(57)【要約】      （修正有）【課題】追尾すべきビーコンの方向及び距離を検出して、曲がり角等においても確実にビーコンを追尾することができるようにした移動車両を提供する。【解決手段】搬送台車１０は、本体部と、地上を走行するための走行部１２と、走行部１２を駆動制御する駆動制御部１３と、ビーコン検出部と、を備える。ビーコン検出部が、前方の追尾すべきビーコンからの第一の識別光を撮像するための本体部の互いに横方向に離れた二箇所でそれぞれ前方に向かって配置された一対の撮像手段２１、２２と、各撮像手段で撮像された第一の識別光の撮像画面を画像処理して、それぞれ撮像画面上の座標位置からビーコンの方向及び距離から成るビーコン位置情報を算出する演算部２４と、演算部で算出されたビーコン位置情報に基づいてビーコンに向かって走行するように走行情報を生成する処理部２５とを含む。【選択図】図２
2018106312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、地上を走行するための走行部と、前記走行部を駆動制御する駆動制御部と、ビーコン検出部と、を備えており、
前記ビーコン検出部が、前方の追尾すべきビーコンからの第一の識別光を撮像するために前記本体部の互いに横方向に離れてそれぞれ前方に向かって配置された一対の撮像手段と、前記各撮像手段で撮像された第一の識別光の撮像画面を画像処理して、それぞれ撮像画面上の座標位置から、前記ビーコンの方向及び距離から成るビーコン位置情報を算出する演算部と、前記演算部で算出された前記ビーコン位置情報に基づいて前記ビーコンに向かって走行するように走行情報を生成する処理部と、を含んでおり、
前記駆動制御部が、前記処理部からの走行情報に基づいて前記走行部を駆動制御することにより、前記走行部が前記ビーコンの移動に追従して走行する、移動車両。
【請求項２】
前記ビーコンが、追尾すべき移動物体に取り付けられており、
前記走行部が、前記ビーコン及び前記移動物体の移動に追従して走行する、請求項１に記載の移動車両。
【請求項３】
前記ビーコンが、赤外光による第一の識別光を出射し、
前記各撮像手段が赤外カメラである、請求項１又は２に記載の移動車両。
【請求項４】
前記演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ当該撮像手段の光学系の歪み補正した座標系での前記ビーコンの座標位置を求める、請求項１〜３の何れかに記載の移動車両。
【請求項５】
前記演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のずれ角を偏位修正した座標系での前記ビーコンの座標位置を求める、請求項１〜４の何れかに記載の移動車両。
【請求項６】
前記演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のずれ角を修正する演算係数を前もって算出しておき、
前記演算部が、前記演算係数を利用して、偏位修正した座標系での前記ビーコンの座標位置を求める、請求項５に記載の移動車両。
【請求項７】
前記演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のヨー角に関してのみ、前記演算係数を算出する、請求項６に記載の移動車両。
【請求項８】
前記演算部が、所定時間毎に前記ビーコン位置情報を算出し、
前記処理部が、前記演算部からの前記ビーコン位置情報を順次にマッピングし、
前記ビーコン位置の方向が左右にずれたとき、前記処理部がマッピングされたビーコン位置を順次に経由する走行情報を生成する、請求項１〜７の何れかに記載の移動車両。
【請求項９】
前記演算部が前記撮像手段からの画像信号に基づいて前記ビーコン位置情報を算出できないとき、前記処理部が既にマッピングされたビーコン位置情報に基づいて前記走行情報を生成する、請求項１〜８の何れかに記載の移動車両。
【請求項１０】
前記本体部が、平坦な載置台を備えた搬送台車の本体部として構成されている、請求項１〜９の何れかに記載の移動車両。
【請求項１１】
前記本体部の後部に、第二の識別光を出射するビーコンを備えている、請求項１〜１０の何れかに記載の移動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動する人や移動体等の対象物に追従して移動する移動車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動する人や移動体等の対象物に追従して移動する移動車両としては、先行する人や移動体に取り付けられたビーコンを検出して、当該ビーコンの方向に向かって移動制御される搬送台車の形態の搬送用ロボットがある。このような搬送用ロボットとして、追従すべき対象物に備えられたビーコンから出射する赤外線を赤外線センサにより検出してビーコンの位置情報を取得し、走行制御部が、この位置情報及び距離検出部で検知された障害物情報に基づいて、走行部を駆動制御することにより本体部を対象物に追従させて走行させるようにした、搬送用ロボットが非特許文献１に開示されている。
