(57)【要約】【課題】本発明は、ＧＰＳ受信器とレーザレーダを用い、屋外と屋内で切換えて用いることにより、標識等を用いることなく、自立走行することを目的とする。【解決手段】本発明による無人搬送車の誘導方法及び装置は、ＧＰＳ受信器(11)と第１カルマンフィルタ(13)により得られる第１誤差推定値(13a)と、レーザレーダ(21)と背景マップ情報(22)と位置演算部(23)及び第２カルマンフィルタ(25)により得られる第２誤差推定値(25a)とを、慣性航法演算部(16)に対して選択的に入力して現在位置・方位信号(17)を得る方法と構成である。【選択図】図１
2008083777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ受信器(11)と第１カルマンフィルタ(13)により得られる第１誤差推定値(13a)と、レーザレーダ(21)と背景マップ情報(22)と位置演算部(23)及び第２カルマンフィルタ(25)により得られる第２誤差推定値(25a)とを、ジャイロ信号(3a)と車速パルス(2)とステアリング角度(15)が入力される慣性航法演算部(16)に対して選択的に入力し、前記ＧＰＳ受信器(11)及びレーザレーダ(21)を搭載した無人搬送車(50)の現在位置・方位信号(17)を得ることを特徴とする無人搬送車の誘導方法。
【請求項２】
前記ＧＰＳ受信器(11)からのＧＰＳ信号(11a)と前記現在位置・方位信号(17)を第１比較器(12)で比較して得た衛星観測値(12a)を前記第１カルマンフィルタ(13)で処理して前記第１誤差推定値(13a)を得ると共に、前記位置演算部(23)からの位置信号(23a)と前記現在位置・方位信号(17)を第２比較器(24)で比較して得たレーザレーダ観測値(24a)を前記第２カルマンフィルタ(25)で処理して前記第２誤差推定値(25a)を得ることを特徴とする請求項１記載の無人搬送車の誘導方法。
【請求項３】
前記慣性航法演算部(16)と前記各カルマンフィルタ(13,25)との間には第１スイッチ(14)が設けられ、前記慣性航法演算部(16)と前記各比較器(12,24)との間には第２スイッチ(26)が設けられていることを特徴とする請求項２記載の無人搬送車の誘導方法。
【請求項４】
ＧＰＳ受信器(11)と第１カルマンフィルタ(13)により得られる第１誤差推定値(13a)と、レーザレーダ(21)と背景マップ情報(22)と位置演算部(23)及び第２カルマンフィルタ(25)により得られる第２誤差推定値(25a)とを、ジャイロ信号(3a)と車速パルス(2)とステアリング角度(15)が入力される慣性航法演算部(16)に対して選択的に入力し、前記ＧＰＳ受信器(11)及びレーザレーダ(21)を搭載した無人搬送車(50)の現在位置・方位信号(17)を得ることを特徴とする無人搬送車の誘導装置。
【請求項５】
前記ＧＰＳ受信器(11)からのＧＰＳ信号(11a)と前記現在位置・方位信号(17)を第１比較器(12)で比較して得た衛星観測値(12a)を前記第１カルマンフィルタ(13)で処理して前記第１誤差推定値(13a)を得ると共に、前記位置演算部(23)からの位置信号(23a)と前記現在位置・方位信号(17)を第２比較器(24)で比較して得たレーザレーダ観測値(24a)を前記第２カルマンフィルタ(25)で処理して前記第２誤差推定値(25a)を得ることを特徴とする請求項４記載の無人搬送車の誘導装置。
【請求項６】
前記慣性航法演算部(16)と前記各カルマンフィルタ(13,25)との間には第１スイッチ(14)が設けられ、前記慣性航法演算部(16)と前記各比較器(12,24)との間には第２スイッチ(26)が設けられていることを特徴とする請求項５記載の無人搬送車の誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人搬送車の誘導方法及び装置に関し、特に、無人搬送車の慣性航法演算部にＧＰＳ受信装置のＧＰＳ信号とレーザレーダ装置の位置信号を選択的に入力し、屋外ではＧＰＳ信号を用い、屋内では位置信号を用いることにより、屋内外を問わず、誘導標識体等を用いることなく高精度で無人搬送車の現在位置・方位信号を得て無人走行するための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種の無人搬送車の誘導方法及び装置としては、例えば、特許文献１及び２に開示された構成を挙げることができる。
すなわち、特許文献１における誘導装置では、図２に示すように、磁気センサ１と車速センサ２とジャイロ３を搭載して移動距離と進行方位を算出しながら指令された走行経路を走行する無人搬送車の誘導装置において、車輪径を計測する車輪径センサ４を無人搬送車に設け、該車速センサ２の計測信号から演算される移動距離を車輪径センサ４の計測信号を得て補正するようにしている。
【０００３】
