WO2023080062A1 - 自己位置推定装置、自動運転車両、および自己位置推定方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present disclosure relates to a self-localization device, an autonomous vehicle, and a self-localization method.
  • AGVs automatic guided vehicles
  • containers that are temporarily stored for marine transportation.
  • AGVs used in container terminals transmit radio waves from radio transmitters installed in their own equipment, and use the transponder system to utilize responses from radio transponders embedded in advance at predetermined positions on the ground. It is estimating its own position.
  • the AGV in order for the AGV to use the transponder technology, it is necessary to install radio transponders at predetermined positions in the container terminal premises in advance.
  • AGV can estimate its own position with simple processing by using map information generated in advance in the facility and surrounding environment information acquired by LiDAR (Light Detection And Ranging). .
  • the AGV can travel to a predetermined destination based on the estimated self-location information.
  • the storage of each container in the container terminal premises is temporary, and the container storage situation in the premises changes from moment to moment. Therefore, in order to perform self-position estimation processing using map information and environmental information as described above in the container terminal premises, the AGV needs to update the map information to be used according to changes in the container storage situation in the premises. There is a need to.
  • SLAM Simultaneous Localization and Mapping
  • the AGV since the container storage situation changes frequently in the container terminal premises as described above, when the AGV detects this change using SLAM technology, it is necessary to determine whether the map information should be updated or the self-position estimation value should be corrected. may not be determined correctly. Therefore, if the AGV corrects the self-position estimation value even though the container storage situation has changed, it may not be possible to perform accurate self-position estimation, and the AGV may not be able to travel appropriately. .
  • An object of the present disclosure is to provide a self-position estimation device, an automatic driving vehicle, and a self-position estimation method that can easily and accurately estimate the self-position in a facility in which objects of a predetermined shape are stored.
  • a self-position estimation device includes a map information acquisition unit that acquires map information within a storage facility generated based on shape information of an object and storage status information of the object within the storage facility. an environment information acquisition unit that acquires surrounding environment information; and a self-location estimation unit that estimates a self-location based on the map information acquired by the map information acquisition unit and the environment information acquired by the environment information acquisition unit. Prepare.
  • the self-position estimation device is communicatively connected to a storage facility management device that manages the shape information of the object and the storage status information of the object in the storage facility, and is attached to a moving body moving in the storage facility.
  • the map information acquisition unit is mounted on the storage facility management device, the moving object, Alternatively, map information generated by a map information generation device communicably connected to the storage facility management device and the self-position estimation device is acquired, and the environment information acquisition unit acquires environment information around the mobile object.
  • the self-position estimation unit may estimate the position of the moving body as the self-position.
  • the storage facility has a plurality of storage spaces for storing the objects, and the storage status information of the objects is stored in each of the plurality of storage spaces and position information of each of the plurality of storage spaces. Information on the number of the objects may be included.
  • the self-driving vehicle includes the above self-position estimation device, a moving mechanism unit that moves the self-driving vehicle, and the self-driving vehicle based on the self-position estimated by the self-position estimation device. and a travel control unit that controls the movement mechanism unit so that the vehicle moves along a predetermined route.
  • a self-localization method acquires map information in a storage facility generated based on shape information of an object and storage status information of the object in the storage facility; Acquiring environment information; and estimating a self-location based on the acquired map information and the environment information.
  • FIG. 1 is an overall diagram showing the configuration of a container management system using self-position estimation devices according to first to third embodiments.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a container management system using the self-position estimation device according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is an example of coordinate information for each storage space in the container terminal premises, which is stored in the container management device connected to the self-localization device according to the first embodiment.
  • FIG. 3B is an example of information about the type and number of containers currently stored for each storage space in the container terminal premises, which is stored in the container management device connected to the self-position estimation device according to the first embodiment. .
  • FIG. 1 is an overall diagram showing the configuration of a container management system using self-position estimation devices according to first to third embodiments.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a container management system using the self-position estimation device according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is an example of coordinate information for each storage space in the container terminal premises, which is stored in the container management device
  • FIG. 3C is an example of coordinate information of each crane device within the premises of the container terminal, which is stored in the container management device connected to the self-position estimation device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a sequence diagram showing operations of the container management system using the self-position estimation device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a container management system using the self-position estimation device according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a sequence diagram showing the operation of the container management system using the self-position estimation device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a container management system using a self-position estimation device according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a sequence diagram showing the operation of the container management system using the self-position estimation device according to the third embodiment.
  • a container terminal is a facility for temporarily storing imported containers (objects).
  • FIG. 1A (First embodiment) (Configuration of container management system 1A according to first embodiment) A configuration of a container management system 1A according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1A the container management system 1A manages the storage status of containers within the premises of the container terminal 10 and manages the operations of the AGV and the crane apparatus installed within the premises of the container terminal 10 .
  • Fig. 1 is a top view of the premises of the container terminal 10.
  • the container terminal 10 has a plurality of preset container storage areas 11-18.
  • Each container storage area 11 to 18 has, for example, 50 storage spaces (11-1 to 11-50, 12-1 to 12-50, 18-1 to 18-50).
  • the container management system 1A includes three AGVs 20A-1 to 20A-3 running within the premises of the container terminal 10, crane devices 30-1 to 30-12 installed within the premises of the container terminal 10, and a container management device 40A. Prepare.
  • the number of AGVs used in the container management system 1A is not limited to three, and may be less or more. In the following description, AGV20A will be used when the AGV is not specified among AGV20A-1 to 20A-3.
  • Each of the crane devices 30-1 to 30-12 is installed in one of the container storage areas 11 to 18 so as to be able to move laterally.
  • the crane devices 30-1 and 30-2 are installed in the container storage area 11.
  • Crane devices 30 - 3 and 30 - 4 are installed in container storage area 12 .
  • the crane devices 30-5 and 30-6 are installed in the container storage area 13.
  • Crane devices 30-7 and 30-8 are installed in the container storage area .
  • a crane device 30 - 9 is installed in the container storage area 15 .
  • a crane device 30 - 10 is installed in the container storage area 16 .
  • a crane device 30 - 11 is installed in the container storage area 17 .
  • a crane device 30-12 is installed in the container storage area 18. As shown in FIG.
  • the number of crane devices installed on the premises of the container terminal 10 is not limited to 12, and may be less or more.
  • the crane device 30 when it is not specified which of the crane devices 30-1 to 30-12 in the premises of the container terminal 10, the crane device will be referred to as the crane device 30.
