JPS61259308A

JPS61259308A - 輝点追従による無人移動車両の誘導方法

Info

Publication number: JPS61259308A
Application number: JP60100107A
Authority: JP
Inventors: Toru Suzuki; 徹鈴木; Mitsuo Hosoi; 細井　光夫
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1985-05-10
Filing date: 1985-05-10
Publication date: 1986-11-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】３−１産業上の利用分野無人搬送車や移動ロボットを予め設定した走行経路に沿
って誘導する技術に間する。

３−２従来の技術以下に代表的な４つの方式について述べる（１）　　自
然情景による誘導方式車載したテレビカメラに映る走行予定の画像について経
路及び経路と壁面を画像処理手段によって抽出し、その
直線によって代表される通路に沿って走行する。

（２）　点線追従方式予定走行路上に直線を引いて、これに沿って走行する代
わりに、直線の代用として白線・テープなどの反射板を
、反射板の寸法とほぼ等しい間隔で設置し、１つ１つの
点に向けて順次接近することにより、予定走行路に沿っ
て走行する。

（３）　反射板バーコード追従方式予定走行路にバーコードを含む反射板を設ける。

バーコードには運転条件や交差点や停止点などの情報を
含み、これをＩＴＶなどの視覚画像手段により検出して
、その情報に従って直進、旋回、停止などの運転を行な
い、予定経路に沿って走行する。

（４）　幾何形状に特徴を有する反射板追従方式予定走
行路上に幾何形状に特徴を有する反射を設ける。　幾何
形状によって、運転条件や交差点や停止点などの情報を
含みこれをＩＴＶなとの視覚画像手段により検出して、
その情報に従って、直進、旋回、停止などの運転を行な
い、予定経路に沿って走行する。

３−３発明が解決しようとする問題点（１）　自然情景による誘導方式に対して画像から経路
を示す直線を抽出するための画像処理に要する演算量が
莫大であり、車体に搭載可能な寸法の演算処理の処理速
度では時間がかかりすぎる。　その為、車体の誘導にあ
たり、高速で運転すると演算が終了せぬうちに画像が更
新されて正常に誘導できなくなる。　従って極めて低速
で走行せざるを得す。　実用的な車速を得ることができ
ない。　従って演算時間が少なくてすむ人工のマークを
用いる必要がある。

（２）　点線追跡方式に対して走行路の曲がり方に沿って点線を設定する必要がある。

　又、全ての走行予定路上に、狭い間隔でマークを設け
る必要がある為、マーク布設に時間がかかりすぎる。

（３）　反射板バーコード追従方式と（４）　幾何形状
に特徴を有する反射板誘導方式に対してマークの図柄な
いし形状によって運転方法も・しくは現在位置の情報を
表わしている。　従ってマークの一部が汚れた場合、本
来の情報を正確に伝達することができなくなる。　つま
りマークを汚損すると機能を失うので、マークの上を歩
いたり、車両が走ったりすることを行なってはならない
。

従って汚損させぬ為には、本来、人間等が歩くべく設け
られた走行路に設けたマークを避けて通行せねばならな
いが、マークの寸法が大きく路面に対する占有面積が大
きいので、人間は歩きにくくなるという実用上の欠点が
あり、小さな寸法のマークを使わねばならない。

３−４問題点を解決するための手段及び作用回帰反射性
を有する透明な玉やＬＥＤ等の寸法の小さな輝点を経路
形状と運転指令とを同時に表現する様に意味付けし、無
人移動車両の予定経路に配置するとともに、無人移動車
両に搭載された視覚画像装置により、輝度が一定値以上
の輝点のみを検出し、無人移動車両を自動操舵する一方
通信手段により遠隔地にモニタするようにしたものであ
る。

３−５実施例（１）　輝点の配置と通路の特徴付は第２図及び第３図に輝点り１）で通路を表現する方の境
界に輝点点列を作る場合である。　輝点の配置は単に通
路を表わすのみでなく、あらかじめ定められたパターン
に配置することにより、各種情報を与えることも可能で
ある。　第１１図（ａ）−（ｇ）に輝点の配列に各種意
味付けを行った配置例な示す。

これらの輝点点列を構成する点としては安価で容易に設
置でき長期の使用に耐える回帰反射性のあるガラスピー
ズ、コーナーキューブ、小型反射板、反射シート片また
は小型の発光物（ＬＥＤ、豆球なと）を用いる。