【０００３】
この搬送用ロボットにおいては、追尾すべきビーコンの位置に関しては、一つの赤外線センサを用いてビーコンの位置情報を取得することによりビーコンの方向が検出され、このビーコンの方向に向かって、走行制御部の駆動制御により搬送用ロボットが直進又は転回により進行するようになっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】https://www.zmp.co.jp/products/carriro?lang=jp
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような搬送用ロボットにおいては、一つの赤外線カメラによるビーコン位置の取得では、ビーコンの方向は検出できるが、ビーコンまでの距離を検出することはできない。このため、ビーコンの移動速度に合わせて、搬送用ロボットを走行させることは困難であった。
【０００６】
また、搬送用ロボットは、ビーコンの移動に伴ってビーコンに向かって走行するが、追尾すべきビーコンに対して数秒遅れて走行することになる。従って、追尾すべきビーコンが、例えばＬ字形の通路を走行して、曲がり角を左又は右に曲がった場合、搬送用ロボットは、ビーコンに向かって真っ直ぐに進行しようとすることから、曲がり角の手前から、ビーコンの進行方向に従って左又は右に斜めに進行することになる。このため、場合によっては、搬送用ロボットが曲がり角の角部に引っ掛かってしまったり、あるいは衝突して停止してしまうおそれがある。
【０００７】
これに対して、搬送用ロボットに障害物センサを備えることにより、曲がり角の角部に対する引っ掛かりや衝突を回避することは可能であるが、その場合には追尾すべきビーコンに追従することができなくなってしまう。
かくして、このような不具合を回避するためには、通路の幅を十分に大きくとらなければならなくなってしまう。
【０００８】
さらに、上述のように追尾すべきビーコンが曲がり角を左又は右に曲がり切ってしまうと、ビーコンが曲がり角を回り込んでしまうため、搬送用ロボットから見ると、ビーコンが曲がり角に隠れて見えなくなる、即ち追尾すべきビーコンを赤外線カメラで撮像することができないため、ビーコンの位置情報を取得することができなくなり、その後の搬送用ロボットの走行が不可能になってしまう。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑み、追尾すべきビーコンの方向及び距離を検出して、曲がり角等においても確実にビーコンを追尾することができるようにした移動車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、本発明によれば、本体部と、地上を走行するための走行部と、走行部を駆動制御する駆動制御部と、ビーコン検出部と、を備え、ビーコン検出部が、前方の追尾すべきビーコンからの第一の識別光を撮像するために本体部の互いに横方向に離れてそれぞれ前方に向かって配置された一対の撮像手段と、各撮像手段で撮像された第一の識別光の撮像画面を画像処理してそれぞれ撮像画面上の座標位置からビーコンの方向及び距離から成るビーコン位置情報を算出する演算部と、演算部で算出されたビーコン位置情報に基づいてビーコンに向かって走行するように走行情報を生成する処理部と、を含んでおり、駆動制御部が、処理部からの走行情報に基づいて走行部を駆動制御することにより、走行部がビーコンの移動に追従して走行することを特徴とする、移動車両により達成される。
【００１１】
本発明による移動車両は、好ましくは、ビーコンが、追尾すべき移動物体に取り付けられており、走行部がビーコン及び移動物体の移動に追従して走行する。
【００１２】
本発明による移動車両は、好ましくは、ビーコンが、赤外光による第一の識別光を出射し、各撮像手段が赤外カメラである。
【００１３】
本発明による移動車両は、好ましくは、演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関してそれぞれ当該撮像手段の光学系の歪み補正した座標系でのビーコンの座標位置を求める。
【００１４】
本発明による移動車両は、好ましくは、演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のずれ角を偏位修正した座標系でのビーコンの座標位置を求める。
【００１５】
本発明による移動車両は、好ましくは、演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のずれ角を修正する演算係数を前もって算出しておき、演算部が、演算係数を利用して、偏位修正した座標系での前記ビーコンの座標位置を求める。
【００１６】
本発明による移動車両は、好ましくは、演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のヨー角に関してのみ演算係数を算出する。