  • the container management device 40A has a storage section 41A, an instruction input section 42, a first wireless communication section 43, and a first CPU 44A.
  • the storage unit 41A has a container information storage unit 411 , a crane information storage unit 412 and a first map information storage unit 413 .
  • the container information storage unit 411 stores storage status information including shape information and storage position information of each container stored in the container terminal 10 premises.
  • the crane information storage unit 412 stores shape information and position information of each of the crane devices 30-1 to 30-12 installed in the container terminal 10 premises.
  • the first map information storage unit 413 stores map information of the premises of the container terminal 10 generated and updated as described later.
  • the instruction input unit 42 inputs a container carry-in instruction and a container carry-out instruction by an operator's operation or the like.
  • the first wireless communication unit 43 performs wireless communication with the AGVs 20A-1 to 20A-3 and the crane devices 30-1 to 30-12.
  • the first CPU 44A has a transportation instruction processing unit 441, a first map information generation unit 442, and an information update unit 443.
  • the transport instruction processing unit 441 transmits the container carry-in instruction or carry-out instruction input from the instruction input unit 42 to the corresponding crane device 30 and AGV 20A via the first wireless communication unit 43 .
  • the first map information generation unit 442 generates map information of the premises of the container terminal 10 based on the information stored in the container information storage unit 411 and the information stored in the crane information storage unit 412, and It is stored in the information storage unit 413 .
  • the first map information generation unit 442 updates the map information stored in the first map information storage unit 413 based on the updated information.
  • the first map information generation unit 442 transmits the generated or updated map information to the AGVs 20A-1 to 20A-3 via the first wireless communication unit 43.
  • the information update unit 443 updates the container information and the crane information stored in the storage unit 41A. Update.
  • the AGV 20A-1 includes an LRF (laser range finder) sensor 21-1, a second wireless communication unit 22-1, a second map information storage unit 23-1, a movement mechanism unit 24-1, and a second CPU 25A-1. and
  • the LRF sensor 21-1 measures the distance to surrounding objects.
  • the second wireless communication unit 22-1 performs wireless communication with the container management device 40A.
  • the second map information storage unit 23-1 stores map information of the premises of the container terminal 10 acquired from the container management device 40A.
  • the moving mechanism section 24-1 is a mechanism for moving the AGV 20A-1.
  • the second CPU 25A-1 has a self-position estimation device 200A-1 and a traveling control section 251-1.
  • Self-position estimation device 200A-1 has environment information acquisition section 201-1, map information acquisition section 202-1, and self-position estimation section 203-1.
  • the environment information acquisition unit 201-1 acquires information measured by the LRF sensor 21-1 as surrounding environment information.
  • the map information acquisition unit 202-1 acquires the map information of the premises of the container terminal 10 from the container management device 40A via the second wireless communication unit 22-1, the map information is stored in the second map information storage unit 23-1. Memorize.
  • the map information acquisition unit 202-1 acquires a container carry-in instruction or a container carry-out instruction from the container management device 40A, the map information acquisition unit 202-1 reads the map information of the premises of the container terminal 10 stored in the second map information storage unit 23-1.
  • the self-position estimation unit 203-1 estimates the self-position based on the surrounding environment information acquired by the environment information acquisition unit 201-1 and the map information of the premises of the container terminal 10 read by the map information acquisition unit 202-1. presume. Travel control unit 251-1 controls movement mechanism unit 24-1 so that AGV 20A-1 moves along a predetermined route R based on the self-position estimated by self-position estimation unit 203-1.
  • AGV 20A-2 and 20A-3 are the same as the configuration of AGV 20A-1, so detailed description will be omitted.
  • the crane device 30-1 has a third wireless communication section 31-1, a transportation mechanism section 32-1, and a third CPU 33-1.
  • the third wireless communication unit 31-1 performs wireless communication with the container management device 40A.
  • the transport mechanism section 32-1 is a mechanism for transporting containers between the AGV 20A and the corresponding storage space.
  • the third CPU 33-1 has an operation control section 331-1 that controls the transport mechanism section 32-1 based on the container carry-in instruction or carry-out instruction acquired via the third wireless communication section 31-1.
  • the configurations of the crane devices 30-2 to 30-12 are the same as the configuration of the crane device 30-1, so detailed description will be omitted.
  • FIGS. 3A and 3B An example of information stored in the container information storage unit 411 of the container management device 40A in this embodiment is shown in FIGS. 3A and 3B.
  • FIG. 3A shows coordinate information for each storage space within the container terminal 10 premises.
  • This coordinate information has one point in the premises of the container terminal 10, for example, a point P which is one corner of the rectangular container terminal 10 as shown in FIG. position coordinates for a given point in each storage space when
  • FIG. 3B shows the types and number of containers currently stored for each storage space within the container terminal 10 premises.
  • the types of containers stored in the premises of the container terminal 10 are, for example, a 20-ft container having a length of 6,058 mm, a width of 2,438 mm, and a height of 2,591 mm, and a There are two types, one with a 40ft container.
  • the container information storage unit 411 stores, as shape information for each container type, shape information based on 3D point cloud data generated in advance by LiDAR measurement or LiDAR simulation for 20ft containers and 40ft containers.
  • FIG. 3C shows coordinate information of each crane device 30-1 to 30-12 within the premises of the container terminal 10.
  • This coordinate information is a predetermined point in each of the crane devices 30-1 to 30-12 when the origin is the point P in the premises of the container terminal 10, the horizontal direction is the x-axis, and the vertical direction indicating the depth is the y-axis. are the position coordinates with respect to
  • the crane information storage unit 412 of the container management device 40A stores shape information based on 3D point cloud data acquired in advance by LiDAR simulation or the like for each of the crane devices 30-1 to 30-12.
  • the AGVs 20A-1, 20A-2, and 20A-3 are stopped in a predetermined waiting area D within the premises of the container terminal 10 when the operation of the container management system 1A is started.
  • the first map information generation unit 442 of the container management device 40A generates 3D point cloud data based on the information stored in the container information storage unit 411 and the information stored in the crane information storage unit 412. Then, map information of the container terminal 10 premises is generated. At this time, since the container information storage unit 411 stores information on the type and number of containers stored for each storage space, the first map information generation unit 442 uses this information to determine the storage space. It is possible to recognize the shape information of the entire container for each container. Then, the first map information generation unit 442 rotates the recognized shape information of the entire container for each storage space and the stored shape information of the crane device 30 to a predetermined azimuth angle, and translates them to the corresponding positions. By doing so, the corresponding map information can be generated.