また、特許文献２における誘導装置では、走行距離検知器とジャイロ３を搭載して自らの位置と進行方位を算出しながら走行する無人搬送車において、無人搬送車の前部と後部の走行中心線上に車体幅方向の位置のズレ量を検知する方位検知器を設けると共に、無人搬送車の中央部に絶対位置情報を検知するＩＤタグ検知器を設け、走行経路中の所定位置に、前記方位検知器とＩＤタグ検知器に対向させて方位標識と絶対位置情報を記憶したＩＤタグ５を設け、該両方位検知器の検知情報から無人搬送車の方位のズレ角と絶対位置とのズレ量を演算して現在位置と方位を補正するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３８４７号公報
【特許文献２】特開２００１−２０９４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の無人搬送車の誘導方法及び装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の特許文献１の構成においては、磁気センサ及び車輪径センサ等の多くのセンサを無人搬送車に搭載しなければならず、多くのセンサを用いるために搬送路上に複数の標識を必要とし、無人搬送車と搬送路の両方の構成が複雑化していた。
また、前述の特許文献２の構成においては、無人搬送車の前部と後部に車体幅方向の位置のズレ量を検知する方位検知器を設けると共に、中央部には絶対位置情報を検知するためのＩＤタグ検知器を設け、搬送路上に方向標識と絶対位置情報を記憶したＩＤタグを設ける他に、多くの標識を設ける必要があり、無人搬送車及び搬送路共、構成が複雑となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による無人搬送車の誘導方法は、ＧＰＳ受信器と第１カルマンフィルタにより得られる第１誤差推定値と、レーザレーダと背景マップ情報と位置演算部及び第２カルマンフィルタにより得られる第２誤差推定値とを、ジャイロ信号と車速パルスとステアリング角度が入力される慣性航法演算部に対して選択的に入力し、前記ＧＰＳ受信器及びレーザレーダを搭載した無人搬送車の現在位置・方位信号を得る方法であり、また、前記ＧＰＳ受信器からのＧＰＳ信号と前記現在位置・方位信号を第１比較器で比較して得た衛星観測値を前記第１カルマンフィルタで処理して前記第１誤差推定値を得ると共に、前記位置演算部からの位置信号と前記現在位置・方位信号を第２比較器で比較して得たレーザレーダ観測値を前記第２カルマンフィルタで処理して前記第２誤差推定値を得る方法であり、また、前記慣性航法演算部と前記各カルマンフィルタとの間には第１スイッチが設けられ、前記慣性航法演算部と前記各比較器との間には第２スイッチが設けられている方法であり、また、本発明による無人搬送車の誘導装置は、ＧＰＳ受信器と第１カルマンフィルタにより得られる第１誤差推定値と、レーザレーダと背景マップ情報と位置演算部及び第２カルマンフィルタにより得られる第２誤差推定値とを、ジャイロ信号と車速パルスとステアリング角度が入力される慣性航法演算部に対して選択的に入力し、前記ＧＰＳ受信器及びレーザレーダを搭載した無人搬送車の現在位置・方位信号を得る構成であり、また、前記ＧＰＳ受信器からのＧＰＳ信号と前記現在位置・方位信号を第１比較器で比較して得た衛星観測値を前記第１カルマンフィルタで処理して前記第１誤差推定値を得ると共に、前記位置演算部からの位置信号と前記現在位置・方位信号を第２比較器で比較して得たレーザレーダ観測値を前記第２カルマンフィルタで処理して前記第２誤差推定値を得る構成であり、また、前記慣性航法演算部と前記各カルマンフィルタとの間には第１スイッチが設けられ、前記慣性航法演算部と前記各比較器との間には第２スイッチが設けられている構成である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による無人搬送車の誘導方法及び装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、ＧＰＳ受信装置及びレーザレーダ装置を用いて慣性航法演算を行い、屋外と屋内で切換えて自立誘導しているため、従来のように、搬送路の誘導標識等を全く必要とせず、信頼性の高い無人搬送車をミニマムコストで実現できる。
また、車体側及び搬送路における製作コストを従来よりも大幅に低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、無人搬送車の慣性航法演算部にＧＰＳ受信装置のＧＰＳ信号とレーザレーダ装置の位置信号を選択的に入力し、屋外ではＧＰＳ信号を用い、屋内では位置信号を用いることにより、屋内外を問わず、誘導標識体等を用いることなく高精度で無人搬送車の現在位置・方位信号を得て無人走行するようにした無人搬送車の誘導方法及び装置を提供することを目的とする。
【実施例】
【０００９】
以下、図面と共に本発明による無人搬送車の誘導方法及び装置の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明する。
図１において符号１０で示されるものは無人搬送車５０に搭載した周知のＧＰＳ受信装置であり、このＧＰＳ受信装置１０のＧＰＳ受信器１１からのＧＰＳ信号１１ａが第１比較器１２に入力され、この第１比較器１２からの衛星観測値１２ａが第１カルマンフィルタ１３に入力されている。