【００１７】
本発明による移動車両は、好ましくは、演算部が、所定時間毎にビーコン位置情報を算出し、処理部が、演算部からのビーコン位置情報を順次にマッピングし、ビーコン位置の方向が左右にずれたとき、処理部がマッピングされたビーコン位置情報を順次に経由する走行情報を生成する。
【００１８】
本発明による移動車両は、好ましくは、演算部が撮像手段からの画像信号に基づいてビーコン位置情報を算出できないとき、処理部が、既にマッピングされたビーコン位置情報に基づいて走行情報を生成する。
【００１９】
本発明による移動車両は、好ましくは、平坦な載置台を備えた搬送台車の本体部として構成されている。
【００２０】
本発明による移動車両は、好ましくは、本体部の後部に、第二の識別光を出射するビーコンを備えている。
この構成によれば、追尾すべきビーコンを追尾して走行する本搬送台車が備えている第二の識別光を特定して、同様の移動車両を追尾させることが可能となる。これにより、ビーコンを装着した作業者又は移動車両に対して、複数の同様の移動車両が、それぞれ追尾すべきビーコンを特定して追尾することによって、複数の移動台車が連なって追尾、移動することが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
このようにして、本発明によれば、追尾すべきビーコンの方向及び距離を検出して、曲がり角等においても確実にビーコンを追尾することができるようにした移動車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による搬送台車の一実施形態の全体構成を示し、（Ａ）は概略斜視図，（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は側面図である。
【図２】図１の搬送台車を示す拡大底面図である。
【図３】図１の搬送台車の内部構成を示すブロック図である。
【図４】図１の搬送台車におけるビーコン検出部の偏位修正の説明図である。
【図５】図１の搬送台車におけるビーコン検出部の修正作業を示すフローチャートである。
【図６】図１の搬送台車を手押し式の搬送台車に追尾させる使用状態を示す概略斜視図である。
【図７】図６の追尾状態における搬送台車の動作を示すフローチャートである。
【図８】図６の追尾状態で屈曲した通路を走行する際の状況を示す概略平面図である。
【図９】図６に示す屈曲又は湾曲した通路にて図１の搬送台車がビーコンを腰に付けた作業者を追尾する実験による搬送台車の中心軌跡を示すグラフである。
【図１０】図９の実験を七回繰り返して得られたビーコンの経路からの搬送台車の中心軌跡のずれを測定した結果を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１から図３は、本発明による移動車両としての搬送台車１０の一実施形態を示している。図１から図３において、搬送台車１０は、偏平な直方体状の本体部１１と、本体部１１の下部に設けられた走行部１２と、駆動制御部１３と、ビーコン検出部２０と、を含んでいる。
【００２４】
本体部１１は、その外形が偏平な直方体状に、そしてその上面が平坦な載置台１１ａとして形成されている。
【００２５】
走行部１２は、図１（Ｂ）及び（Ｃ）そして図２に示すように、本体部１１の下面にて、その前方（図１（Ｂ）にて矢印で示す方向）の両側に配置された一対の車輪１５と、各車輪１５をそれぞれ駆動する減速機構１６ａを備えたモータ１６と、その後方の両側に配置された一対のキャスター１７と、から構成されている。これにより、各駆動モータ１６が後述する駆動制御部１３で駆動制御されることにより、各車輪１５が回転駆動され、搬送台車１０が前進，後退又は左右に転回して所定の方向に走行する。なお、走行部１２は、車輪１５に限らず、例えば無限軌道等の他の駆動手段により構成されていてもよい。
【００２６】
駆動制御部１３は、本体部１１内に配置されている。ここで、駆動制御部１３及び各モータ１６への給電は、本体部１１の下面中央付近に配置された電源１３ａから行なわれる。なお、電源１３ａは、電池や充電可能な二次電池、例えばリチウム二次電池を使用することができる。以下の説明では、電源１３ａとして、リチウム二次電池を使用した場合について説明する。
【００２７】
駆動制御部１３は、本体部１１に設けられたビーコン検出部２０からの後述する走行情報に基づいて、走行部１２の各駆動モータ１６をそれぞれ駆動制御することにより、車輪１５をそれぞれ独立的に駆動して、前進，後退，左右転回等の走行を行なわせる。その際、駆動制御部１３は、図示しない障害物センサからの情報に基づいて、障害物を検出した場合には、走行部１２を停止させる。
なお、センサとしては、搬送台車１０の加速度や角加速度を測定するための二軸又は三軸加速度センサを利用した慣性センサ１８が備えられている。この慣性センサ１８は、ＩＭＵ（Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）とも呼ばれている。
