の機能ブロック図である。
【図７】無人搬送車と、誘導画像が投影された路面とを示す上面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る無人搬送システムの概要図である。
【図９】図８の無人飛行体の本体が備える各構成の機能ブロック図である。
【図１０】図９の自機位置検出部の機能ブロック図である。
【図１１】図８のＬＥＤランプおよび無人搬送体を示す上面図である。
【図１２】本発明に係る無人搬送システムの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１の実施形態＞
まず、添付図面を参照しつつ、本発明に係る無人飛行体および無人飛行体を用いた無人搬送システムの第１の実施形態について説明する。前後、左右および上下の方向Ｘ、Ｙ、Ｚは、添付図面に記載のとおり、無人搬送車の走行方向を基準にしている。
【００１５】
＜無人搬送システムＳ１の概要＞
図１は、本発明に係る無人飛行体１を用いた無人搬送システムＳ１の概要図である。この無人搬送システムＳ１では、無人飛行体１は、上方を撮像し、撮像した画像を解析することにより自機位置を検出し、検出した自機位置に基づいて無人搬送車３を誘導するための誘導経路の画像（以下「誘導画像Ｇ」という）を路面Ｒに投影する。無人搬送車３は、無人フォークリフトであって、無人飛行体１によって投影された誘導画像Ｇ中の誘導ラインＬに沿って誘導されることにより、予め定められた走行経路を走行する。
【００１６】
＜天井の構成＞
天井Ｃには、直管形のＬＥＤランプＱが複数設けられている。ＬＥＤランプＱは、ダイナミック点灯式のＬＥＤ照明であり、本発明の「照明」に相当する。複数のＬＥＤランプＱは、それぞれ異なる周波数Ｆで点滅している。
【００１７】
＜無人飛行体＞
次に、無人飛行体１の各部の構成について簡単に説明する。図２に示すように、無人飛行体１は、本体２０と、本体２０の上面から地面と平行に４方に延びる４本のアーム１２と、４本のアーム１２のそれぞれの先端側に設けられたモータ１３と、モータ１３に設けられた回転翼１４と、４本のアーム１２の基部の上側に立設された略八角柱状の上部ユニット１５と、本体２０の下側に設けられたジンバル１６と、ジンバル１６に支持されている下部ユニット１７と、本体２０の周囲かつアーム１２の下側に設けられた４本のスキッド１８と、を備えている。
【００１８】
図３に示すように、上部ユニット１５は、上部ユニット本体１５１と、上カメラ１５２と、光センサ１５３と、を有する。上カメラ１５２は、本発明の「第１撮像部」に相当し、上部ユニット本体１５１の上面の中央に上方を向いて配置されている。上カメラ１５２は、ＬＥＤランプＱを含む天井Ｃの画像を撮像して上方画像を生成する。光センサ１５３は、上カメラ１５２に隣接して配置され、入射された光を電圧または電流からなる電気信号に変換する。
【００１９】
図４に示すように、ジンバル１６は、本体２０に回転可能に連結された第１の回転軸１６１と、第１の回転軸１６１に連結された円板状の回転台１６２と、回転台１６２から下方に延びる左右一対の支持柱１６３と、支持柱１６３の内側中央に回転可能に連結された左右一対の第２の回転軸１６４と、を有する。
【００２０】
下部ユニット１７は、プロジェクタ１７１を有するとともに、第２の回転軸１６４に支持されている。プロジェクタ１７１は、本発明の「投影部」に相当する。プロジェクタ１７１は、ジンバル１６によって任意の方向に向くことができる。
【００２１】
図５に示すように、本体２０は、制御部２１と、自機位置検出部２３と、記憶部２４と、を有する。
【００２２】
制御部２１は、フライトコントロール部２１１と、誘導経路抽出部２１２と、を有し、無人飛行体１の飛行およびプロジェクタ１７１による誘導画像Ｇの投影を制御する。
【００２３】
記憶部２４は、飛行経路記憶部２４１と、天井画像記憶部２４２と、走行経路記憶部２４３と、照明記憶部２４４と、を有している。
【００２４】
自機位置検出部２３には、ＧＰＳセンサ、ジャイロセンサ、超音波センサ、レーザセンサ、気圧センサ、コンパス、加速度センサといった各種センサが考えられる。しかしながら、ＧＰＳセンサは、屋内においては、ＧＰＳ信号を適切に検出することができない。そこで、自機位置検出部２３は、後で詳述するように、屋内においては、上カメラ１５２によって撮像された無人飛行体１の上方の画像と、天井画像記憶部２４２に記憶されている天井画像とを照合することにより、無人飛行体１の位置を検出する。