【００１０】
前記第１カルマンフィルタ１３からの第１誤差推定値１３ａは、第１スイッチ１４を介して、ジャイロ３のジャイロ信号３ａと車速パルス２とステアリング角度１５が入力された周知の慣性航法演算部１６に入力されるように構成され、この慣性航法演算部１６からは現在位置・方位信号１７が出力され、この慣性航法演算部１６は位置・方位演算装置１８を構成している。
【００１１】
前記ＧＰＳ受信装置１０とは別に、レーザレーダ装置２０が設けられ、このレーザレーダ装置２０のレーザレーダ２１からのレーダ信号２１ａは、背景マップ情報２２を用い、これとの比較によって位置を演算する位置演算部２３に入力されている。
【００１２】
前記位置演算部２３からの位置信号２３ａは第２比較器２４に入力さ、この第２比較器２４からのレーザレーダ観測値２４ａは第２カルマンフィルタ２５に入力されている。
前記第２カルマンフィルタ２５からの第２誤差推定値２５ａは、前記第１スイッチ１４を介して前記慣性航法演算部１６に入力されるように構成されている。
【００１３】
前記慣性航法演算部１６からの現在位置・方位信号１７は、第２スイッチ２６を介して前記各比較器１２，２４に入力されて、前記ＧＰＳ信号１１ａ及び位置信号２３ａと比較して前記各観測値１２ａ，２４ａを出力することができるように構成されている。
【００１４】
次に、動作について述べる。図１において第１、第２スイッチ１４，２６（各スイッチは機械的スイッチでも可能であるが、通常、ＣＰＵに組込まれたソフトにより実行される）が実線の切換状態においてはＧＰＳ受信装置１０が選択され、ジャイロ３、車速パルス２及びステアリング角度１５により慣性航法演算が行なわれ、現在位置・方位信号１７が第１比較器１２に入力される。
【００１５】
この現在位置・方位信号１７には、累積誤差が含まれるため、ＧＰＳ信号１１ａから得られる現在位置情報と比較し、第１カルマンフィルタ１３を用いて誤差を推定し、第１誤差推定値１３ａが慣性航法演算部１６にフィードバックされ、現在位置・方位信号１７の修正が行われる。
【００１６】
また、前記各スイッチ１４，２６が点線で示される位置に切換えられると、ＧＰＳ受信装置１０からレーザレーダ装置２０へ切換えが行なわれ、レーザレーダ２１で計測された周辺物体の情報のレーダ信号２１ａと予め持っている周辺の背景マップ情報２２とを比較して得た位置信号２３ａは、現在位置・方位信号１７と比較されてレーザレーダ観測値２４ａが第２カルマンフィルタ２５に入力される。
【００１７】
前記第２カルマンフィルタ２５からの第２誤差推定値２５ａは、第１スイッチ１４を経て慣性航法演算部１６へ入力され、フィードバック演算されて現在位置・方位信号１７の精度が向上できる。
【００１８】
従って、屋外の見晴らしの良い搬送路では前記ＧＰＳ受信装置１０を用いた無人搬送を行い、無人搬送車５０が屋内あるいは遮蔽物等によりＧＰＳ信号１１ａが途切れた場合、前記各スイッチ１４，２６が自動的に切換わり、レーザレーダ２１のスキャンにて得られる周辺物体（建物、電柱、木等）の情報と、予め内蔵されているレーザレーダ用障害物地図（背景マップと呼ぶ）と比較することにより、前述のようにレーザレーダ装置２０によって現在位置・方位信号１７が得られる。
【００１９】
すなわち、ＧＰＳ信号１１ａが途絶えた場合のレーダ信号２１ａによる慣性航法演算部１６の現在位置・方位信号１７と位置信号２３ａの位置を比較し、その結果をレーザレーダ観測値２４ａとして第２カルマンフィルタ２５に入力して処理し、第２誤差推定値２５ａを用いて位置・方位の誤差推定を行う。
前記第２誤差推定値２５ａから慣性航法演算部１６にてジャイロ３、車速パルス２、ステアリング角度１５のスケールファクタを修正し、現在位置・方位信号１７の修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による無人搬送車の誘導方法及び装置を示すブロック図である。
【図２】従来構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２１】
２    車速パルス
３    ジャイロ
１０    ＧＰＳ受信装置
１１    ＧＰＳ受信器
１１ａ    ＧＰＳ信号
１２    第１比較器
１２ａ    衛星観測値
１３    第１カルマンフィルタ
１３ａ    第１誤差推定値
１４    第１スイッチ
１５    ステアリング角度
１６    慣性航法演算部
１７    現在位置・方位信号
１８    位置・方位演算装置
２０    レーザレーダ装置
２１    レーザレーダ
２１ａ    レーダ信号
２２    背景マップ情報
２３    位置演算部
２３ａ    位置信号
２４    第２比較器
２４ａ    レーザレーダ観測値
２５    第２カルマンフィルタ
２５ａ    第２誤差推定値
２６    第２スイッチ
【図１】
2008083777.tif 000003
【図２】
2008083777.tif 000004