【００２８】
以上の構成は、従来使用されている搬送台車とほぼ同様の構成であるが、本発明の実施形態における搬送台車１０は、追尾すべき移動物体を検知するためにビーコン検出部２０を備えている。
ビーコン検出部２０は、図２及び図３に示すように、本体部１１の前部に設けられており、一対の撮像手段２１，２２としての赤外線カメラと、距離センサ２３と、演算部２４と、処理部２５と、から構成されている。
【００２９】
撮像手段としての各赤外線カメラ２１及び２２は、それぞれ本体部１１の前方の追尾すべきビーコンからの第一の識別光を撮像するために本体部１１の互いに横方向に離れてそれぞれ前方に向かって、例えば前端の左右両側にて前方に向かって配置されている。即ち、各赤外線カメラ２１及び２２は、各光軸が互いにほぼ平行に、そして、例えば上向きに傾斜して前方に延びるように配置されている。ここで、各光軸の傾斜角度は、例えば光軸が前方１メートルで高さ５０ｃｍ程度の位置を通るように、傾斜角度１０度から３０度程度に設定される。
各赤外線カメラ２１，２２は、公知の赤外線ステレオカメラの構成であって、撮像素子及びレンズ等の光学系から構成されている。
【００３０】
撮像素子が入射する赤外線を検知することにより、太陽光等の外乱光の影響を排除することができると共に、夜間等の暗い場所においても、確実にビーコンＢからの第１の識別光を検出することが可能である。なお、赤外光を検出する撮像素子としては、通常の撮像素子の入射側に赤外線のみを透過する光学フィルターを配置することによって、構成することも可能である。
そして、各赤外線カメラ２１，２２は、追尾すべきビーコンＢを所定時間ごとに撮像して、撮像した撮像信号を演算部２４に送出する。
【００３１】
ビーコンＢからの第１の識別光は赤外光であり、ＣＰＵ等により制御されて所定の発光パターンを有している赤外光を発生する。この際、赤外光は、例えばビーコンＢの識別番号（ＩＤ）が識別されるように変調されていてもよい。後述するように、ビーコンＢは、追従すべき移動物体として、先行する搬送台車３０に搭載されるか又は搬送台車３０の運転をする作業者Ｐの腰付近に吊り下げて使用される。これにより、ビーコン検出部２０では、第１の識別光により先行する搬送台車３０や作業者Ｐの特定をすることができる。
【００３２】
上記構成によれば、撮像手段が赤外線によるビーコンＢの検出を行なうことにより、可視光に影響されることなく、また夜間等の暗い場所においても、ビーコンＢの特定と追尾を行なうことができる。
さらに、追尾すべきビーコンＢ又は移動物体が角部を回り込んで、各撮像手段の視野から外れた場合であっても、それまでのマッピングされた後述するビーコン位置情報２４ａに沿って本搬送台車１０が走行することにより、再び各撮像手段の視野内にビーコンＢを取り込んで、追尾を継続することができる。
【００３３】
距離センサ２３は、本体部１１の前端のほぼ中央にて前方に向かって配置されており、追尾すべきビーコンＢに対して超音波を出射してその反射波を検出することにより、当該ビーコンＢまでの距離ｄ０を補助的に測定する。
【００３４】
演算部２４は、各赤外線カメラ２１，２２からのビーコンＢの撮像画面を画像処理することにより、所謂ステレオ視によるビーコン位置情報２４ａ、即ち方向及び距離ｄを算出して、処理部２５に送出する。
その際、演算部２４は、ビーコンＢの撮像画面に関して、後述するように各赤外線カメラ２１，２２の光学系による歪み補正を行なうと共に、各赤外線カメラ２１，２２の本体部１１への取付姿勢、即ちそれぞれの光軸の間の平行からのずれを修正して、撮像画面上における中心位置の修正を行なう。
【００３５】
演算部２４は、各撮像手段として赤外線カメラ２１，２２で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のずれ角を偏位修正した座標系でのビーコンＢの座標位置を求める。これにより、各撮像手段の光軸が互いにずれていても、それぞれの撮像画面における座標系を偏位修正することによって、各撮像手段の本体部１１への取付修正を行なうことなく、演算部２４による演算によって光軸のずれ角を修正して、より正確なビーコン位置を検出することができる。
【００３６】
さらに、演算部２４は、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のずれ角を修正する演算係数を前もって算出しておき、演算部２４が、演算係数を利用して、偏位修正した座標系でのビーコンＢの座標位置を求める。これにより、前もって光軸のずれ角修正のための演算係数を算出しておくことにより、より迅速に且つ正確にビーコンＢの位置の座標位置を検出することができる。
【００３７】
ここで、演算部２４は、距離センサ２３で測定されたビーコンＢまでの距離ｄ０を参照することにより、ビーコンＢまでの距離ｄをより正確に算出することができる。