（２）　輝点の検出第４図に複数個の輝点を検出する視覚画像装置（２００
）として、テレビカメラ（５）を用いた場合を示す。　
周囲の外乱光によらず、確実に輝点を検出するためには
できるだけ高い輝度をもった、輝点であることが望まし
い。　輝点として発光体を用いる場合は高輝度なものを
選ぶが、回帰反射特性をもつ反射体の場合はそれを照明
する光源と検出するテレビカメラとの配置により輝点の
明るさが大きく変化する。　すなわち回帰反射特性をも
つ反射物は反射物体に入射した光線と同一方向（反射光
の進行方向は入射光と逆で光源に向かう方向）に対して
、最も多くの光束を反射するからである。

第４図において半透過性を持つ、ハーフ葵う−（６）に
対して互いに同じ角度θをなし、等距離な位置に照明装
置（４）の発光点、ＡＶ子テレビカメラレンズ主点がく
る様に配置する。　照明装置かξ ％外（４）からの光はハーフシラー（６）を透過してを
透過させテレビカメラ（５）に入射する。　この時、テ
レビカメラ（５）は照明装置（４）と等価的に同じ位置
で、反射光を受けることになり、非常にするので、本方
式の有効な条件を以下に示す。

（３）　照明装置とテレビカメラの位置関係の導出ミ第４図においてランプからの光束■、ハーフ諏ワラ−よ
る光束の減衰率ｒ、外乱光の光束ｒｒ、マークの光束反
射率η、外乱物体表面の外乱光束反射率ηｎとする。　
また、第５図の従来の方式に於いてマークの光束反射率
η２とすると、カメラに入射する光束のマークからのも
のど外乱物体からのものの比、すなわちＳ／Ｎ比を求め
ると以下の様になる。

〈従来方式〉片：σ、７０亡しＬすなわ″ぢ′、Ｑ、５０７＞＞η′なる条件で用いる場
合に有効である。

ところで、一般に回帰反射特性をもつマークは光の入射
した方向に対して非常に小さい広がり角を持って光を反
射する。　例えば、道路のセンタラインに設置しである
ガラス玉などは、ｌ０９５〜１．５度位の角度をなす。

（第６図参考）　故に光源と反射マークの距離が数ｍ以
上離れた場合はηとη′は近い値をもつが、５ｍ以下程
度の距離ではη′に比してか、非常に大きく本方式が有
効となる。

（４）　画像処理装置第７図にテレビカメラ（５）で撮像した画面を２値化し
た場合を示す。

第８図に輝点の画面上での位置を高速で求めるため、テ
レビカメラ（５）からの信号を直接処理して、それぞれ
の輝点の座標を求める画像処理装置を示す。

次に、第８図に基づき画像処理の手順を説明するテレビ
カメラ（５）から出力される映像信号を同期信号分離回
路（＋０１）に入力し、同期信号を取り出し、トリガ回
路（１０３）に入力し、リセット信号。

走査線切替信号２画面切替信号をそれぞれ発生させる。

一方同期信号分離回路（＋０１）からの画像データを２
値化回路（１０２）に入力し、２値の信号（明るい点が
あるか無いか）に変換しトリガ回路（１０７）に人力す
る。

カウンタ回路（＋０５）ではトリガ回路（１０３）のリ
セット信号を基準として、クロック回路（１０４）から
のパルスをカウントし、Ｘの値を出力する。

他方カウンタ回路（１０６）では、画像切替信号を基準
に走査線切替信号をカウントし、ｙの値を出力する。

ここにＸは、輝点が現れるまでのカウント数、ｙは走査
線の本数を示すこととなる。

次に、画面に輝点があると、トリガ回路（１０７）より
ラッチ信号を発生し、ｘ、ｙの値をラッチ回路（１０８
）にラッチして、メモリー（１１０）のデータ端子へ出
力する。

又、カウンタ回路（１０９）により輝点の数を数え、メ
モリー（１１０）のアドレス端子へ出力するとともに、
データとアドレスがそろった時点で、トリガ回路（１０
７）から書込信号を発生することにより、メモリー（１
１０）に輝点のｘ、ｙの値を記録する。

以上のようにして、テレビカメラ（５）より一画面分の
画像データが送られると同時に、−画面中のすべての輝
点のｘ、ｙの値をメモリー（１１０）に記録し、その後
演算装置（１１１）によりそれらＸ＋Ｖの値を取り出し
、演算処理することができる。