【００２５】
次に、フライトコントロール部２１１による無人飛行体１の飛行制御について説明する。フライトコントロール部２１１は、各モータ１３の回転数を制御することにより、無人飛行体１のホバリングを可能にするとともに、無人飛行体１の飛行速度、飛行方向、飛行高度を制御する。また、フライトコントロール部２１１は、無人飛行体１の自律飛行時には、自機位置検出部２３によって検出された無人飛行体１の位置を参照しながら、飛行経路記憶部２４１に記憶された飛行経路に沿って無人飛行体１を飛行させる。
【００２６】
次に、図６を参照しつつ、自機位置検出部２３による自機位置検出方法について説明する。自機位置検出部２３は、フーリエ変換部２３１と、照明特定部２３２と、照合部２３３と、自機位置特定部２３４と、を有する。
【００２７】
照明記憶部２４４は、複数のＬＥＤランプＱのそれぞれの周波数Ｆと、複数のＬＥＤランプＱの位置とを関連付けて照明情報として記憶している。
【００２８】
光センサ１５３は、入射された光を電気信号に変換し、フーリエ変換部２３１に出力する。
【００２９】
フーリエ変換部２３１は、入力された電気信号をフーリエ変換することにより、周波数Ｆごと（すなわち、ＬＥＤランプＱごと）のスペクトルに変換し、照明特定部２３２に出力する。
【００３０】
照明特定部２３２は、光センサ１５３に入射された光がいずれのＬＥＤランプＱから照射されたのかを特定する。具体的には、照明特定部２３２は、入力された周波数Ｆごとのスペクトルと、照明情報とに基づいて、いずれのＬＥＤランプＱから光センサ１５３に光が入射されたのかを特定するとともに、そのスペクトル強度Ｖに基づいて、無人飛行体１に最も近い順からＬＥＤランプＱ１、Ｑ２、Ｑ３を特定する。なお、照明特定部２３２が特定するＬＥＤランプＱの数は、後で説明するテンプレートマッチングが適切に行われるのであれば、例えば、２つでもよい。
【００３１】
天井画像記憶部２４２には、点灯された状態のＬＥＤランプＱを含む天井Ｃ全体の天井画像が２値化され、かつ、位置情報と関連付けられた状態で記憶されている。上カメラ１５２は、無人飛行体１の自律飛行時には、随時、無人飛行体１の上方を撮像して上方画像を生成し、照合部２３３に出力する。
【００３２】
照合部２３３は、入力された上方画像と、天井画像記憶部２４２に記憶されている天井画像とを照合する。具体的には、照合部２３３は、まず、上カメラ１５２から入力された上方画像を２値化する。次いで、照合部２３３は、照明情報に含まれるＬＥＤランプＱ１、Ｑ２、Ｑ３の位置に基づいて、天井画像記憶部２４２に記憶されている天井画像から、ＬＥＤランプＱ１、Ｑ２、Ｑ３の周辺かつ連続する範囲の画像を抽出する。次いで、照合部２３３は、２値化した上方画像と、抽出した天井画像とを照合し、天井画像の中のどの位置に上方画像が存在するのかを探索するテンプレートマッチングを行う。なお、適切にテンプレートマッチングが行われるのであれば、照合部２３３が抽出する画像の範囲には、ＬＥＤランプＱ１、Ｑ２、Ｑ３の全面積が含まれなくてもよい。
【００３３】
これにより、照合部２３３は、天井画像記憶部２４２に記憶されている天井画像の全範囲と上方画像とを照合する場合に比して、テンプレートマッチングに要する時間を短縮することができる。また、ＬＥＤランプＱの配置および２値化されたＬＥＤランプＱの形状に特徴がない場合、照合部２３３が天井画像の全範囲と上方画像とを照合すると、別のＬＥＤランプＱを含む天井画像に上方画像が類似するという誤った照合結果が生じる可能性がある。ところが、照合部２３３は、照合する天井画像の範囲をＬＥＤランプＱ１、Ｑ２、Ｑ３の周辺かつ連続する範囲に限定することにより、適切にテンプレートマッチングを行うことができる。テンプレートマッチングには、例えば、ＳＳＤ（「Sum of Squared Difference」）またはＳＡＤ（「Sum of Absolute Difference」）を類似度の計算手法として用いてもよい。
【００３４】
