JP2012108630A - 無人搬送車の走行制御装置、および無人搬送車 - Google Patents

Abstract

【課題】走行ガイド、ステーション等の位置ずれを修正しなくても、安定して走行・荷役を行うことができる無人搬送車の走行制御装置、および無人搬送車を提供する。
【解決手段】本発明に係る走行制御装置２は、複数の区間に区分けされた走行経路に沿って敷設された走行ガイドの位置を検知しながら走行する無人搬送車の走行制御装置であって、走行ガイドとの相対位置に応じたセンサ出力信号を出力するガイドセンサ３ａ、３ｂと、現在走行中の区間である現区間を特定する区間特定手段４ａ、４ｂ、１０と、区間毎の目標センサ出力値が予め格納された記憶部１１と、記憶部１１を参照して現区間に応じた目標センサ出力値を取得し、ガイドセンサ３ａ、３ｂから出力されるセンサ出力信号の値と目標センサ出力値との差が極小となるように操舵方向を変化させる操舵制御部１２とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、走行経路に沿って敷設された走行ガイドの位置を検知しながら走行する無人搬送車の走行制御装置、および無人搬送車に関する。

従来から、工場や倉庫等においては、ステーションから別のステーションへと荷物を搬送する荷役手段として無人搬送車が使用されている。図７に示すように、従来の無人搬送車１００は、走行経路に沿って敷設された走行ガイド２０を検知するガイドセンサ３と、操舵輪５を含む複数の車輪を備え、走行ガイド２０がガイドセンサ３の幅方向中心にくるように操舵輪５の操舵角が制御される（例えば、特許文献１参照）。

走行ガイド２０としては、例えば、路面近傍に埋設された磁性材料からなる磁気棒が使用される。この場合、ガイドセンサ３としては、磁気棒によって生じた磁界の強度を検出する磁気センサが使用される。

この他、走行ガイド２０としては、路面上に貼り付けられた磁気テープや色付テープを使用することもできる。しかしながら、これらの走行ガイド２０は、剥がれや色褪せが生じた場合に面倒な補修作業が必要となる。したがって、補修作業を行いたくない場合は、路面に埋設する磁気棒を走行ガイド２０として使用することが多い。

特開平９−６９０１１号公報

ところで、無人搬送車１００によって荷役を行う工場や倉庫を設計する際には、該無人搬送車１００が障害物に接触することなく安定して走行・荷役が行えるように走行経路が決定され、走行ガイド２０の敷設位置が計画される。しかしながら、実際には施工誤差が少なからず発生するので、計画通りに走行ガイド２０が敷設されなかったり、ステーションや他の設備の位置がずれたりして、予定していた走行・荷役が行えない場合がある。

例えば、図８（Ａ）は、走行ガイド２０またはステーション２２の位置がずれたために、走行ガイド２０とステーション中心線２３とが距離Ｄだけずれた場合であるが、この場合は、ステーション２２と無人搬送車１００との間での荷物の移積に失敗するおそれがある。また、図８（Ｂ）は、他の設備２４が走行ガイド２０の方に距離Ｄだけずれて設置された場合であるが、この場合は、他の設備２４と無人搬送車１００の間の距離を十分に確保することができず、衝突の危険がある。

このため、従来の無人搬送車１００によって荷役を行う工場や倉庫において上記のずれが発生した場合は、走行ガイド２０、ステーション２２または他の設備２４の位置を計画にしたがって修正する必要があり、手間とコストがかかっていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、走行ガイド、ステーション等の位置ずれを修正しなくても、安定して走行・荷役を行うことができる無人搬送車の走行制御装置、および無人搬送車を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る走行制御装置は、複数の区間に区分けされた走行経路に沿って敷設された走行ガイドの位置を検知しながら走行する無人搬送車の走行制御装置であって、走行ガイドとの相対位置に応じたセンサ出力信号を出力するガイドセンサと、現在走行中の区間である現区間を特定する区間特定手段と、区間毎の目標センサ出力値が予め格納された記憶部と、記憶部を参照して現区間に応じた目標センサ出力値を取得し、ガイドセンサから出力されたセンサ出力信号の値と目標センサ出力値との差が極小となるように操舵方向を変化させる操舵制御部とを備えたことを特徴としている。

この構成によれば、無人搬送車を走行ガイドから意図的にオフセットして走行させることができる。また、そのオフセット量は、区間毎に任意に設定することができる。したがって、この構成によれば、走行ガイド、ステーション等の位置ずれが生じた場合においても、ずれた分だけ無人搬送車をオフセットして走行させることができるので、走行ガイド、ステーション等の位置ずれを修正しなくても安定して走行・荷役を行うことができる。