  • the first map information generation unit 442 When generating the map information, the first map information generation unit 442 adds the identification information of the corresponding container to the 3D point cloud data corresponding to each container. The first map information generation unit 442 causes the first map information storage unit 413 to store the generated map information of the premises of the container terminal 10 . Further, the first map information generation unit 442 transmits the generated map information of the premises of the container terminal 10 to the AGVs 20A-1 to 20A-3 via the first wireless communication unit 43 (S1).
  • Each of the AGVs 20A-1 to 20A-3 acquires the map information of the premises of the container terminal 10 transmitted from the container management device 40A via the second wireless communication units 22-1 to 22-3 to the map information acquisition units 202-1 to 202-3. Acquired at 202-3.
  • the map information acquisition units 202-1 to 202-3 respectively store the acquired map information of the premises of the container terminal 10 in the second map information storage units 23-1 to 23-3 (S2).
  • the transport instruction processing unit 441 determines the crane device 30 and the AGV 20A to execute the processing according to the instruction. Then, the transport instruction processing unit 441 transmits the instruction information to the corresponding crane device 30 and AGV 20A via the first wireless communication unit 43 (S3).
  • the transport instruction processing unit 441 first determines to cause the crane device 30-8 and the AGV 20A-1 to carry out the container X carry-out process. Then, the transport instruction processing unit 441 transmits information regarding the carry-out instruction for the container X to the crane device 30-8 and the AGV 20A-1 via the first wireless communication unit 43.
  • the transport instruction processing unit 441 determines to cause the crane device 30-3 and the AGV 20A-2 to carry in the container Y. Then, the transport instruction processing unit 441 transmits information regarding the carry-in instruction for the container Y to the crane device 30-3 and the AGV 20A-2 via the first wireless communication unit 43.
  • FIG. 1
  • the environment information acquisition unit 201-1 of the self-position estimation device 200A-1 receives the LRF Information on the distance to surrounding objects measured by the sensor 21-1 is acquired. Based on the acquired information, the environment information acquisition unit 201-1 generates surrounding shape information representing the shape of surrounding objects in 3D point cloud data.
  • the map information acquisition unit 202-1 stores the information in the second map information storage unit 23. -1 is read out the map information of the premises of the container terminal 10 stored. Then, the self-position estimation unit 203-1 generates 3D point cloud data representing the surrounding shape information generated by the environment information acquisition unit 201-1 and 3D point cloud data representing the map information read by the map information acquisition unit 202-1. , the self-position is estimated (S4). Techniques such as known NDT (Normal Distributions Transform) scan matching, for example, can be used for this 3D point cloud data matching process.
  • NDT Normal Distributions Transform
  • the travel control unit 251-1 controls the movement mechanism unit 24-1 so that the AGV 20A-1 moves on the route R based on the self-position estimated by the self-position estimation unit 203-1.
  • the movement mechanism section 24-1 causes the AGV 20A-1 to travel on the route R within the premises of the container terminal 10 to a position close to the storage space 14-8 under the control of the travel control section 251-1 (S5).
  • the crane device 30-8 carries out the container X based on the instruction information acquired from the container management device 40A (S6).
  • the action of carrying out the container X by the crane device 30-8 is the action of lifting the container X stored in the storage space 14-8 and loading it onto the AGV 20A-1.
  • the crane device 30-8 When the operation of the crane device 30-8 is completed and the container X is loaded onto the AGV 20A-1, the crane device 30-8 notifies the container management device 40A of the completion of the operation related to unloading of the container X via the third wireless communication unit 31. -8 (S7).
  • This operation completion notification includes the position information of the crane device 30-8 after the operation is completed.
  • the information update unit 443 updates the container information storage unit 411 based on the notification.
  • the stored container information and the crane information stored in the crane information storage unit 412 are updated. Specifically, the number of containers stored in the storage space 14-8 in the container information is decremented by one, and the position information of the crane device 30-8 is updated to the information included in the operation completion notification.
  • the first map information generation unit 442 sends to the first map information storage unit 413 based on the updated information. Update the stored map information.
  • the first map information generator 442 deletes the 3D point cloud data corresponding to the container X in the storage space 14-8 in the map information.
  • the first map information generation unit 442 then stores the updated map information in the first map information storage unit 413 and transmits the updated map information to the AGV 20A-1 via the first wireless communication unit 43 (S8).
  • the map information obtaining unit 202-1 stores the map information as the second map information.
  • the information stored in the section 23-1 is updated (S9).
  • the self-position estimation unit 203-1 estimates the self-position using the updated map information, and the traveling control unit 251-1 operates the movement mechanism unit 24-1 based on the estimated self-position.
  • AGV 20A-1 is controlled to travel to standby area D (S10). The AGV 20A-1 waits in the standby area D until receiving the next carry-in instruction or carry-out instruction.
  • the AGV 20A-2 which has acquired the carry-in instruction in step S3, loads the container Y to be carried in the waiting area D, and the self-position estimation device 200A-2 estimates its own position (S4) in the same manner as the AGV 20A-1. .
  • the AGV 20A-2 then travels along the route R to a position close to the storage space 12-3 based on the estimated self-position (S5).
  • the AGV 20A-2 reaches a position close to the storage space 12-3 and stops, and the crane device 30-3 lifts the container Y loaded on the AGV 20A-2 and stores it in the storage space 12-3.
  • the crane device 30-3 transmits an operation completion notification regarding the loading of the container Y to the container management device 40A via the third wireless communication unit 31-3 (S7), based on the notification
  • the information updating unit 443 updates the container information stored in the container information storage unit 411 and the crane information stored in the crane information storage unit 412 . Specifically, the number of containers stored in the storage space 12-3 in the container information is increased by one, and the position information of the crane device 30-3 is updated to the information included in the operation completion notification.
  • the first map information generation unit 442 sends to the first map information storage unit 413 based on the updated information. Update the stored map information.
  • the first map information generation unit 442 then stores the updated map information in the first map information storage unit 413 and transmits the updated map information to the AGV 20A-2 via the first wireless communication unit 43 (S8).
  • the map information acquisition unit 202-2 stores the map information as the second map information.
  • the information stored in the section 23-2 is updated (S9).
  • the self-position estimation unit 203-2 estimates the self-position using the updated map information, and the traveling control unit 251-2 operates the movement mechanism unit 24-2 based on the estimated self-position.