自機位置特定部２３４は、照合部２３３のテンプレートマッチングの結果に基づいて無人飛行体１の位置を特定する。
【００３５】
なお、自機位置検出部２３は、無人飛行体１の高度に関しては、超音波センサ、レーザセンサ等により検出する。
【００３６】
次に、誘導画像Ｇを投影する方法について説明する。図５に示すとおり、誘導経路抽出部２１２は、自機位置検出部２３によって検出された無人飛行体１の位置に基づいて、路面Ｒに投影する誘導画像Ｇを決定する。具体的には、走行経路記憶部２４３が無人搬送車３の予め定められた走行経路を記憶しており、誘導経路抽出部２１２は、検出された無人飛行体１の位置に対応する走行経路の一部を誘導経路として抽出する。抽出された誘導経路の画像、すなわち誘導画像Ｇは、プロジェクタ１７１に出力される。なお、誘導経路の面積は、特に限定されない。
【００３７】
プロジェクタ１７１は、入力された誘導画像Ｇを路面Ｒに投影する。無人飛行体１がフライトコントロール部２１１によって安定してホバリングすることができ、プロジェクタ１７１がジンバル１６によって安定して一定の方向を向くことができるので、プロジェクタ１７１は、誘導画像Ｇを路面Ｒの適切な位置に安定して投影することができる。
【００３８】
図７に示すように、誘導画像Ｇは、一定の幅を有する誘導ラインＬが中央に配置されており、誘導ラインＬの向きは、無人搬送車３が誘導される方向を指している。また、誘導画像Ｇのうち、誘導ラインＬの部分の色は、その両側の部分に比して明度・彩度が明らかに異なる。この誘導画像Ｇは、単なる一例であってこれに限定されない。例えば、路面Ｒの色と明らかに異なる色の誘導ラインＬのみを誘導画像Ｇとしてもよい。
【００３９】
＜無人搬送車＞
再び図１を参照して、無人搬送車３の構成について説明する。無人搬送車３は、車体３１と、車載カメラ３２と、左右一対の前輪３３と、左右一対の後輪３４と、前輪３３および後輪３４のいずれか一方または両方をステアリング制御するステアリング制御部３５と、誘導経路検出部３６と、フォーク３７と、マスト３８と、を備える。車載カメラ３２は、本発明の「第２撮像部」に相当する。
【００４０】
車体３１の前面の一部は、透過部材で構成されている。車載カメラ３２は、車体３１内の前側の上側かつ中央の位置に、透過部材を通して路面Ｒを向くように設けられている。車載カメラ３２の位置は、単なる一例であってこれに限定されない。
【００４１】
図７に示すとおり、車載カメラ３２は、投影された誘導画像Ｇを含む路面Ｒの所定の撮像範囲Ｔを撮像して路面画像を生成し、誘導経路検出部３６に出力する。
【００４２】
誘導経路検出部３６は、車載カメラ３２から入力された路面画像を彩度・明度に基づいて解析し、誘導ラインＬを検出する。
【００４３】
ステアリング制御部３５は、誘導経路検出部３６によって検出された誘導ラインＬに基づいて、前輪３３および後輪３４のいずれか一方または両方をステアリング制御する。具体的には、ステアリング制御部３５は、誘導ラインＬの位置が撮像範囲Ｔの中央にくるように車輪３３、３４の操舵角をフィードバック制御する。これにより、無人搬送車３は、無人飛行体１が投影した誘導経路に沿って誘導され、予め定められた走行経路を走行することができる。
【００４４】
無人搬送システムＳ１によれば、プロジェクタ１７１が誘導画像Ｇを投影するので、無人搬送車３を誘導するのに別途誘導ラインを敷設する必要がない。また、自機位置検出部２３が無人飛行体１の位置を検出する方法として、屋内に設けられたＬＥＤランプＱを利用することにより、例えば、位置検出用のマーカといった部材を屋内に設置する必要がない。
【００４５】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係る無人搬送システムＳ２は、第１の実施形態に係る無人搬送システムＳ１に対して、無人飛行体が備える自機位置検出部および記憶部の一部構成のみが異なっており、他の構成については共通する。したがって、重複する構成要素については、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
＜無人搬送システムＳ２の概要＞