上記走行制御装置において、目標センサ出力値は、標準センサ出力値に対するオフセット値として格納されていてもよい。

上記走行制御装置の区間特定手段は、例えば、走行ガイド近傍に設けられたマーカの存在を検知する区間センサと、検知されたマーカの数を積算することにより現区間を特定する区間特定部とから構成することができる。

上記走行制御装置の区間特定手段は、例えば、走行ガイド近傍に設けられたマーカに記憶されている区間情報を読み取る区間センサと、読み取られた区間情報に基づいて現区間を特定する区間特定部とから構成することもできる。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る無人搬送車は、上記いずれかの走行制御装置と、少なくとも１つの操舵輪と、走行制御装置の制御下で操舵輪の操舵角を変化させるモータとを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、走行ガイド、ステーション等の位置ずれを修正しなくても、安定して走行・荷役を行うことができる無人搬送車の走行制御装置、および無人搬送車を提供することができる。

本発明に係る無人搬送車、およびその使用環境の概略図である。 本発明に係る走行制御装置、およびその周辺部材のブロック図である。 走行ガイド位置とセンサ出力信号の関係を示すグラフである。 記憶部に格納されている目標センサ出力値の一例を示す図である。 ステーション中心と走行ガイドがずれた場合の、本発明に係る走行制御装置による走行制御の具体例を示す図である。 他の設備が走行ガイド側にずれて配置された場合の、本発明に係る走行制御装置による走行制御の具体例を示す図である。 従来の無人搬送車、およびその使用環境の概略図である。 従来の無人搬送車における問題点を説明するための図であって、（Ａ）はステーション中心と走行ガイドがずれた場合、（Ｂ）は他の設備が走行ガイドの方にずれて配置された場合の図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る無人搬送車の走行制御装置および無人搬送車の好ましい実施形態について説明する。

図１に、本発明に係る無人搬送車および該無人搬送車が使用される環境（工場、倉庫等）の概略図を示す。同図に示すように、無人搬送車１は、車両前部および後部に各１つ設けられたガイドセンサ３ａ、３ｂと、車両右部および左部に各１つ設けられた区間センサ４ａ、４ｂと、車両四隅に設けられた操舵輪５とを備えている。各ガイドセンサ３ａ、３ｂおよび各区間センサ４ａ、４ｂは、路面に向けて配置されている。また、操舵輪５のいくつかは駆動輪としての機能も兼ね備えている。

路面には、走行ガイド２０およびマーカ２１が敷設されている。本実施形態に係る走行ガイド２０は、断面形状が数ｍｍ角、長さが１ｍの磁性材料からなる磁気棒で構成され、路面の表面近傍に切れ目なく埋め込まれている。本実施形態に係るマーカ２１も磁性材料からなり、路面の表面近傍に埋め込まれている。

走行ガイド２０は、無人搬送車１の走行経路に沿って敷設されている。また、走行経路は複数の区間に区分けされており、各区間の境界に少なくとも１つのマーカ２１が設けられている。

無人搬送車１のガイドセンサ３ａ、３ｂおよび区間センサ４ａ、４ｂは、磁気センサからなる。ガイドセンサ３ａ、３ｂは、走行ガイド２０周辺の磁界の強度を検出する。また、区間センサ４ａ、４ｂは、マーカ２１周辺の磁界の強度を検出する。図１に示すように、マーカ２１は走行ガイド２０から左右に一定距離離間した位置に設けられているので、走行ガイド２０による磁界とマーカ２１による磁界が、互いに影響を及ぼし合うことはない。

無人搬送車１は、基本的に、走行ガイド２０がガイドセンサ３ａ、３ｂの幅方向中心にくるように制御される。具体的には、走行ガイド２０の位置がガイドセンサ３ａ、３ｂの左側に寄っている場合は、操舵輪５が反時計回りに旋回し、進行方向が左側に向けられる。一方、走行ガイド２０の位置がガイドセンサ３ａ、３ｂの右側に寄っている場合は、操舵輪５が時計回りに旋回し、進行方向が右側に向けられる。

図２は、無人搬送車１の内部構造を示すブロック図である。同図に示すように、無人搬送車１は、基地局からの指令を受け取るとともに、無人搬送車１に関する情報を基地局に送る送受信部６と、基地局からの指令された荷役を行うために、各センサから得た情報に基づいて操舵輪５の操舵角を制御する走行制御装置２と、走行制御装置２の制御下で操舵輪５の操舵角を変化させるモータ７とを備えている。

走行制御装置２は、前記ガイドセンサ３ａ、３ｂと、前記区間センサ４ａ、４ｂと、区間特定部１０と、記憶部１１と、操舵制御部１２とからなる。このうち、区間特定部１０、記憶部１１および操舵制御部１２は、マイコンおよび該マイコンの制御下でモータ７を駆動するインバータ回路等から構成されている。

