(57)【要約】【課題】無人搬送車の位置を広い計測範囲で検出でき、斜めからでも少ない誤差で検出でき、自車周囲の物体の直線状の面のうち自車と平行に近い面に沿って走行できること。【解決手段】無人搬送車１に搭載したレーザレーダ２により物体３との距離を検出し、この距離の検出データを解析して無人搬送車１周囲の直線状の面を認識し、認識した面のうち自車と平行に近い面に沿って走行するように制御する。【選択図】　　　図１
2004094500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離センサを用いて自車の位置を検出しながら走行する無人搬送車の走行制御方法において、前記距離センサとしてレーザレーダを用い、該レーザレーダにより自車周囲の物体との距離を検出し、この距離の検出データを解析して自車周囲の直線状部を認識し、認識した直線状部のうち自車と平行に近いものに沿って走行するように制御することを特徴とする無人搬送車の走行制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザレーダを用いて位置を検出して無人搬送車の走行を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波センサを距離センサとして用いて走行する無人搬送車が知られており、超音波センサで壁などの物体との距離を計測しながら、その物体との間隔を適正な状態に保つように制御を行って走行するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、超音波センサを用いて走行する無人搬送車では、超音波センサの性質上、計測できる範囲があまり広くなく、また、斜めからの計測では値に誤差が生じたり計測できない、といった問題が生じる。
【０００４】
本発明は、レーザレーダを用いることで、上記の問題点を解決できる無人搬送車の走行制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１発明は上記課題を解決する無人搬送車の走行制御方法であり、距離センサとしてレーザレーダを用い、該レーザレーダにより自車周囲の物体との距離を検出し、この距離の検出データを解析して自車周囲の直線状部を認識し、認識した直線状部のうち自車と平行に近いものに沿って走行するように制御することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る無人搬送車の走行制御方法の実施の形態を説明する。
【０００７】
本発明では、図１、図２、図３に示すように、無人搬送車１にレーザレーダ２を搭載し、壁等の周囲の物体３との距離Ｒを計測することで位置検出しながら、物体３との間隔を適正な状態に保つように無人搬送車１を制御して走行させる。４は無人搬送車１の進行方向を示す。
【０００８】
まず、無人搬送車１に搭載したレーザレーダ２により位置検出を行う方法について説明する。ここでは、以下の状況▲１▼▲２▼▲３▼を想定している。
▲１▼無人搬送車１の位置、方位は大体判っている。
▲２▼レーザレーダ２を使用する。
▲３▼レーザレーダ２の出力としては等角度毎の物体３までの距離が得られる。
【０００９】
［第１実施例］
無人搬送車１の前部あるいは後部あるいは側面部に、レーザレーダ２を設置する。レーザレーダ２から出力される等角度α毎のその方向での物体３までの距離Ｒを用いて、測定角度毎に、出力（距離Ｒ）の２階微分に対応する値Ｂｉ　を式（１）の計算により求める。
Ｂｉ　＝（Ｒｉ＋１−Ｒｉ　）−（Ｒｉ　−　Ｒｉ−１）　　　　　　　　…式（１）
ここで、−Ｗ≦ｉ＜Ｗ、Ｗは測定角度範囲を（α／２）で割った値、ｉは測定角度がレーザレーダ２の正面（通常、無人搬送車１の進行方向と同じ）である場合を０とした整数とする。
【００１０】
ここで、距離Ｒの１階微分値は物体３が直線状であっても、その傾きによって値が変わるので、直線の端点（エッジ：一般に物体３のコーナー部に相当）の検出には適切でない。
【００１１】
これに対して、２階微分値Ｂｉ　は線の曲がり方を示すので、直線の端点では値が強調されるため、２階微分値Ｂｉ　の絶対値が或る設定値より大きいかどうかで直線の端点かどうかを判断することができる。直線そのもの、あるいは、少し曲がっていたり多少の凹凸あってもも直線に近いものであれば、２階微分値Ｂｉ　の絶対値は小さくなる。