  • AGV 20A-2 is controlled to travel to waiting area D (S10). The AGV 20A-2 waits in the standby area D until receiving the next carry-in instruction or carry-out instruction.
  • the AGV 20A easily and accurately estimates its own position using the map information generated based on the shape information and the position information of the container and the crane device 30 in the container terminal 10 premises. can do. Also, the AGV 20A can appropriately travel a predetermined route within the premises of the container terminal 10 using the estimated self-location information. At this time, the container management device 40A generates the map information of the premises of the container terminal 10 and supplies it to the plurality of AGVs 20A, so each AGV 20A can efficiently execute self-position estimation processing with a small processing load. Further, in the container terminal 10, the shape of the containers stored in the premises is limited to several patterns, and the positions of the storage spaces in which the containers are stored are also set in advance. Therefore, the container management device 40A can easily generate map information of the premises of the container terminal 10 by using the position information of each storage space and the shape and number of stored containers.
  • FIG. 1B (Second embodiment) (Configuration of container management system 1B according to the second embodiment) A configuration of a container management system 1B according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 5.
  • FIG. 1B the first CPU 44B of the container management device 40B has a first management information transmission control section 444 instead of the first map information generation section 442 described in the first embodiment.
  • the storage unit 41B of the container management device 40B does not have the first map information storage unit 413 described in the first embodiment.
  • self-position estimation devices 200B-1 to 200B-3 of AGVs 20B-1 to 20B-3 have second map information generation units 204-1 to 204-3 as map information acquisition units.
  • the configuration of the container management system 1B other than these is the same as the configuration of the container management system 1A described in the first embodiment, so detailed descriptions of portions having the same functions will be omitted.
  • the first management information transmission control unit 444 of the container management device 40B transmits the information stored in the container information storage unit 411 and the information stored in the crane information storage unit 412 to the first wireless communication unit 43. to AGVs 20B-1 to 20B-3.
  • the second map information generators 204-1 to 204-3 of the AGVs 20B-1 to 20B-3 select the container based on the information acquired from the container management device 40B via the second wireless communication units 22-1 to 22-3. Map information of the premises of terminal 10 is generated and stored in second map information storage units 23-1 to 23-3.
  • the first management information transmission control unit 444 of the container management device 40B transmits the container information stored in the container information storage unit 411 and the crane information stored in the crane information storage unit 412 to the first wireless communication unit 43. to the AGVs 20B-1 to 20B-3 (S11).
  • the AGVs 20B-1 to 20B-3 When the AGVs 20B-1 to 20B-3 acquire the container information and the crane information transmitted from the container management device 40B via the second wireless communication units 22-1 to 22-3, the AGVs 20B-1 to 20B-3 display the second map based on the acquired information.
  • Information generators 204-1 to 204-3 generate map information of the premises of the container terminal 10, which is composed of 3D point cloud data.
  • the second map information generation units 204-1 to 204-3 respectively store the generated map information in the second map information storage units 23-1 to 23-3 (S12).
  • steps S13 to S17 executed when a predetermined container carry-in instruction or carry-out instruction is input by the instruction input unit 42 of the container management device 40B is the same as steps S3 to S7 described in the first embodiment. Since it is the same as the processing, detailed description is omitted.
  • an operation completion notification regarding the process is transmitted from the crane device 30 to the container management device 40B via the third wireless communication units 31-1 to 31-12 (S17).
  • the information update unit 443 updates the container information and crane information stored in the storage unit 41B based on the notification.
  • the first management information transmission control section 444 transmits the updated container information and crane information to the AGVs 20B-1 to 20B-3 via the first wireless communication section 43 (S18).
  • the second map information generation units 204-1 to 204-3 of the AGVs 20B-1 to 20B-3 transmit the updated container information and crane information transmitted from the container management device 40B to the second wireless communication units 22-1 to 22. -3. Based on the acquired information, the second map information generation units 204-1 to 204-3 update and store the map information stored in the second map information storage units 23-1 to 23-3 (S19). .
  • the self-position estimation units 203-1 to 203-3 of the AGVs 20B-1 to 20B-3 that have performed the carry-in process or the carry-out process estimate their own positions using the updated map information, and based on the estimated self-positions
  • the traveling control units 251-1 to 251-3 control the moving mechanism units 24-1 to 24-3 to cause the AGVs 20B-1 to 20B-3 to travel to the standby area D (S20).
  • the AGVs 20B-1 to 20B-3 wait in the standby area D until receiving the next carry-in instruction or carry-out instruction.
  • the AGVs 20B-1 to 20B-3 traveling within the premises of the container terminal 10 acquire the map information of the premises generated based on the shape information and position information of the containers and the crane device 30 within the premises. Using this, it is possible to easily and accurately estimate the self-position and travel. At that time, since each of the AGVs 20B-1 to 20B-3 generates map information of the premises of the container terminal 10, each of the AGVs 20B-1 to 20B-3 can generate map information of necessary positions according to the travel route. .
  • FIG. A container management system 1C according to this embodiment further includes a map information generation device 50 in addition to the configuration of the container management system 1A described in the first embodiment.
  • the first CPU 44C of the container management device 40C has a second management information transmission control section 445 instead of the first map information generation section 442 described in the first embodiment.
  • the storage unit 41C of the container management device 40C does not have the first map information storage unit 413 described in the first embodiment. Since the configuration of the container management system 1C other than these is the same as the configuration of the container management system 1A described in the first embodiment, detailed description of portions having the same functions will be omitted.
  • the second management information transmission control unit 445 of the container management device 40C transmits the information stored in the container information storage unit 411 and the information stored in the crane information storage unit 412 to the map information generation device 50. Send.
  • the map information generation device 50 has a management information acquisition unit 51, a fourth wireless communication unit 52, a third map information generation unit 53, and a third map information storage unit .
  • the management information acquisition unit 51 acquires information transmitted from the container management device 40C.
  • the fourth radio communication unit 52 performs radio communication with the AGVs 20C-1 to 20C-3.
  • the third map information generation unit 53 generates and updates map information of the premises of the container terminal 10 based on the information acquired from the container management device 40C, and sends the map information to the AGVs 20C-1 to 20C-3 via the fourth wireless communication unit 52.
  • the third map information storage unit 54 stores the map information of the premises of the container terminal 10 generated and updated by the third map information generation unit 53 .
  • map information acquisition units 202-1 to 202-3 of the AGVs 20C-1 to 20C-3 acquire the map information on the premises of the container terminal 10 from the map information generation device 50 via the second wireless communication unit 22-1,
  • the map information is stored in the second map information storage section 23-1.