図３に示すように、ガイドセンサ３ａ、３ｂは、例えば、Ｓ０〜Ｓ１５で表された計１６個の単位磁気センサを横一列に並べたものであり、走行ガイド２０の位置に応じたセンサ出力信号を操舵制御部１２に向けて出力する。より具体的には、ガイドセンサ３ａ、３ｂは、走行ガイド２０がガイドセンサ３ａ、３ｂの幅方向中心（走行ガイド位置＝０［ｍｍ］）に位置するときはＶ７およびＶ８の中間電圧値Ｖｃ、走行ガイド２０が単位磁気センサＳ２の真下に位置するときは電圧値Ｖ２、走行ガイド２０が単位磁気センサＳ１３の真下に位置するときは電圧値Ｖ１３を有するセンサ出力信号を出力する。

再び図２を参照して、区間センサ４ａ、４ｂは、マーカ２１の中心にくると信号を出力する。区間特定部１０は、区間センサ４ａ、４ｂからの信号を検出した回数、すなわち通過したマーカ２１の数の積算値に基づいて、現在走行中の区間である現区間を特定する。区間特定部１０は、特定した現区間に関する信号を操舵制御部１２に向けて出力する。なお、区間センサ４ａ、４ｂおよび区間特定部１０は、本発明の“区間特定手段”を構成する。

記憶部１１には、区間毎の目標センサ出力値が予め格納されている。図４に示すように、目標センサ出力値は、走行ガイド２０がガイドセンサ３ａ、３ｂの幅方向中心にくるように走行させたい区間、すなわち走行ガイド２０に沿って無人搬送車１を走行させたいほとんどの区間においてはＶｃであるが、走行ガイド２０から左右いずれかの方向にオフセットさせて走行させたい区間（区間３および区間９）についてはＶｃ以外の値となっている。

操舵制御部１２は、区間特定部１０から出力された現区間に関する信号を受け取った後、記憶部１１を参照して、現区間に応じた目標センサ出力値を取得する。そして、取得した目標センサ出力値と、ガイドセンサ３ａ、３ｂから出力されたセンサ出力信号の電圧値とをそれぞれ比較して、両者の間に差があれば、その差が極小となるようにモータ７を駆動して操舵輪５の操舵角を変更する。一方、両者に差がなければ、操舵制御部１２は、操舵輪５の操舵角を現状のまま維持する。このような制御は、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御等により実現することができる。

結局、本発明に係る走行制御装置２によれば、予め記憶部１１にＶｃ以外の目標センサ出力値を格納しておくことにより、無人搬送車１を走行ガイド２０から意図的にオフセットして走行させることができる。

次に、図５および図６を参照して、走行制御装置２による走行制御の具体例について説明する。なお、いずれの具体例においても、記憶部１１には図４に示す目標センサ出力値が予め格納されているものとする。

図５は、走行ガイド２０が計画通りに敷設されなかったか、ステーション２２が計画通りに設置されなかったか、またはその両方の理由により、本来一致すべき走行ガイド２０とステーション中心線２３とが距離Ｄだけずれた場合である。この場合、無人搬送車１を走行ガイド２０に沿って走行させると、図８（Ａ）に示すような状態となって、ステーション２２と無人搬送車１との間での荷物の移積に失敗するおそれがある。

しかしながら、本具体例では、区間２の目標センサ出力値がＶｃ、区間３の目標センサ出力値がＶ３となっているので、無人搬送車１は、区間２では走行ガイド２０がガイドセンサ３ａ、３ｂの幅方向中心（走行ガイド位置＝０［ｍｍ］）にくるように走行制御される（図５（Ａ）参照）。そして、マーカ２１を通過して区間３に入ると、無人搬送車１は、センサ出力信号の電圧値がＶ３となるように走行制御される。すなわち、無人搬送車１は、走行ガイド２０がガイドセンサ３ａ、３ｂの幅方向中心から距離Ｄだけ離れた単位磁気センサＳ３の真下にくるように走行制御される（図３、図５（Ｂ）参照）。これにより、無人搬送車１は、ステーション中心線２３をガイドセンサ３ａ、３ｂの幅方向中心に捉えながら走行することができる。

ステーション２２との間で荷物の移積を終えた後、マーカ２１を再び通過して区間２に入ると、無人搬送車１は、走行ガイド２０がガイドセンサ３ａ、３ｂの幅方向中心にくるように走行制御される（図５（Ｃ）参照）。