（５）　車両の誘導及び操舵（Ｉ）通路に沿って点列を配置した場合点列を結ぶ直線
からの横変位、偏角を計測するこ示せず）を制御し車両
を誘導する。

（ＩＩ）床と壁の境界に配置した場合車体が通路中央にいて、通路に平行な向きに停止してい
る時の画像より、通路の端が画像中に占める位置を記録
する。　第９図を用いて説明すると、走査線の位置Ｙと
その走査線上で境界が現れる位置Ｘを組みにして記録す
る。　以上の様に記録された座標のＳ組を、車体が通路
中央にいる時の目標状態とする。一方、走行中に得られ
る画像より、輝点（つまり、通路の境界上の点）の座標
を求め、上記の記録された座標と比較することにより、
通路に対する車両の偏りを知り、（１）と同様に車両を
誘導することができる。

（６）　通路の認識実際に得られる画像は、輝点の画像上の座標であるが、
ＩＴＶなとのイメージセンサ（５）の取付は高さく１１
）及び、角度（１２）を固定し、回帰反射物体（例えば
ビーズ玉）を床面などの一定の高さに設置することによ
り容易にＩＴＶ等を塔載した無人移動車両（１３）から
輝点（１）までの距離情報におき換えられる。　また、
通路に沿って点列を配置した場合は、それらの複数個の
距離情報より通路のある位置を知ることができる。　さ
らには、床と壁の境界に配置した場合は通路の両端の位
置を知ることができる。　　（第１０図参照）３−６発
明の効果以上のように、本発明によれば路面に対するマークの占
有面積が少なくなるとともに、予定経路に布設するマー
クの数に対し、伝達情報量を増大させることができる。

　また、画像を高速で処理するので、車速を大きくする
ことができるとともに、テレビモニタにより遠隔地の監
視者に情報を伝達することもできるという効果をも有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例を示す斜視図、第２図は輝点を予定経路
に沿って配置すると同時に、予定経路形状を示す特徴あ
る輝点配置とした際の実施例を示す斜視図、第３図は輝
点な予定経路の床と壁の境界に沿って配置すると同時に
予定経路形状を示す特徴ある輝点配置とした際の実施例
を示す　斜視図、第４図は輝点として２回帰反射物体を
用いた際、輝点が最大輝度を示すテレビカメラ、ハーフ
ミラ−９照明装置の位置関係を示す平面配置図、第５図
は従来のテレビカメラと照明装置との位置関係を示す平
面配置図。第６図は２回帰反射物体の有する反射光の指向性の良さ
を図解的に示す。第７図は第２図及び第３図を輝度によ
り２値化処理した後の画像を図解的に示す。第８図は本
案実施例にかかわる画像処理装置の構成図、第９図は輝
点を予定経路の床と壁の境界に配置した場合、無人車両
が予定経路中央にいて、該経路に平行な向きに停止して
いる時視覚画像装置の画像より２通路の端が画像中に占
める位置を記録する方法を図解的に示す。第１０図は予
定経路床面上の点と画像が一対一に対応することを図解
的に示す。第１１図は輝点の配置に各種意味付けを行った例１・・・輝点、２・・・予定経路、３・・・壁、４・・
・照明装置、５・・・ＩＴＶ、６・・・ハーフミラ−１
７・・・回帰反射物体、８・・・入射平行光線、９・・
・反射光。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）無人移動車両を予め設定した走行用予定経路にそ
って誘導する無人移動車両の誘導方法において該走行用
予定経路（２）又はそれと壁との境界上にそって配置に
意味付けを行った輝点（１）を複数配置し、視覚画像装
置により該輝点（１）を検出することにより走行用予定
経路上の該無人移動車両の位置と、走行用予定経路の形
状と、該無人移動車両にたいする運転指令情報とを受信
可能とし、輝点に追従しながら誘導することを特徴とす
る無人移動車両の誘導方法。
（２）前記視覚画像装置からの該輝点（１）およびそれ
以外の物体を含む画像を輝度の強弱から２値化し、高レ
ベル輝度の輝点（１）の画面上の座標データをメモリ（
１１０）に記憶し、該座標データと予め設定した輝点の
配置を示すデータとを比較することにより該輝点（１）
に追従しながら誘導することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の無人移動車両の誘導方法。
（３）前記輝点として表面積の小さな発光体を用いるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の輝点追従に
よる無人移動車両の誘導方法。
（４）前記輝点のかわりに回帰反射性を有する透明な玉
を用い、該回帰反射性を有する透明な玉を、照射すべく
照明装置を車載したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の輝点追従によ
る無人移動車両の誘導方法。
（５）前記視覚画像装置と前記照明装置の配置を半透過
性の鏡を用いることにより等価的に同一の光軸上に設け
ることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の輝点追
従による無人移動車両の誘導方法。