また、演算部２４は、赤外線カメラ２１，２２からの撮像画面の画像処理によりビーコンの位置情報を算出できないときには、ビーコンＢの位置情報２４ａを作成せず、処理部２５に送出しない。
【００３８】
処理部２５は、演算部２４で算出されたビーコンＢの位置情報２４ａを、本搬送台車１０が走行すべき領域に関してマッピングして記憶部２５ａに登録すると共に、このビーコンの位置情報２４ａに基づいて、そのときの追尾すべきビーコンＢに対する方向及び距離ｄから、搬送台車１０をビーコンＢに追従させるための速度及び方向（操舵角）から成る走行情報２５ｂを生成する。その際、処理部２５は、当該ビーコンの位置情報２４ａと直前のビーコンの位置情報２４ａとを比較することにより、ビーコンＢと搬送台車１０との相対速度及び距離の変化を算出して、ビーコンＢに対する距離が所定範囲内に収まるように、走行情報２５ｂに含まれる速度を決定する。
【００３９】
ここで、走行情報２５ｂは、左右の車輪１５を駆動する駆動モータ１６の回転速度を制御するための制御情報であって、左右の駆動モータ１６を互いに異なる回転速度で制御することにより、その速度差により操舵角を実現することができる。
そして、処理部２５は、所定時間毎に、演算部２４から送られてくるビーコン位置情報２４ａを順次にマッピングして記憶部２５ａに登録すると共に、記憶部２５ａから順次にビーコン位置情報２４ａを読み出して、そのときのビーコンＢに対する方向及び距離に基づいて、走行情報２５ｂを生成して駆動制御部１３に送出する。
【００４０】
また、処理部２５は、演算部２４からビーコンＢの位置情報２４ｂが送られてこないときには、既に記憶部２５ａに登録されているマッピングによるビーコンＢの位置情報２４ｂに基づいて走行情報２５ｂを生成して、駆動制御部１３に送出する。
【００４１】
上記構成によれば、追尾すべきビーコンＢ又は移動物体が屈曲した経路を進行したり左右に曲がる場合であっても、マッピングされたビーコン位置情報２４ａを経由するように追尾を行なうことにより、確実に追尾を行なうことができる。
【００４２】
ここで、ビーコン検出部２０における各赤外線カメラ２１，２２で撮像された撮像画面に関して、二段階の補正、即ち撮像手段である赤外線カメラ２１，２２の光学系による歪みの補正及び赤外線カメラ２１，２２の相互の光軸のずれ角の補正がある。ここで、光学系による歪みは、広角レンズを用いたときに生じ易いものである。
【００４３】
まず、赤外線カメラ２１，２２の光学系による歪みの補正について説明する。
赤外線カメラ２１及び２２は、同じ構成であり、その光学系も同一のものが使用されている。従って、一つの赤外線カメラについて、その光学系の歪みを測定すれば、双方の赤外線カメラ２１，２２の光学系の歪み補正をすることが可能である。
まず、光学系の歪みの測定は、赤外線カメラ２１，２２の前方に格子状のパターンを備えたスクリーン等を配置して、このスクリーンのパターンを撮像素子で撮像することにより、撮像された撮像画面のパターン画像が得られる。このパターン画像と、撮像画面上の位置とを対応させて、撮像画面上の座標位置（ｘ０，ｙ０）に対して、式（１）により、歪み補正した座標位置座標位置（ｘ１，ｙ１）及び歪み中心との距離ｒが得られる。
【００４４】
【数１】
2018106312.tif 000003
【００４５】
このとき、歪み中心を表すパラメータ（ｘｃ，ｙｃ）及び他のパラメータは、いくつかの赤外線カメラで実際に上述したスクリーン等の撮像を行なって、実測値に基づいて決定される。
【００４６】
次に、赤外線カメラ２１，２２の光軸のずれ角の補正について説明する。
光軸のずれについては、基本的に三軸方向、即ちロール，ピッチ及びヨーの各方向のずれがあるが、追尾すべきビーコンＢへの本搬送台車１０の追従という観点からは、実質的にヨー方向（即ち左右方向）のずれを補正すれば、実用上十分である。
【００４７】
まず、図４の平面図にて、搬送台車１０の中心線前方にて距離Ｄ１の位置に、ビーコンＢを配置する。このとき、左右の赤外線カメラ２１，２２は、ビーコンＢに対して左右対称に配置され、その中心線に対する光軸は、理論上は、それぞれ同じ角度だけ逆にずれている。
【００４８】
以下、ヨー方向についての修正について、一方の赤外線カメラ２１に関して説明する。
赤外線カメラ２１，２２の間隔をＤ２，光軸のずれ角をθ，撮像画面上のビーコンＢの位置ｘｃ，光学系の焦点距離をｆ，ｕを撮像手段の画素の大きさとすると、撮像画面上でのビーコンＢの画像位置ｘの画面中心ｘｃからのずれ量（ｘ−ｘｃ）に関しては、式（２）で表される。
【００４９】
【数２】
2018106312.tif 000004
【００５０】
従って、実際の撮像画面上でのビーコンＢの画像位置から得られる方向に対して、ずれ角θを減算することにより、偏位修正した座標系におけるビーコンＢの正しい方向が算出され得る。
他方の赤外線カメラ２２についても同様の偏位修正を行なう。なお、この偏位修正における画面中心ｘｃは、歪み修正における画面中心ｘｃと同じとは限らない。
【００５１】