図８に示すように、無人搬送システムＳ２では、無人搬送システムＳ１と同様に、無人飛行体１が、上方を撮像し、撮像した画像に基づいて自機位置を検出し、検出した自機位置に基づいて無人搬送車３を誘導するための誘導画像Ｇを路面Ｒに投影し、無人搬送車３は、無人飛行体１によって投影された誘導画像Ｇ中の誘導ラインＬに沿って誘導されることにより、予め定められた走行経路を走行する。
【００４７】
＜無人飛行体＞
無人飛行体１は、本体２０と、４本のアーム１２と、モータ１３と、回転翼１４と、上部ユニット１５と、ジンバル１６と、下部ユニット１７と、スキッド１８と、を備えている。
【００４８】
図９に示すように、本体２０は、制御部２１と、自機位置検出部２３と、記憶部２４と、を有する。
【００４９】
記憶部２４は、飛行経路記憶部２４１と、天井画像記憶部２４２と、走行経路記憶部２４３と、スペクトル強度記憶部２４５と、を有している。
【００５０】
次に、図１０を参照しつつ、自機位置検出部２３による自機位置検出方法について説明する。自機位置検出部２３は、各種センサとともに、フーリエ変換部２３１と、照合部２３３と、自機位置特定部２３４と、自機位置推定部２３５と、を有する。
【００５１】
まず、第１の実施形態と同様の手法で、光センサ１５３が、入射された光を電気信号に変換し、フーリエ変換部２３１に出力し、フーリエ変換部２３１が、入力された電気信号をフーリエ変換することにより、周波数Ｆごとのスペクトルに変換し、自機位置推定部２３５に出力する。
【００５２】
スペクトル強度記憶部２４５は、光センサ１５３がＬＥＤランプＱからの光を変換した電気信号の周波数Ｆごとのスペクトルの強度分布を、位置情報と関連付けてスペクトル強度情報として予め記憶している。
【００５３】
図１１に示すように、自機位置推定部２３５は、スペクトル強度情報に基づいて、フーリエ変換部２３１によって変換された少なくとも３つの周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３のそれぞれの前記スペクトルの強度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に対応する位置を無人飛行体１の位置として推定する。具体的には、自機位置推定部２３５は、まず、スペクトルの強度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に対応する、スペクトル強度情報内のスペクトル強度分布に基づいて、ＬＥＤランプＱ１、Ｑ２、Ｑ３のそれぞれのスペクトルの強度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３のライン状の範囲Ａ１、Ａ２、Ａ３を特定する。次いで、自機位置推定部２３５は、スペクトルの強度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３のライン状の範囲Ａ１、Ａ２、Ａ３の交点Ｉを特定し、交点Ｉの位置を無人飛行体１の位置と推定する。
【００５４】
照合部２３３は、入力された上方画像と、天井画像記憶部２４２に記憶されている天井画像とを照合する。具体的には、まず、照合部２３３は、上カメラ１５２から入力された上方画像を２値化する。次いで、照合部２３３は、天井画像記憶部２４２に記憶されている天井画像から、自機位置推定部２３５が推定した無人飛行体１の位置（すなわち、交点Ｉの位置）から所定の距離の範囲ＡＩの画像を抽出する。次いで、照合部２３３は、２値化した上方画像と、抽出した天井画像とを照合し、天井画像の中のどの位置に上方画像が存在するのかを探索するテンプレートマッチングを行う。これにより、照合部２３３は、天井画像の全範囲と上方画像とを照合する場合に比して、テンプレートマッチングをより適切に行うことができ、かつ、テンプレートマッチングに要する時間を短縮することができる。
【００５５】
自機位置特定部２３４は、第１の実施形態と同様に、照合部２３３のテンプレートマッチングの結果に基づいて、無人飛行体１の位置を特定する。
【００５６】
