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無人搬送車ガイドシステム及びガイド方法 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P160013489
整理番号 KIT16013/S2017-0071-N0
掲載日 2016年11月7日
出願番号 特願2016-210251
公開番号 特開2018-073027
出願日 平成28年10月27日(2016.10.27)
公開日 平成30年5月10日(2018.5.10)
発明者
  • 楊 世淵
  • 芹川 聖一
  • 大西 康介
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 無人搬送車ガイドシステム及びガイド方法 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】計算機上のプログラムの変更のみで、任意に走行ルートの変更が可能な誘導システムを提供する。
【解決手段】異なる周波数に変調することにより特有の周波数情報を付加した3つ以上の光マーカーを1組として、複数組の投光部を走行ルートに沿って設置する。回転可能に無人搬送車に二次元光センサを設置して、最適の光マーカーを追跡する。二次元光センサに入射した光マーカー信号の合成信号は、フーリエ変換して変調周波数ごとに演算を行うことにより、二次元光センサ受光面上の光マーカー毎の位置情報を取得する。光マーカー毎の位置情報に基づき、光センサを搭載する無人搬送車の座標位置を検出する。無人搬送車の実際の位置座標が測定されたときに、この予め記憶した位置関係と無人搬送車の実際の位置座標に基づき無人搬送車の走行を制御する。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


無人搬送車は自動車製造工場をはじめ、製造現場で原材料や部品、完成品等の搬送に幅広く活用されている。また、製品の保管・出荷を担う物流センターや病院といった各種非製造業の分野へも広く導入されている。目的地までの軌道を完全に自動走行する技術が開発されつつあるが、多くのセンサや制御装置が必要で高価である。将来的には、様々な分野で活躍されると考えられるが、現段階ではコストが高く、また、誤差が蓄積され、走行ルートから外れる可能性もある。



製造現場に導入されている無人搬送車は、一般的には、床面に敷設した磁気テープが発する磁気により誘導されて無人走行する磁気誘導方式が用いられている。自動車製造工場のような頻繁に生産ラインの変更が行われる現場において、走行ルートの変更に伴って、磁気テープの撤去や再敷設が行われ、労力や時間が費やされる。また、長期間利用する場合は、磁気テープの補修作業が必要となる。



一方、ジャイロセンサー(ジャイロ誘導方式)やレーザー照射(レーザー誘導方式)を用いて、自己位置を検出し、計算機上で設定された走行経路に沿って無人搬送車を誘導するシステムが研究開発されている。ジャイロ誘導方式は、無人搬送車の自己位置補正用の磁気マーカーなどを併用する場合が多く、走行経路上の各所に補正用のマーカーが必要となり、工事に手間がかかる。また、レーザー誘導方式は、壁面に取り付けられた反射板からの反射光の反射角により自己位置を算出するので、反射光が遮られないように反射板の取り付け位置調整に多くの時間を要する。



特許文献1は、「歩行動作の定量的評価システムおよび方法」を開示する。これは、被験者の各関節部位に固着したLEDマーカーを同期信号によって順次点滅させて歩行活動を光点軌跡として表示させ、この歩行活動の二次元位置変化をPSD(光位置センサ、Position Sensitive Detector)モジュールによって計測する。このように、LEDマーカーの位置座標を、PSDモジュールを用いて測定する技術を開示する。



特許文献2に開示の「位置検出装置及び位置検出方法」は、2次元平面上の位置に応じて異なる特徴を持つマーカーを構成する光を投写し、受光部で受光された光の特徴に基づいて、受光部の位置を算出する。



非特許文献1の「二次元位置検出素子を用いた周波数変調光マーカーによる三次元位置検出法」は、種々の分野で用いられる3次元(3D) 測定技術を開示する。この測定技術は、2次元 (2D) PSD モジュール及びこのPSD モジュールに平行にした2個の光源マーカーを使用する。また、非特許文献2も同様な技術を開示する。



図14(A)は、非特許文献1に開示のシステム概略図であり、(B)は、(A)のX-Z平面を見た場合である。図示のシステムは、マーカーの光を二次元PSDモジュールによって受光し、受光面上のスポット光座標を算出する。そして、それらの二次元座標からマーカーの三次元座標へ換算する。



ΔXは光源間隔であり、任意の値である。Δxはスポット光間隔であり、マーカーの光源による受光面上のスポット光座標(xA,yA),(xB,yB)から求められる。光学レンズと受光面の距離dは事前設定する。ただし、マーカーの二個の光源は受光面と平行に配置されなければならない。



三角形の相似関係より,以下の式が得られる。これらの式より,マーカーの三次元座標(X,Y,Z)を検出できる。
L=ΔX/Δx d (1)
X=L/d xA (2)
Y=L/d yA (3)
Z=L+d (4)