このようにして得られたヨー角のずれθに基づいて、変換行列として、公知のレクティファイ行列を利用することにより、撮像画面上の座標位置から、ビーコンＢの修正された座標位置が求められる。
【００５２】
即ち、左右の各赤外線カメラ２１，２２による撮像画面の偏位修正は、それぞれ３×３の行列により表される。即ち、修正前の座標位置を（ｘ，ｙ）、修正後の座標位置を（ｘ’，ｙ’）とすると、変換行列は、式（３）で表される。
【００５３】
【数３】
2018106312.tif 000005
【００５４】
従って、ｓは、式（４）で表されるから、ｘ’，ｙ’は、それぞれ式（５）で与えられる。
【００５５】
【数４】
2018106312.tif 000006
【００５６】
【数５】
2018106312.tif 000007
【００５７】
上記構成によれば、各撮像手段の光軸のずれ角がヨー角に介してのみ修正されることにより、演算部２４の演算処理が軽減されるので、演算係数がより迅速に算出されると共に、光軸のずれ角修正のための演算も簡略化される。
【００５８】
このようにして得られた歪み補正及び偏位修正の演算係数に基づいて、演算部２４は、図５のフローチャートに示すように、正しいビーコンの位置情報２４ａを算出する。
図５において、ステップＳＴ１にて、搬送台車１０の最初の起動時に、上述した歪み補正及び偏位修正の演算係数を求めておく。
そして、通常の使用時には、ステップＳＴ２及びステップＳＴ３に示すように、演算部２４は、赤外線カメラ２１，２２の撮像画面よりそれぞれビーコン位置の座標ｘ０，ｙ０を検出する。
続いて、ステップＳＴ４及びステップＳＴ５にて、演算部２４は、前もって得られた演算係数に基づいて歪み補正の演算を行ない、歪み補正したビーコン位置の座標ｘ１，ｙ１を算出する。
次に、ステップＳＴ６及びステップＳＴ７にて、演算部２４は、歪み補正したビーコン位置の座標ｘ１，ｙ１に基づいて、赤外線カメラ２１，２２の撮像画面を画像処理して、ステップＳＴ８及びステップＳＴ９にて、偏位修正のための変換行列を求める。
そして、ステップＳＴ１０及びステップＳＴ１１にて、歪み補正したビーコン位置の座標ｘ１，ｙ１から、偏位修正を行なって、ビーコン位置の修正座標ｘ，ｙを処理部２５に送出する。
このようにして、演算部２４は、上述したステップＳＴ２からステップＳＴ１１までの動作を所定時間毎に繰り返して行なう。
【００５９】
上記構成によれば、撮像手段の光学系に固有の歪みを補正することによって、より正確なビーコンＢの座標位置を検出することができる。
【００６０】
本発明の実施形態の搬送台車１０は以上のように構成されており、以下のように動作する。
図６に示すように、追従すべき移動物体として、先行する搬送台車３０を用意する。
この先行する搬送台車３０は、偏平な載置台３１ａを有する本体部３１と、本体部３１の下部に設けられた車輪３２及びキャスター３３と、から構成されると共に、本体部３１の後端から上方に延びるハンドル３４が備えられている。
以上の先行する搬送台車３０の構成は、従来の所謂手押し式の搬送台車１０と同様の構成であるが、本搬送台車３０は、その本体部３１の後端に、ビーコン３５を備えている。先行する搬送台車３０は、単に搬送台車３０とも呼ぶ。
【００６１】
ビーコン３５は、前述した追尾すべきビーコンＢであって、所定の発光パターンの赤外光による第一の識別光を後方に向かって照射する。
【００６２】
図６に示すように、このような構成の搬送台車３０は、作業者Ｐがハンドル３４を手で掴んだ状態で、押動する。これに伴って、本搬送台車１０は、搬送台車３０に取り付けられたビーコン３５からの第一の識別光を検出して、ビーコン３５そして搬送台車３０を追尾する。
なお、図６においては、搬送台車１０及び３０は、それぞれその平坦な載置台１１ａ，３１ａ上に搬送すべき荷物Ｌが積載されている。このとき、搬送台車１０は、図７に示すフローチャートに従って動作する。
【００６３】
図７のフローチャートにおいて、まずステップＳＴ２１にて、初期化が行なわれる。即ち、ビーコン位置情報２４ａのマッピング及び走行情報２５ｂがクリアされる。
続いて、演算部２４は、ステップＳＴ２２にて、距離センサ２３からの検出信号によりビーコンＢまでの距離ｄ０を読み込み、ステップＳＴ２３にて、赤外線カメラ２１，２２からの撮像画面を画像処理して、ビーコンの座標位置を算出する。
【００６４】
その後、演算部２４は、ステップＳＴ２４にて、歪み補正及び偏位修正を行なって、修正されたビーコン位置情報２４ａを算出して、処理部２５に送出する。これを受けて、処理部２５は、演算部２４から送られてくるビーコン位置情報２４ａをマッピングして記憶部２５ａに登録する。
そして、処理部２５は、マッピングされたビーコン位置情報２４ａを記憶部２５ａから順次に読み出して、このビーコン位置情報２４ａに含まれるビーコンＢまでの距離及び方向から、ステップＳＴ２５にて、ビーコンＢを追尾すべき走行速度を計算し、さらにステップＳＴ２６にて、操舵角を計算する。
【００６５】