【００１２】
従って、２階微分値Ｂｉ　の絶対値が予め設定した値より大きく、また別の２階微分値Ｂｎ　の絶対値が同じく予め設定した値より大きくなったとすると、それぞれが直線の端点に対応していると考えられるから、端点間を結ぶ仮想的な直線を考える。この直線は一応、物体３に実際に存在する直線状部（直線そのもの、あるいは、直線に近いもの）と考えられる。但し、端点間を結ぶ直線と物体３の被検出面との距離が大きく離れているものは除外する。例えば、被検出面が滑らかでない場合は、端点間を結ぶ直線から大きく外れる部分が出てくるので、除外す。かくして得られた端点間を結ぶ直線を検出直線と呼ぶ。検出直線は必ずしも１つとは限らないので、そのような場合は、無人搬送車１に距離が近く、かつ、平行に近い角度をなす直線を選択することにより、誤検出を防ぐことができる。
【００１３】
以上のことにより、絶対値が予め設定した値より大きい２階微分値Ｂｉ　と、絶対値が同じく予め設定した値より大きい別の２階微分値Ｂｎ　とを見いだし、ｉ＋１≦ｊ＜ｎの範囲の全ての距離データＲｊ　に対して、式（２）で与えられる点（ｘｉ　，ｙｉ　）と式（３）で与えられる点（ｘｎ　，ｙｎ　）とを結ぶ直線と、式（４）で与えられる点（ｘｊ　，ｙｊ　）との距離が設定値より小さいとき、点（ｘｉ　，ｙｉ　）と点（ｘｎ　，ｙｎ　）とを結ぶ直線を、検出直線として認識する。検出直線は一般に複数得られる。
ｘｉ　＝Ｒｉ　・ｃｏｓ（ａ・ｉ）
ｙｉ　＝Ｒｉ　・ｓｉｎ（ａ・ｉ）　　　　　　　　　　　　…式（２）
ｘｎ　＝Ｒｎ　・ｃｏｓ（ａ・ｎ）
ｙｎ　＝Ｒｎ　・ｓｉｎ（ａ・ｎ）　　　　　　　　　　　　…式（３）
ｘｊ　＝Ｒｊ　・ｃｏｓ（ａ・ｊ）
ｙｊ　＝Ｒｊ　・ｓｉｎ（ａ・ｊ）　　　　　　　　　　　　…式（４）
【００１４】
そして、無人搬送車１の概略の現在位置及び方位は走行制御装置の情報として既知なので、この現在位置及び方位と、検出直線（点（ｘｉ　，ｙｉ　）と点（ｘｎ　，ｙｎ　）とを結ぶ直線）との幾何学的関係から、検出直線のうちでも、無人搬送車１に距離が近く、かつ、平行に近い角度をなす直線を選択する。このようにして選択した直線と一定の距離を保ちながら平行して自律走行するように、無人搬送車１の車体を制御する。選択した直線は物体３を表している。
【００１５】
上記の検出直線を求める解析により、検出直線は無人搬送車１周囲の物体３の直線状の面を表しており、選択した直線は認識した直線状の面のうち自車に近く、かつ、自車の進行方向４と平行に近い面を表しており、その結果、レーザレーダを用いて自車の位置を検出しながら無人搬送車を走行制御する際に、認識した面のうち自車に近く自車と平行に近い面に沿って自律走行するように制御することができる。
【００１６】
［第２実施例］
無人搬送車１が物体３の直線状部に対して傾いている場合は、無人搬送車１の概略の現在位置及び方位は前述のように既知なので、検出直線の端点の位置（Ｘｉ　，Ｙｉ　）と（Ｘｎ　，Ｙｎ　）を式（５）、（６）により計算して求める。但し、ｂは車体の傾き角、（Ｘａ　，Ｙａ　）は無人搬送車１の概略の現在位置とする。
Ｘｉ　＝Ｒｉ　・ｃｏｓ（ａ・ｉ＋ｂ）＋Ｘａ　
Ｙｉ　＝Ｒｉ　・ｓｉｎ（ａ・ｉ＋ｂ）＋Ｙａ　　　　　　　　…式（５）
Ｘｎ　＝Ｒｎ　・ｃｏｓ（ａ・ｎ＋ｂ）＋Ｘａ　
ｙｎ　＝Ｒｎ　・ｓｉｎ（ａ・ｎ＋ｂ）＋Ｙａ　　　　　　　　…式（６）
【００１７】
そして、これらの端点（Ｘｉ　，Ｙｉ　）と端点（Ｘｎ　，Ｙｎ　）とを結んだ直線の傾きと、車体の傾きｂとを比較して、お互いがなす角度が平行あるいは予め決められた角度に所定範囲で近い角度である場合に、その直線を無人搬送車１の自律走行制御に使用する。この直線は物体３を表している。
【００１８】
第１実施例、第２実施例いずれでも、無人搬送車１と壁等の物体３を表す直線とのなす角度が実質的に平行である場合に、レーザレーダ２の測定角度９０°（あるいは−９０°）における距離を、無人搬送車１と平行な直線との相対的な距離を見なすことができる。
【００１９】
図１に示すように、走行路が直線で進行方向の前方に十分な間隔ｒがある場合は、この相対的な距離を一定に保つように制御することで、複雑な演算を行うことなく、無人搬送車１を物体３に沿って自律走行させることができる。
【００２０】