上記特許文献1,2及び非特許文献1,2はいずれも、光マーカーとPSDモジュールとの位置関係を任意にして三次元位置測定をする技術に関するものでないだけでなく、無人搬送車の制御に言及するものでもない。

産業上の利用分野


本発明は、走行経路に沿って設置したLED照明器を周波数変調し、光マーカーとして利用する一方、無人搬送車に設置した二次元光センサによって、無人搬送車の位置測定を行ない、かつ、無人搬送車の走行を制御する無人搬送車ガイドシステム及びガイド方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
マーカー信号を受信して、無人搬送車の位置測定を行ない、かつ、無人搬送車の走行を制御する無人搬送車ガイドシステムにおいて、
互いに異なる周波数に変調することにより特有の周波数情報を付加した3つ以上の光マーカーを1組として、複数組を走行ルートに沿って設置した投光部と、
自由な方向にむけて固定するための雲台を介して、回転可能に前記無人搬送車に設置し、かつ、前記光マーカーのそれぞれの設置情報と無人搬送車の走行ルートを元に、最適の光マーカーを追跡するように回転角度を制御される二次元光センサと、
前記二次元光センサに入射した光マーカー信号の合成信号は、フーリエ変換することにより、変調周波数ごとのスペクトルに分離して、変調周波数ごとに演算を行うことにより、二次元光センサ受光面上の光マーカー毎の位置情報を取得する演算部と、
前記光マーカー毎の位置情報に基づき、前記光センサを搭載する無人搬送車の座標位置を検出し、かつ、走行ルートに沿った光マーカーの位置情報を予め記憶し、無人搬送車の実際の位置座標が測定されたときに、予め設定した走行ルートの座標と無人搬送車の実際の位置座標に基づき無人搬送車の走行を制御する制御部と、
から成る無人搬送車ガイドシステム。

【請求項2】
直管型LED照明器の3つの領域を3つの光マーカーとして、直線上に等間隔に配置した請求項1に記載の無人搬送車ガイドシステム。

【請求項3】
走行方向へ水平直線状レーザー光を投射し、障害物に反射した反射光を認識することによって前方の障害物を認識するレーザー投光器及び反射鏡を前記無人搬送車に設置した請求項1に記載の無人搬送車ガイドシステム。

【請求項4】
前記二次元光センサは、二次元PSDモジュール、又は二次元イメージセンサとホトダイオードの組み合わせである請求項1に記載の無人搬送車ガイドシステム。

【請求項5】
前記フーリエ変換は、前記光マーカー信号の合成信号のAD変換を行なった後に、FFT演算によって行う請求項1に記載の無人搬送車ガイドシステム。

【請求項6】
前記無人搬送車の座標位置の検出は、光センサの前面に備えたレンズから受光面までの距離d及び光マーカー間の距離ΔXが既知であるとして、二次元光センサ受光面上の光マーカー毎の位置情報が得られた際に、二次元光センサ受光面上の中心を原点とする各々の光マーカーに対する相対位置を計算し、かつ、走行ルートに設置する異なる変調周波数を有する光マーカーの位置座標(X”,Y”,Z”)が既知であることから、二次元光センサを搭載する無人搬送車の座標位置を検出する請求項1に記載の無人搬送車ガイドシステム。

【請求項7】
マーカー信号を受信して、無人搬送車の位置測定を行ない、かつ、無人搬送車の走行を制御する無人搬送車ガイド方法において、
互いに異なる周波数に変調することにより特有の周波数情報を付加した3つ以上の光マーカーを1組として、複数組の投光部を走行ルートに沿って設置し、
自由な方向にむけて固定するための雲台を介して、回転可能に前記無人搬送車に二次元光センサを設置して、前記光マーカーのそれぞれの設置情報と走行ルートを元に、最適の光マーカーを追跡するように前記二次元光センサの回転角度を制御し、
前記二次元光センサに入射した光マーカー信号の合成信号は、フーリエ変換することにより、変調周波数ごとのスペクトルに分離して、変調周波数ごとに演算を行うことにより、二次元光センサ受光面上の光マーカー毎の位置情報を取得し、
前記光マーカー毎の位置情報に基づき、前記光センサを搭載する無人搬送車の座標位置を検出し、
走行ルートに沿った光マーカーの位置情報を予め記憶し、無人搬送車の実際の位置座標が測定されたときに、予め設定した走行ルートの座標と無人搬送車の実際の位置座標に基づき無人搬送車の走行を制御する、
ことから成る無人搬送車ガイド方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016210251thum.jpg
出願権利状態 公開
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