  • the second management information transmission control unit 445 of the container management device 40C transmits the container information stored in the container information storage unit 411 and the crane information stored in the crane information storage unit 412 to the map information generation device 50. Send (S21).
  • the management information acquisition unit 51 acquires the container information and the crane information transmitted from the container management device 40C, and the third map information generation unit 53 creates a map of the premises of the container terminal 10 based on the acquired information. Generate information.
  • the third map information generation unit 53 stores the generated map information of the premises of the container terminal 10 in the third map information storage unit 54, and transmits the generated map information to the AGVs 20C-1 to 20C-3 via the fourth wireless communication unit 52. (S22).
  • the map information of the premises of the container terminal 10 transmitted from the map information generation device 50 is sent to the map information acquisition units 202-1 to 202-1 through the second wireless communication units 22-1 to 22-3. 202-3 obtains.
  • the map information acquisition units 202-1 to 202-3 respectively store the acquired map information of the premises of the container terminal 10 in the second map information storage units 23-1 to 23-3 (S23).
  • steps S24 to S28 executed when a predetermined container carry-in instruction or carry-out instruction is input by the instruction input unit 42 of the container management device 40C is the same as steps S3 to S7 described in the first embodiment. Since it is the same as the processing, detailed description is omitted.
  • the crane device 30 transmits an operation completion notification regarding the processing to the container management device 40C via the third wireless communication units 31-1 to 31-12 (S28).
  • the information updating unit 443 updates the container information and the crane information stored in the storage unit 41C based on the notification.
  • the second management information transmission control unit 445 transmits the updated container information and crane information to the map information generation device 50 (S29).
  • the third map information generation unit 53 acquires the updated container information and crane information transmitted from the container management device 40C. Then, the third map information generator 53 updates the map information stored in the third map information storage unit 54 based on the acquired information. The third map information generation unit 53 also stores the updated map information in the third map information storage unit 54, and transmits the updated map information to the AGVs 20C-1 to 20C-3 via the fourth wireless communication unit 52 (S30).
  • the map information acquisition units 202-1 to 202-3 202-3 updates the information stored in the second map information storage units 23-1 to 23-3 with the map information (S31). Then, the AGVs 20C-1 to 20C-3 that have performed the carry-out process or the carry-in process estimate their own positions using the updated map information, and the estimated self-positions Based on this, the traveling control units 251-1 to 251-3 control the moving mechanism units 24-1 to 24-3 to cause the AGVs 20C-1 to 20C-3 to travel to the standby area D (S32). The AGVs 20C-1 to 20C-3 wait in the standby area D until receiving the next carry-in instruction or carry-out instruction.
  • the AGVs 20C-1 to 20C-3 traveling within the premises of the container terminal 10 acquire the map information of the premises generated based on the shape information and position information of the containers and the crane device 30 within the premises. Using this, it is possible to easily and accurately estimate the self-position and travel.