また、処理部２５は、ステップＳＴ２７にて、慣性センサ１８からの検出信号を読み込んで、そのときの搬送台車１０の加速度又は角加速度を算出し、ステップＳＴ２８にて、ステップＳＴ２６で計算した操舵角にフィードバックして、操舵角を修正する。これにより、操舵角の算出に関してエラーが発生した場合も、正しい操舵角を算出することができると共に、直進安定性を確保することができる。
続いて、処理部２５は、ステップＳＴ２９にて、これらの走行速度及び操舵角から成る走行情報２５ｂを生成して、駆動制御部１３に送出する。
これにより、駆動制御部１３は、走行情報２５ｂに基づいて、左右のモータ１６を駆動制御し、左右の車輪１５を回転駆動し、搬送台車１０を走行させる。
【００６６】
上記構成によれば、搬送台車１０は、ビーコンＢが取り付けられた移動物体に対して、その移動速度に合わせて適正な追尾を行なうことができる。
【００６７】
ここで、図８に示すように、Ｌ字形に屈曲した通路３６を搬送台車３０及び１０が通過する場合について説明する。
搬送台車３０が、矢印Ｚで示すように、角部３６ａを左に曲がると、そのビーコンＢも左側に向かって移動することになる。このとき、搬送台車１０のビーコン検出部２０は、ビーコンＢが左方に移動することを検出して、ビーコン位置情報２４ａを算出する。
このようにビーコンＢが左方に移動したビーコン位置情報２４ａをそのまま利用して、処理部２５が走行情報２５ｂを生成すると、図８にて点線Ｚ１で示すように、搬送台車１０は、通路３６の角部３６ａの手前で左寄りに走行してしまうことになり、角部３６ａ付近で通路３６の壁に当たってしまうこともある。
【００６８】
これに対して、本実施形態の搬送台車１０においては、処理部２５は、マッピングされたビーコン位置情報２４ａに基づいて、走行情報２５ａを生成しているので、上述のように追尾すべき搬送台車３０が左に曲がったとしても、角部３６ａまでの真っ直ぐ進行している状態（経路Ｚ）でのビーコンＢの位置（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）を、それぞれビーコン位置情報２４ａとしてマッピングしてあるので、このマッピングされたビーコン位置情報２４ａを記憶部２５ａから読み出すことによって、搬送台車３０が角部３６ａまでの真っ直ぐ進行している状態（経路Ｚ）に沿って追尾することができる。
さらに、追尾すべき搬送台車３０が左に曲がって角部３６ａを越えて、搬送台車１０側から見えなくなってしまったとしても、同様にマッピングされたビーコン位置情報２４ａに基づいて、処理部２５が走行情報２５ａを生成することにより、搬送台車３０が角部３６ａを曲がり切って角部３６ａに隠れてしまった場合でも、搬送台車３０の走行経路に沿って正確に追尾することができる。
【００６９】
本発明によれば、所定間隔で離反した一対の撮像手段、即ちステレオ赤外線カメラ２１，２２により追尾すべきビーコン３５を所謂ステレオ視により検出して、当該ビーコン３５に対する方向及び距離を算出することにより距離を一定に保持するような走行情報２５ａを生成する。このようにして、ビーコン３５に対して遅れたり接近しすぎたりすることなく、ビーコン３５の移動速度に合わせて適正な追尾を行なうことができる。
以下に、本発明の移動車両１０の実施例を示す。
【実施例】
【００７０】
実施例の移動車両１０は、赤外線カメラ２１，２２として赤外線ステレオカメラと、この赤外線ステレオカメラ２１，２２の出力側に接続されるＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）とマイクロコントローラから構成した。各赤外線カメラ２１及び２２の傾斜角度は２０度に設定した。赤外線カメラ２１，２２（株式会社プライムテックエンジニアリング製）は、７５２×４８０画素のイメージセンサ（Ａｐｔｉｃａ社製、ＭＴＶ０２４）を内蔵している。マイクロコントローラは、ＳＴマイクロ社製のＳＴＭ３２Ｆ４０７（ＥＥＰＲＯＭ：１ＭＢ）を用いた。赤外線ステレオカメラ２１，２２とマイクロコントローラは、インターフェースとなるＬＶＤＳ(Low Voltage Differential Signaling)を介して接続した。赤外線ステレオカメラ２１，２２からのビーコンＢの撮像画面は、演算部２４に送出される。この画像データは、演算部２４内に設けたＦＰＧＡにより処理され、ビーコン位置情報２４ａを算出する。ＦＰＧＡとしては、ザイリンクス（ＸＩＬＩＮＸ）社製のＳＰＡＲＴＡＮ６（ＳＲＡＭ：８Ｍｂｉｔｓ）を用いた。
【００７１】
（比較例）
実施例に対して、赤外線カメラ２１，２２の光学系による歪みの補正及び赤外線カメラ２１，２２の相互の光軸のずれ角の補正をしない場合を比較例とした。
【００７２】
ここで、ビーコンＢを作業者Ｐの腰付近に吊り下げて、屈曲した通路３６に沿って作業者Ｐが歩行し、１００ｋｇの荷物を搭載した搬送台車１０が作業者Ｐを追尾する場合の実験例について、以下に説明する。
図８において、通路３６の幅を１．５ｍ、搬送台車１０の幅を０．６ｍ，長さを０．９ｍとしたとき、ビーコンＢの経路と搬送台車１０の経路のずれ（誤差）を測定する。