図６は、他の設備２４が走行ガイド２０の方に距離Ｄだけずれて配置された場合である。この場合、無人搬送車１を走行ガイド２０に沿って走行させると、他の設備２４と無人搬送車１の間の距離を十分に確保することができず、無人搬送車１が他の設備２４に衝突するおそれがある。

しかしながら、本具体例では、区間８および区間１０の目標センサ出力値がＶｃ、区間９の目標センサ出力値がＶ１２となっているので、無人搬送車１は、区間８および区間１０では走行ガイド２０がガイドセンサ３ａ、３ｂの幅方向中心にくるように走行制御され（図６（Ａ）（Ｃ）参照）、区間９では、センサ出力信号の電圧値がＶ１２となるように走行制御される（図６（Ｂ）参照）。すなわち、区間９を走行中の無人搬送車１は、走行ガイド２０がガイドセンサ３ａ、３ｂの幅方向中心から距離Ｄだけ離れた単位磁気センサＳ１２の真下にくるように走行制御される（図３参照）。これにより、無人搬送車１は、他の設備２４に衝突することなく走行することができる。

結局、本発明に係る走行制御装置２によれば、無人搬送車１を走行ガイド２０から意図的にオフセットして走行させることができる。また、そのオフセット量は、区間毎に任意に設定することができる。したがって、本発明に係る走行制御装置２によれば、走行ガイド２０、ステーション２２、他の設備２４の位置ずれが生じた場合においても、ずれた分だけ無人搬送車１をオフセットして走行させることができるので、位置ずれを修正しなくても安定して走行・荷役を行うことができる。

以上、本発明に係る走行制御装置および無人搬送車の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の構成に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、車両四隅に操舵輪５を備えた全方向に走行可能な無人搬送車１を一例に挙げて説明したが、本発明はその他の無人搬送車にも適用可能である。

また、上記実施形態では、センサ出力信号の電圧値と直接対比可能な目標センサ出力値が記憶部１１に格納されていることとしたが、目標センサ出力値は、標準センサ出力値（Ｖｃ）に対するオフセット値として格納されていてもよい。この場合は、操舵制御部１２においてオフセット値と標準センサ出力値とを足し合わせた値が求められ、この値とセンサ出力信号の電圧値との差に基づいて走行制御が行われる。

また、上記実施形態では、マーカ２１の数を積算することによって現区間を特定したが、マーカ２１に該マーカ２１が設けられている区間の区間情報を記憶させ、区間センサ４ａ、４ｂで該区間情報を読み取ることにより、現区間を特定してもよい。なお、このようなマーカ２１としては例えばＲＦＩＤタグがある。

また、上記実施形態では、走行ガイド２０として磁気棒を使用したが、これに代えて、磁気テープや色付テープを使用することもできる。

１ 無人搬送車
２ 走行制御装置
３ａ、３ｂ ガイドセンサ
４ａ、４ｂ 区間センサ
５ 操舵輪
６ 送受信部
７ モータ
１０ 区間特定部
１１ 記憶部
１２ 操舵制御部
２０ 走行ガイド
２１ マーカ
２２ ステーション
２３ ステーション中心線
２４ 他の設備
Ｓ０〜Ｓ１５ 単位磁気センサ

Claims (5)

1. 複数の区間に区分けされた走行経路に沿って敷設された走行ガイドの位置を検知しながら走行する無人搬送車の走行制御装置であって、
   前記走行ガイドとの相対位置に応じたセンサ出力信号を出力するガイドセンサと、
   現在走行中の前記区間である現区間を特定する区間特定手段と、
   前記区間毎の目標センサ出力値が予め格納された記憶部と、
   前記記憶部を参照して前記現区間に応じた前記目標センサ出力値を取得し、前記ガイドセンサから出力された前記センサ出力信号の値と前記目標センサ出力値との差が極小となるように操舵方向を変化させる操舵制御部と、
   を備えたことを特徴とする走行制御装置。
2. 前記目標センサ出力値は、標準センサ出力値に対するオフセット値として格納されていることを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
3. 前記区間特定手段は、
   前記走行ガイド近傍に設けられたマーカの存在を検知する区間センサと、
   検知された前記マーカの数を積算することにより前記現区間を特定する区間特定部と、
   を有することを特徴とする請求項１または２に記載の走行制御装置。
4. 前記区間特定手段は、
   前記走行ガイド近傍に設けられたマーカに記憶されている区間情報を読み取る区間センサと、
   読み取られた前記区間情報に基づいて前記現区間を特定する区間特定部と、
   を有することを特徴とする請求項１または２に記載の走行制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の走行制御装置と、
   少なくとも１つの操舵輪と、
   前記走行制御装置の制御下で前記操舵輪の操舵角を変化させるモータと、
   を備えたことを特徴とする無人搬送車。

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