図２、図３に示すように、物体３がコーナー部を有していて物体の一部３ａが前方近くに存在する場合は、第１実施例や第２実施例と同様の手順で前方の直線を求める。前方近くに物体３ａがあって前方との間隔ｒ’が不十分で、前方の直線との距離が予め設定した閾値以内になった場合は、無人搬送車１と平行な直線との相対的な距離を保持する上記の制御に加えて、前方の直線との距離もある値の範囲に収まるように制御を行うことで、コーナー部での自律走行制御を行うことができる。
【００２１】
［第３実施例］
第３実施例として、コーナー部での走行制御では、前方の直線との距離ではなく、特定の反射板５をコーナー部に設置しておくことにより、反射板５との距離をレーザレーダ２で検出し、その距離が閾値以内になった場合に、直線での自律走行からコーナーでの自律走行に制御を切り替えるようにすることができる。コーナー走行の後は、次の直線を認識し、この直線との相対的な距離を保持しながら直線走行の自律制御を行う。
【００２２】
［第４実施例］
第４実施例として、両側面の物体と車体との距離がともに閾値以内の狭路の場合には、レーザレーダ２を用いた上記第１実施例や第２実施例による自律走行の制御を行い、そうでない広路の場合には、他の適宜な位置検出方式を用いて自律走行の制御を行う。
【００２３】
［第５実施例］
車体の両側に進行方向と実質的に平行な直線を検出した場合は、基本的には、どちらか任意の直線との距離を一定に保持して走行制御すれば良いので、どちらかの直線を選択しても構わない。しかし、車体からの距離が近い方の直線を選択することにより、走行制御の精度が良くなると考えられる。
【００２４】
［第６実施例］
実際には物体３の１つの直線状部であるが、これを２つの別れた直線のように検出することが考えられる。このような場合は、車体と直線間の概略の距離、位置関係が判っているため、車体に近い方の直線を判別し、その直線に沿って走行するように制御すると良い。
【００２５】
ここで、図４〜図６を参照して、レーザレーダ２による距離計測、２階微分による直線の検出について、更に説明する。今、図４に示すように物体３に突出部３ｂがある場合を考え、レーザレーダ２により角度θでの距離Ｒを計測すると、図５に示すような、角度θと距離Ｒとの関係が得られる。図５から、距離計測値を角度θで２階微分することにより、物体３のエッジの急激な点ｂ、ｃを検出する。図４中のａ、ａ’、ｂ、ｃ、ｄ、ｄ’は物体３上でのレーザレーダ２による距離計測点を示しており、図５中のａ、ａ’、ｂ、ｃ、ｄ、ｄ’に対応している。図６は距離計測結果６と、その１階微分結果７と、２階微分結果８との関係を示している。２階微分結果８では、図４、図５中のエッジ点ｂ、ｃ付近で２階微分のピーク値を持っており、２階微分値の絶対値が大きい所を調べることによりｂ−ｃ間の直線を検出直線として認識し、走行制御に利用できることが判る。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザレーダを用いて自車の位置を検出するので、計測範囲が広い。また、斜めからの計測でも誤差が少なく、計測できないといったことがない。更に、レーザレーダを用いて自車の位置を検出しながら、無人搬送車が周囲の直線状の面のうち自車と平行に近い面に沿って走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザレーダで無人搬送車周囲の物体との距離を計測する様子を示す図。
【図２】レーザレーダで無人搬送車周囲の物体との距離を計測する様子を示す図。
【図３】レーザレーダで無人搬送車周囲の物体との距離を計測する様子を示す図。
【図４】レーザレーダで無人搬送車周囲の物体との距離を計測する様子を示す図。
【図５】レーザレーダによる距離計測結果を示す図。
【図６】距離計測結果と１階微分結果と２階微分結果を示す図。
【符号の説明】
１　無人搬送車
２　レーザレーダ
３　物体
４　進行方向
５　反射板
６　距離計測結果
７　１階微分結果
８　２階微分結果
【図１】
2004094500.tif 000003
【図２】
2004094500.tif 000004
【図３】
2004094500.tif 000005
【図４】
2004094500.tif 000006
【図５】
2004094500.tif 000007
【図６】
2004094500.tif 000008