ここで、経路のずれとは、作業者Ｐに遅れて搬送台車１０が走行するため、ある時点におけるビーコンＢの位置と搬送台車１０の中心位置の間の距離ではなく、ビーコンＢと搬送台車１０が通路３６を通ったときのビーコンＢと搬送台車１０の中心の軌跡の間の最も近い距離、即ち搬送台車１０の軌跡に対して直交する方向の距離とする。
【００７３】
図９は、図８の屈曲又は湾曲した通路において図１の搬送台車１０がビーコンＢを腰に付けた作業者を追尾する実験による搬送台車１０の中心軌跡を示すグラフであり、図１０の実験１の測定結果を示す。図１０は、図９の実験を七回繰り返して得られたビーコンの経路からの搬送台車１０の中心軌跡のずれを測定した結果を示す図表である。図１０に示す平均誤差は、ビーコンの経路に対する搬送台車１０の軌跡のずれの平均であり、搬送台車１０の軌跡がビーコンの内側である場合を正の値として示したものである。
これにより、例えば図９及び図１０に示すように、搬送台車１０の中心の軌跡は、図示しないビーコンＢの軌跡に対して、やや内側に延びていることが判る。
【００７４】
このような実験を同じ条件で七回繰り返して、ビーコンＢの経路からの搬送台車１０の中心の軌跡のずれを測定した結果、図１０に示すように、各回における平均ずれ差（ｍ）及び標準偏差が得られた。これら七回の平均ずれを全体として平均すると、ずれは０．２１ｍつまり２１ｃｍとなる。
上記結果により、屈曲した通路３６に沿って進行するビーコンＢに対する搬送台車１０のずれは、従来と比較して大幅に小さくなるので、搬送台車１０が角部３６ａに当たってしまうようなことが防止される。
従って、搬送台車１０がビーコンＢを追尾して角部を回る場合に、例えば、比較例の場合には、通路３６の幅が２ｍ程度必要であったが、本発明の実施形態による搬送台車１０の場合には、１．５ｍ程の幅の通路３６で済むことになる。
【００７５】
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。
例えば、上述した実施形態においては、移動車両として、搬送台車１０の場合について説明したが、これに限らず、搬送台車以外のあらゆる移動車両に本発明を適用し得ることは明らかである。これにより、移動車両の載置台１１ａに、搬送すべき商品等を積載することにより、搬送台車１０として使用することができる。
【００７６】
上述した実施形態では、ビーコンＢは先行する搬送台車３０に設けられているが、これに限らず、搬送台車３０を押動する作業者の腰付近に吊り下げるようにしてもよく、また単に歩行する作業者の腰付近に吊り下げることも可能である。
【００７７】
上述した実施形態では、ビーコンＢは、手押し式の搬送台車３０に設けられているが、これに限らず、自走式の搬送台車１０に設けられていてもよい。
【００７８】
上述した実施形態では、搬送台車１０は、手押し式の搬送台車３０に追従して走行するようになっているが、搬送台車１０が、搬送台車３０におけるビーコン３５と同様に、その後部に第二の識別光を出射するビーコンを備えていてもよい。第二の識別光は、第一の識別光と同様に、搬送台車１０を特定する識別番号に関する所定の発光パターンを発生している。
上記構成によれば、追尾すべきビーコンＢを追尾して走行する搬送台車１０が備えている第二の識別光を特定して、同様の移動車両を搬送台車１０に追尾させることが可能となる。つまり、ビーコンＢを装着した作業者又は移動車両が異なる識別番号を有するように割り振りをして、複数の同様の移動車両がそれぞれ追尾することによって、複数の移動車両が連なって追尾、移動することが可能である。
これにより、搬送台車３０を追尾する搬送台車１０に対して、後続の搬送台車１０と同じ構成の搬送台車が複数台連なった状態で、相互に追尾することも可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１０    搬送台車
１１    本体部
１１ａ  載置台
１２    走行部
１３    駆動制御部
１３ａ  電源
１５    車輪
１６    モータ
１６ａ  減速機構
１７    キャスター
１８    慣性センサ（ＩＭＵ）
２０    ビーコン検出部
２１，２２  赤外線カメラ
２３    距離センサ
２４    演算部
２４ａ  ビーコン位置情報
２５    処理部
２５ａ  記憶部
２５ｂ  走行情報
３０    搬送台車
３１    本体部
３１ａ  載置台
３２    車輪
３３    キャスター
３４    ハンドル
３５    ビーコン
３６    通路
３６ａ  角部
Ｂ      ビーコン
Ｐ      作業者
Ｚ      経路
【図１】
2018106312.tif 000008
【図２】
2018106312.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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