スペクトル強度記憶部２４５は、自機位置特定部２３４が無人飛行体１の位置を特定すると、特定された位置に対応する周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３のそれぞれのスペクトル強度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を、フーリエ変換部２３１によって変換されたスペクトル強度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に更新する。これにより、ＬＥＤランプＱのスペクトル強度Ｖが経年劣化や汚れの付着などにより低下しても、スペクトル強度記憶部２４５に記憶されている周波数Ｆごとのスペクトル強度Ｖが随時較正され、自機位置推定部２３５は、無人飛行体１の位置を適切に推定することができる。
【００５７】
次いで、誘導経路抽出部２１２は、第１の実施形態と同様の手法で、自機位置検出部２３によって検出された無人飛行体１の位置に基づいて、路面Ｒに投影する誘導画像Ｇを決定し、プロジェクタ１７１に出力する。プロジェクタ１７１は、入力された誘導画像Ｇを路面Ｒに投影する。
【００５８】
＜無人搬送車＞
無人搬送車３は、第１の実施形態と同様の手法で、無人飛行体１が投影した誘導経路を検出するとともに、誘導経路に沿って誘導され、予め定められた走行経路を走行する。
【００５９】
無人搬送システムＳ２によれば、プロジェクタ１７１が誘導画像Ｇを投影するので、無人搬送車３を誘導するのに別途誘導ラインを敷設する必要がない。また、自機位置検出部２３が無人飛行体１の位置を検出する方法として、屋内に設けられたＬＥＤランプＱを利用することにより、例えば、位置検出用のマーカといった部材を屋内に設置する必要がない。また、無人搬送システムＳ１と比較して、照合部２３３は、上方画像と照合する天井画像の範囲をより限定することができ、さらに、テンプレートマッチングの精度を高めることができる。
【００６０】
以上、本発明に係る無人搬送車３を誘導するシステムの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００６１】
（１）直管形のＬＥＤランプＱは、本発明に係る「照明」の単なる一例であって、これに限定されない。また、複数のＬＥＤランプＱのそれぞれの周波数Ｆの相違は、ＬＥＤランプＱの型式の相違によるものであってもよいし、制御装置によってＬＥＤランプＱの周波数Ｆを制御する手法によるものであってもよい。
【００６２】
（２）無人飛行体１は、アーム１２の上面にジンバルが設けられ、このジンバルに上部ユニット１５が接続される構成であってもよい。これにより、無人飛行体１の姿勢に関わらず、上カメラ１５２は、常に一定の角度で天井Ｃを撮像することができるとともに、光センサ１５３は、常に天井Ｃに対して正対することができる。
【００６３】
（３）プロジェクタ１７１は、複数のプロジェクタから構成されていてもよい。この場合、複数のプロジェクタによって複数の誘導画像Ｇを同時に投影することにより、複数の無人搬送車３を同時に誘導してもよい。また、複数のプロジェクタによって同時に複数の誘導画像Ｇを投影することにより広範囲の誘導経路を路面Ｒに表示させてもよい。
【００６４】
（４）誘導経路抽出部２１２は、無人飛行体１の位置に加えて、無人搬送車３の位置に基づいて、誘導画像Ｇを決定してもよい。この場合、無人飛行体１は、下方を撮像する下カメラをさらに備え、誘導経路抽出部２１２は、予め下カメラの撮像する画像に基づいて、無人搬送車３の位置を検出する。
【００６５】
（５）無人飛行体１は、無人搬送車３に追従しながら誘導画像Ｇを投影してもよいし、または所定の位置から誘導画像Ｇを投影してもよい。
【００６６】
（６）無人搬送車３は、例えば、有人無人兼用の搬送車またはフォークリフトであってもよい。
【００６７】
（７）図１２に示すように、本発明は、無人飛行体１と互いに通信可能なサーバ４を備えた無人搬送システムＳ３でもよい。この場合、無人搬送システムＳ３は、無人飛行体１と、サーバ４と、無人搬送車３を含む。無人飛行体１は、自機位置検出部２３と、プロジェクタ１７１とを備える。サーバ４は、走行経路記憶部４１と、誘導経路抽出部４２と、を備える。無人搬送車３は、車載カメラ３２と、左右一対の前輪３３と、左右一対の後輪３４と、ステアリング制御部３５と、誘導経路検出部３６と、を備える。
【００６８】