  • the map information generation device 50 connected to the container management device 40C generates map information of the premises of the container terminal 10 and supplies it to the plurality of AGVs 20C-1 to 20C-3. By configuring in this way, it is possible to efficiently execute the self-position estimation process while reducing the processing load on the container management device 40C and the AGVs 20C-1 to 20C-3.
  • 3D information is used as the shape information of the container, the shape information of the crane device 30, and the map information. may be used.
  • 2D information updating of the map information is unnecessary when carrying-in processing or carrying-out processing of containers in the second stage or higher is performed to a predetermined storage space.
  • the AGV 20 may switch to acquire self-location information by receiving GNSS signals and calculating location information.
  • GNSS is GPS (Global Positioning System) as an example.
  • Container terminal (storage facility) 11-1 to 11-50, 12-1 to 12-50, 13-1 to 13-50, 14-1 to 14-50, 15-1 to 15-50, 16-1 to 16-50, 17- 1 ⁇ 17-50, 18-1 ⁇ 18-50 Storage space 20, 20A-1 ⁇ 20A-3, 20B-1 ⁇ 20B ⁇ 3, 20C-1 ⁇ 20C-3 AGV (mobile) 24-1 to 24-3 Moving mechanism 40A, 40B, 40C Container management device (storage facility management device) 50 Map information generation device 200A-1 to 200A-3, 200B-1 to 200B-3, 200C-1 to 200C-3 (200) Self-position estimation device 201-1 to 201-3 (201) Environment information acquisition unit 202 -1 to 202-3 (202) Map information acquisition unit 203-1 to 203-3 (203) Self position estimation unit 204-1 to 204-3 (204) Second map information generation unit 251-1 to 251-3 Travel control unit X, Y Container (object)

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Abstract

自己位置推定装置(200)は、物体(X、Y)の形状情報および保管設備(10)内における前記物体(X、Y)の保管状況情報に基づいて生成された、前記保管設備(10)内の地図情報を取得する地図情報取得部(202、204)と、周囲の環境情報を取得する環境情報取得部(201)と、前記地図情報取得部(202、204)で取得した地図情報および前記環境情報取得部(201)で取得した環境情報に基づいて、自己位置を推定する自己位置推定部(203)とを備える。

Description

自己位置推定装置、自動運転車両、および自己位置推定方法
 本開示は、自己位置推定装置、自動運転車両、および自己位置推定方法に関する。
 近年、大型の設備内において、荷物等を搬送するために無人搬送車(Automatic Guided Vehicle:AGV)が多く用いられている。AGVを用いる設備の一例として、湾岸設備であるコンテナターミナルがある。コンテナターミナル構内では、海上輸送のために一時的に保管するコンテナをAGVが搬送している。
 一般的に、コンテナターミナル構内で用いられるAGVは、自装置内に備えた電波送信器から電波を発信し、地面の所定位置に予め埋め込まれた電波応答器からの応答を利用してトランスポンダ方式により自己位置を推定している。しかし、AGVがトランスポンダ方式の技術を用いるには、予めコンテナターミナル構内の所定位置に電波応答器を設置しておく必要があり、設備の構築に手間がかかる。
 これに対し、AGVが、予め生成された設備内の地図情報と、LiDAR(Light Detection And Ranging)で取得した周囲の環境情報とを用いることで、簡易な処理で自己位置を推定することができる。AGVは、推定した自己位置の情報に基づいて、所定の目的地まで走行することができる。
特開2009-169845号公報
 コンテナターミナル構内における各コンテナの保管は一時的なものであり、構内のコンテナ保管状況は時々刻々と変化する。そのため、コンテナターミナル構内で上述したような地図情報と環境情報とを用いた自己位置推定処理を行うには、AGVが、構内のコンテナ保管状況の変化に応じて利用対象とする地図情報を適宜更新する必要がある。
 これに対応するための技術として、移動体が自己位置推定と地図情報の生成とを同時に行うSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)がある。SLAM技術を用いることで、AGVは走行を行いながら自己位置推定と周囲の地図情報の生成とを行うことができる。
 しかし、コンテナターミナル構内は上述したようにコンテナ保管状況が頻繁に変化するため、AGVがSLAM技術を用いてこの変化を検出した場合に、地図情報を更新すべきか、自己位置推定値を補正すべきかを正しく判断できない場合がある。そのため、コンテナ保管状況が変化したにもかかわらずAGVが自己位置推定値を補正してしまうと、正確な自己位置推定を行うことができず、AGVが適切な走行を行うことができない場合がある。
 本開示は、所定形状の物体が保管された設備内で、簡易に且つ精度良く自己位置を推定することが可能な自己位置推定装置、自動運転車両、および自己位置推定方法を提供することを目的とする。
 本開示の一実施形態に係る自己位置推定装置は、物体の形状情報および保管設備内における前記物体の保管状況情報に基づいて生成された、前記保管設備内の地図情報を取得する地図情報取得部と、周囲の環境情報を取得する環境情報取得部と、前記地図情報取得部で取得した地図情報および前記環境情報取得部で取得した環境情報に基づいて、自己位置を推定する自己位置推定部とを備える。
 前記自己位置推定装置は、前記物体の前記形状情報および前記保管設備内における前記物体の前記保管状況情報を管理する保管設備管理装置に通信可能に接続されて前記保管設備内を移動する移動体に搭載され、前記地図情報取得部は、前記保管設備管理装置で管理されている前記物体の前記形状情報および前記保管設備内における前記保管状況情報に基づいて、前記保管設備管理装置、前記移動体、または前記保管設備管理装置と前記自己位置推定装置とに通信可能に接続された地図情報生成装置で生成された地図情報を取得し、前記環境情報取得部は、前記移動体の周囲の環境情報を取得し、前記自己位置推定部は、前記自己位置として、前記移動体の位置を推定してもよい。
 前記保管設備は、前記物体を保管する複数の保管スペースを有し、前記物体の前記保管状況情報は、前記複数の保管スペースのそれぞれの位置情報および前記複数の保管スペースのそれぞれに保管されている前記物体の数の情報を含んでもよい。
 本開示の一実施形態に係る自動運転車両は、上記の自己位置推定装置と、前記自動運転車両を移動させる移動機構部と、前記自己位置推定装置で推定された自己位置に基づいて前記自動運転車両が所定の経路上を移動するように前記移動機構部を制御する走行制御部とを備える。
 本開示の一実施形態に係る自己位置推定方法は、物体の形状情報および保管設備内における前記物体の保管状況情報に基づいて生成された前記保管設備内の地図情報を取得することと、周囲の環境情報を取得することと、取得した前記地図情報および前記環境情報に基づいて自己位置を推定することとを備える。
 本開示によれば、所定形状の物体が保管された設備内で、簡易に且つ精度良く自己位置を推定することができる。
図1は、第1~第3実施形態に係る自己位置推定装置を用いたコンテナ管理システムの構成を示す全体図である。 図2は、第1実施形態に係る自己位置推定装置を用いたコンテナ管理システムの構成を示すブロック図である。 図3Aは、第1実施形態に係る自己位置推定装置に接続されたコンテナ管理装置に記憶される、コンテナターミナル構内の保管スペースごとの座標情報の一例である。 図3Bは、第1実施形態に係る自己位置推定装置に接続されたコンテナ管理装置に記憶される、コンテナターミナル構内の保管スペースごとの現在保管されているコンテナの種別および個数の情報の一例である。 図3Cは、第1実施形態に係る自己位置推定装置に接続されたコンテナ管理装置に記憶される、コンテナターミナル構内の各クレーン装置の座標情報の一例である。 図4は、第1実施形態に係る自己位置推定装置を用いたコンテナ管理システムの動作を示すシーケンス図である。 図5は、第2実施形態に係る自己位置推定装置を用いたコンテナ管理システムの構成を示すブロック図である。 図6は、第2実施形態に係る自己位置推定装置を用いたコンテナ管理システムの動作を示すシーケンス図である。 図7は、第3実施形態に係る自己位置推定装置を用いたコンテナ管理システムの構成を示すブロック図である。 図8は、第3実施形態に係る自己位置推定装置を用いたコンテナ管理システムの動作を示すシーケンス図である。
 以下に、コンテナターミナル(保管設備)構内で、本開示に係る自己位置推定装置が搭載された自動運転車両(移動体)であるAGV(Automatic Guided Vehicle)の動作を管理するコンテナ管理システム(保管設備管理システム)について、図面を用いて説明する。コンテナターミナルは、搬入されたコンテナ(物体)を一時保管する設備である。
 (第1実施形態)
 (第1実施形態に係るコンテナ管理システム1Aの構成)
 第1実施形態に係るコンテナ管理システム1Aの構成について、図1および図2を参照して説明する。本実施形態において、コンテナ管理システム1Aは、コンテナターミナル10構内におけるコンテナの保管状況を管理するとともに、コンテナターミナル10構内に設置されたAGVおよびクレーン装置の動作を管理する。
 図1は、コンテナターミナル10構内を上から見た図である。図1に示すように、コンテナターミナル10は、予め設定された複数のコンテナ保管エリア11~18を有する。各コンテナ保管エリア11~18は、例えば、横10行×縦5列で設定された50個の保管スペース(11-1~11-50、12-1~12-50・・・18-1~18-50)を有する。
 コンテナ管理システム1Aは、コンテナターミナル10構内を走行する3台のAGV20A-1~20A-3と、コンテナターミナル10構内に設置されたクレーン装置30-1~30-12と、コンテナ管理装置40Aとを備える。コンテナ管理システム1Aで用いるAGVの台数は、3台に限定されず、より少ない台数、またはより多い台数であってもよい。以下、AGV20A-1~20A-3のうち、いずれのAGVであるかを特定しない場合にはAGV20Aと記載する。
 クレーン装置30-1~30-12はそれぞれ、コンテナ保管エリア11~18のいずれかに、横方向に移動可能に設置されている。具体的には、クレーン装置30-1および30-2は、コンテナ保管エリア11に設置されている。クレーン装置30-3および30-4は、コンテナ保管エリア12に設置されている。クレーン装置30-5および30-6は、コンテナ保管エリア13に設置されている。クレーン装置30-7および30-8は、コンテナ保管エリア14に設置されている。クレーン装置30-9は、コンテナ保管エリア15に設置されている。クレーン装置30-10は、コンテナ保管エリア16に設置されている。クレーン装置30-11は、コンテナ保管エリア17に設置されている。クレーン装置30-12は、コンテナ保管エリア18に設置されている。
 コンテナターミナル10構内に設置されるクレーン装置の台数は、12台に限定されず、より少ない台数、またはより多い台数であってもよい。以下、コンテナターミナル10構内のクレーン装置30-1~30-12のうち、いずれのクレーン装置であるかを特定しない場合にはクレーン装置30と記載する。
 図2に示すように、コンテナ管理装置40Aは、記憶部41Aと、指示入力部42と、第1無線通信部43と、第1CPU44Aとを有する。記憶部41Aは、コンテナ情報記憶部411と、クレーン情報記憶部412と、第1地図情報記憶部413とを有する。コンテナ情報記憶部411は、コンテナターミナル10構内に保管されている各コンテナの形状情報および保管位置情報を含む保管状況情報を記憶する。クレーン情報記憶部412は、コンテナターミナル10構内に設置されているクレーン装置30-1~30-12それぞれの形状情報および位置情報を記憶する。第1地図情報記憶部413は、後述するように生成および更新されたコンテナターミナル10構内の地図情報を記憶する。
 指示入力部42は、オペレータの操作等により、コンテナの搬入指示および搬出指示を入力する。第1無線通信部43は、AGV20A-1~20A-3およびクレーン装置30-1~30-12と無線通信を行う。
 第1CPU44Aは、搬送指示処理部441と、第1地図情報生成部442と、情報更新部443とを有する。搬送指示処理部441は、指示入力部42から入力されたコンテナの搬入指示または搬出指示を、第1無線通信部43を介して該当するクレーン装置30およびAGV20Aに送信する。
 第1地図情報生成部442は、コンテナ情報記憶部411に記憶された情報と、クレーン情報記憶部412に記憶された情報とに基づいて、コンテナターミナル10構内の地図情報を生成し、第1地図情報記憶部413に記憶させる。第1地図情報生成部442は、コンテナ情報記憶部411に記憶された情報が更新されると、更新された情報に基づいて、第1地図情報記憶部413に記憶された地図情報を更新する。第1地図情報生成部442は、生成または更新した地図情報を、第1無線通信部43を介してAGV20A-1~20A-3に送信する。
 情報更新部443は、搬送指示処理部441から取得した搬入指示または搬出指示に基づいてAGV20Aおよびクレーン装置30で実行される動作が完了すると、記憶部41Aに記憶されているコンテナ情報およびクレーン情報を更新する。
 AGV20A-1は、LRF(laser range finder)センサ21-1と、第2無線通信部22-1と、第2地図情報記憶部23-1と、移動機構部24-1と、第2CPU25A-1とを有する。LRFセンサ21-1は、周囲の物体までの距離を計測する。第2無線通信部22-1は、コンテナ管理装置40Aとの無線通信を行う。第2地図情報記憶部23-1は、コンテナ管理装置40Aから取得したコンテナターミナル10構内の地図情報を記憶する。移動機構部24-1は、AGV20A-1を移動させる機構である。
 第2CPU25A-1は、自己位置推定装置200A-1と、走行制御部251-1とを有する。自己位置推定装置200A-1は、環境情報取得部201-1と、地図情報取得部202-1と、自己位置推定部203-1とを有する。
 環境情報取得部201-1は、LRFセンサ21-1で計測された情報を、周囲の環境情報として取得する。地図情報取得部202-1は、第2無線通信部22-1を介してコンテナ管理装置40Aからコンテナターミナル10構内の地図情報を取得すると、当該地図情報を第2地図情報記憶部23-1に記憶させる。地図情報取得部202-1は、コンテナ管理装置40Aからコンテナの搬入指示または搬出指示を取得すると、第2地図情報記憶部23-1に記憶されているコンテナターミナル10構内の地図情報を読み出す。
 自己位置推定部203-1は、環境情報取得部201-1が取得した周囲の環境情報と、地図情報取得部202-1が読み出したコンテナターミナル10構内の地図情報とに基づいて、自己位置を推定する。走行制御部251-1は、自己位置推定部203-1で推定した自己位置に基づいてAGV20A-1が所定の経路R上を移動するように移動機構部24-1を制御する。