無人搬送システムＳ３では、走行経路記憶部４１が無人搬送車３の予め定められた走行経路を記憶しており、誘導経路抽出部４２が通信により受信した前記無人飛行体１の位置に対応する走行経路の一部を誘導経路として抽出する。プロジェクタ１７１は、サーバ４から受信した誘導経路の画像Ｇを路面Ｒに投影する。無人搬送車３は、無人搬送システムＳ１（Ｓ２）と同様の手法で、無人飛行体１が投影した誘導経路に沿って誘導され、予め定められた走行経路を走行することができる。この無人搬送システムＳ３によれば、無人飛行体１は、走行経路記憶部２４３および誘導経路抽出部２１２を備える必要がない。
【符号の説明】
【００６９】
１  無人飛行体
１２  アーム
１３  モータ
１４  回転翼
１５  上部ユニット
１５１  上部ユニット本体
１５２  上カメラ（第１撮像部）
１６  ジンバル
１６１  第１の回転軸
１６２  回転台
１６３  支持柱
１６４  第２の回転軸
１７  下部ユニット
１７１  プロジェクタ（投影部）
２０  本体
２１  制御部
２１１  フライトコントロール部
２１２  誘導経路抽出部
２３  自機位置検出部
２３１  フーリエ変換部
２３２  照明特定部
２３３  照合部
２３４  自機位置特定部
２３５  自機位置推定部
２４  記憶部
２４１  飛行経路記憶部
２４２  天井画像記憶部
２４３  走行経路記憶部
２４４  照明記憶部
２４５  スペクトル強度記憶部
３  無人搬送車
３１  車体
３２  車載カメラ（第２撮像部）
３３  前輪
３４  後輪
３５  ステアリング制御部
３６  誘導経路検出部
４  サーバ
４１  走行経路記憶部
４２  誘導経路抽出部
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３  無人搬送システム
Ｃ  天井
Ｑ  ＬＥＤランプ（照明）
Ｒ  路面
Ｇ  誘導画像
Ｔ  撮像範囲
Ｌ  誘導ライン
【図１】
2020034973.tif 000003
【図２】
2020034973.tif 000004
【図３】
2020034973.tif 000005
【図４】
2020034973.tif 000006
【図５】
2020034973.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020034973.tif 000009
【図８】
2020034973.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2020034973.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月24日(2019.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井に設けられた複数の照明と、ホバリング可能な無人飛行体と、無人搬送車と、を含む無人搬送システムであって、
前記無人飛行体は、
自機の上方を撮像する第１撮像部と、
予め撮像された前記照明を含む前記天井の画像を位置情報と関連付けて記憶している天井画像記憶部と、
前記第１撮像部によって撮像された前記自機の現在の上方の画像と、前記天井画像記憶部に記憶されている前記天井の画像とを照合する照合部と、
前記照合部が照合した結果に基づいて前記自機の位置を特定する自機位置特定部と、
前記自機の飛行を制御するフライトコントロール部と、
誘導経路に沿って走行する前記無人搬送車のための前記誘導経路の画像を路面に投影する投影部と、を備え、
前記無人搬送車は、
前記投影部によって投影された前記誘導経路を含む前記路面の範囲を撮像する第２撮像部と、
前記第２撮像部によって撮像された前記路面の画像を解析することにより前記誘導経路を検出する誘導経路検出部と、
前記誘導経路検出部によって検出された前記誘導経路に基づいてステアリング制御するステアリング制御部と、を備え、
前記無人搬送システムは、
前記無人搬送車の予め定められた走行経路を記憶している走行経路記憶部と、
前記自機位置特定部によって検出された前記自機の位置に対応する前記走行経路の一部を前記誘導経路として抽出し、当該抽出した誘導経路から投影部が投影すべき誘導経路画像を決定する誘導経路抽出部と、をさらに含み、
前記投影部は、前記誘導経路抽出部が決定した前記誘導経路画像を投影する
ことを特徴とする無人搬送システム。
【請求項２】
前記複数の照明は、ダイナミック点灯式のＬＥＤ照明であり、かつ、互いに異なる周波数で点滅し、
前記無人飛行体は、
前記照明の前記周波数と、前記照明の位置と、を関連付けて照明情報として記憶している照明記憶部と、
入射された光を電気信号に変換する前記自機の上側に配置された光センサと、
前記光センサによって変換された前記電気信号を、フーリエ変換することにより、前記周波数ごとのスペクトルに変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部によって変換された前記周波数ごとの前記スペクトルと、前記照明情報とに基づいて、前記光センサに入射された前記光がいずれの前記照明から照射されたのかを特定する照明特定部と、をさらに備え、
前記照合部は、前記照明特定部によって特定された前記照明の前記照明情報に基づいて、前記天井画像記憶部に記憶されている前記天井の画像から、特定された前記照明が含まれる所定の範囲の画像を抽出するとともに、抽出した前記天井の画像と、前記第１撮像部によって撮像された前記自機の現在の上方の画像とを照合する
ことを特徴とする請求項１に記載の無人搬送システム。
【請求項３】
前記複数の照明は、ダイナミック点灯式のＬＥＤ照明であり、かつ、互いに異なる周波数で点滅し、
前記無人飛行体は、
入射された光を電気信号に変換する前記自機の上側に配置された光センサと、
前記光センサが前記照明からの光を変換した前記電気信号の前記周波数ごとのスペクトルの強度分布を、前記位置情報と関連付けてスペクトル強度情報として記憶しているスペクトル強度記憶部と、
前記光センサによって変換された前記電気信号を、フーリエ変換することにより、前記周波数ごとの前記スペクトルに変換するフーリエ変換部と、
前記スペクトル強度情報に基づいて、前記フーリエ変換部によって変換された少なくとも３つの前記周波数のそれぞれの前記スペクトルの強度に対応する位置を前記自機の位置として推定する自機位置推定部と、をさらに備え、
前記照合部は、前記天井画像記憶部に記憶されている前記天井の画像から、前記自機位置推定部が推定した前記無人飛行体の位置から所定の範囲の画像を抽出するとともに、抽出した前記天井の画像と、前記第１撮像部によって撮像された前記自機の現在の上方の画像とを照合する
ことを特徴とする請求項１に記載の無人搬送システム。
【請求項４】
前記スペクトル強度記憶部は、
前記自機位置特定部が前記自機の位置を特定すると、記憶している前記スペクトル強度情報のうち、特定された前記自機の位置に対応する、前記照明ごとの前記スペクトルの強度を、前記フーリエ変換部に変換された前記スペクトルの強度に更新する
ことを特徴とする請求項３に記載の無人搬送システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係る無人搬送システムは、
天井に設けられた複数の照明と、ホバリング可能な無人飛行体と、無人搬送車と、を含み、
無人飛行体は、
自機の上方を撮像する第１撮像部と、
予め撮像された照明を含む天井の画像を位置情報と関連付けて記憶している天井画像記憶部と、
第１撮像部によって撮像された自機の現在の上方の画像と、天井画像記憶部に記憶されている天井の画像とを照合する照合部と、
照合部が照合した結果に基づいて自機の位置を特定する自機位置特定部と、
自機の飛行を制御するフライトコントロール部と、
誘導経路に沿って走行する無人搬送車のための誘導経路の画像を路面に投影する投影部と、を備え、
無人搬送車は、
投影部によって投影された誘導経路を含む路面の範囲を撮像する第２撮像部と、
第２撮像部によって撮像された路面の画像を解析することにより誘導経路を検出する誘導経路検出部と、
誘導経路検出部によって検出された誘導経路に基づいてステアリング制御するステアリング制御部と、を備え、
無人搬送システムは、
無人搬送車の予め定められた走行経路を記憶している走行経路記憶部と、
自機位置特定部によって検出された自機の位置に対応する走行経路の一部を誘導経路として抽出し、当該抽出した誘導経路から投影部が投影すべき誘導経路画像を決定する誘導経路抽出部と、をさらに含み、
投影部は、誘導経路抽出部が決定した誘導経路画像を投影する
ことを特徴とする。