 AGV20A-2および20A-3の構成は、AGV20A-1の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
 クレーン装置30-1は、第3無線通信部31-1と、運搬機構部32-1と、第3CPU33-1とを有する。第3無線通信部31-1は、コンテナ管理装置40Aとの無線通信を行う。運搬機構部32-1は、AGV20Aと該当する保管スペースとの間でコンテナを運搬する機構である。第3CPU33-1は、第3無線通信部31-1を介して取得したコンテナの搬入指示または搬出指示に基づいて運搬機構部32-1を制御する動作制御部331-1を有する。
 クレーン装置30-2~30-12の構成は、クレーン装置30-1の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
 (第1実施形態に係るコンテナ管理システム1Aの動作)
 本実施形態によるコンテナ管理システム1Aの動作について説明する。本実施形態において、コンテナ管理装置40Aのコンテナ情報記憶部411に記憶される情報の一例を、図3Aおよび図3Bに示す。
 図3Aは、コンテナターミナル10構内の保管スペースごとの座標情報を示す。この座標情報は、コンテナターミナル10構内の1点、例えば図1に示すように矩形のコンテナターミナル10の一角である点Pを原点とし、横方向をx軸、奥行きを示す縦方向をy軸としたときの各保管スペース内の所定の1点に関する位置座標である。
 図3Bは、コンテナターミナル10構内の保管スペースごとの現在保管されているコンテナの種別および個数を示す。本実施形態において、コンテナターミナル10構内に保管されるコンテナの種別は、例えば、長さ6,058mm×幅2,438mm×高さ2,591mmを有する20ftコンテナと、長さ12,192×幅2,438×高さ2,591を有する40ftコンテナとの2種類である。
 コンテナ情報記憶部411は、コンテナ種別ごとの形状情報として、20ftコンテナおよび40ftコンテナについて、予めLiDARによる計測またはLiDARシミュレーション等により生成された3D点群データによる形状情報を記憶する。
 コンテナ管理装置40Aのクレーン情報記憶部412に記憶される情報の一例を、図3Cに示す。図3Cは、コンテナターミナル10構内の各クレーン装置30-1~30-12の座標情報を示す。この座標情報は、コンテナターミナル10構内の点Pを原点とし、横方向をx軸、奥行きを示す縦方向をy軸としたときの各クレーン装置30-1~30-12内の所定の1点に関する位置座標である。
 コンテナ管理装置40Aのクレーン情報記憶部412は、各クレーン装置30-1~30-12について、予めLiDARシミュレーション等で取得した3D点群データによる形状情報を記憶する。
 これらの情報がコンテナ情報記憶部411およびクレーン情報記憶部412に記憶されている状態でコンテナ管理システム1Aの動作が開始したときに、各装置で実行される処理について図4のシーケンス図を参照して説明する。コンテナ管理システム1Aの動作開始時は、AGV20A-1、20A-2、および20A-3は、コンテナターミナル10構内の所定の待機エリアDに停止している。
 まず、コンテナ管理装置40Aの第1地図情報生成部442が、コンテナ情報記憶部411に記憶された情報と、クレーン情報記憶部412に記憶された情報とに基づいて、3D点群データで構成されたコンテナターミナル10構内の地図情報を生成する。その際、コンテナ情報記憶部411には、保管スペースごとに保管されているコンテナの種別および個数の情報が記憶されているため、第1地図情報生成部442は、これらの情報を用いて保管スペースごとのコンテナ全体の形状情報を認識することができる。そして、第1地図情報生成部442は、認識した保管スペースごとのコンテナ全体の形状情報と、記憶されたクレーン装置30の形状情報とを所定の方位角に回転させ、それぞれ該当する位置に並進移動させることで、該当する地図情報を生成することができる。
 第1地図情報生成部442は、当該地図情報を生成する際に、各コンテナに対応する3D点群データに、該当するコンテナの識別情報を付加する。第1地図情報生成部442は、生成したコンテナターミナル10構内の地図情報を、第1地図情報記憶部413に記憶させる。また、第1地図情報生成部442は、生成したコンテナターミナル10構内の地図情報を、第1無線通信部43を介してAGV20A-1~20A-3に送信する(S1)。
 AGV20A-1~20A-3はそれぞれ、コンテナ管理装置40Aから送信されたコンテナターミナル10構内の地図情報を、第2無線通信部22-1~22-3を介して地図情報取得部202-1~202-3で取得する。地図情報取得部202-1~202-3はそれぞれ、取得したコンテナターミナル10構内の地図情報を、第2地図情報記憶部23-1~23-3に記憶させる(S2)。
 その後、コンテナ管理装置40Aの指示入力部42で所定のコンテナの搬入指示または搬出指示が入力されると、搬送指示処理部441が当該指示による処理を実行させるクレーン装置30およびAGV20Aを決定する。そして、搬送指示処理部441は、第1無線通信部43を介して該当するクレーン装置30およびAGV20Aに、当該指示の情報を送信する(S3)。
 一例として、指示入力部42から、コンテナ保管エリア14の保管スペース14-8からコンテナXを搬出する指示、およびコンテナ保管エリア12の保管スペース12-3にコンテナYを搬入する指示が入力された場合について説明する。これらの指示が入力されると、搬送指示処理部441はまず、コンテナXの搬出処理をクレーン装置30-8およびAGV20A-1に実行させることを決定する。そして、搬送指示処理部441は、第1無線通信部43を介してクレーン装置30-8およびAGV20A-1に、コンテナXの搬出指示に関する情報を送信する。
 また、搬送指示処理部441は、コンテナYの搬入処理をクレーン装置30-3およびAGV20A-2に実行させることを決定する。そして、搬送指示処理部441は、第1無線通信部43を介してクレーン装置30-3およびAGV20A-2に、コンテナYの搬入指示に関する情報を送信する。
 AGV20A-1では、コンテナ管理装置40Aから送信された搬出指示の情報を第2無線通信部22-1を介して取得すると、自己位置推定装置200A-1の環境情報取得部201-1が、LRFセンサ21-1で計測された周囲の物体までの距離の情報を取得する。そして、環境情報取得部201-1は、取得した情報に基づいて周囲の物体の形状を3D点群データで示した周囲形状情報を生成する。
 また、AGV20A-1では、コンテナ管理装置40Aから送信された搬出指示の情報を第2無線通信部22-1を介して取得すると、地図情報取得部202-1が、第2地図情報記憶部23-1に記憶されているコンテナターミナル10構内の地図情報を読み出す。そして、自己位置推定部203-1が、環境情報取得部201-1が生成した周囲形状情報を示す3D点群データと、地図情報取得部202-1が読み出した地図情報を示す3D点群データとのマッチング処理を行うことで、自己位置を推定する(S4)。この3D点群データのマッチング処理には、例えば既知のNDT(Normal Distributions Transform)スキャンマッチング等の技術を用いることができる。
 そして、走行制御部251-1が、自己位置推定部203-1で推定した自己位置に基づいてAGV20A-1が経路R上を移動するように移動機構部24-1を制御する。移動機構部24-1は、走行制御部251-1の制御により、コンテナターミナル10構内の経路R上でAGV20A-1を保管スペース14-8の近接位置まで走行させる(S5)。
 AGV20A-1が保管スペース14-8の近接位置に到着して停止すると、クレーン装置30-8がコンテナ管理装置40Aから取得した指示情報に基づいてコンテナXを搬出する動作を行う(S6)。クレーン装置30-8がコンテナXを搬出する動作とは、保管スペース14-8に蔵置されているコンテナXを吊り上げて、AGV20A-1に積載する動作である。
 クレーン装置30-8の動作が完了し、AGV20A-1にコンテナXが積載されると、クレーン装置30-8がコンテナ管理装置40Aに、コンテナXの搬出に関する動作完了通知を第3無線通信部31-8を介して送信する(S7)。この動作完了通知には、当該動作完了後のクレーン装置30-8の位置情報が含まれる。コンテナ管理装置40Aでは、第1無線通信部43を介してクレーン装置30-8からコンテナXの搬出に関する動作完了通知を取得すると、当該通知に基づいて情報更新部443が、コンテナ情報記憶部411に記憶されているコンテナ情報およびクレーン情報記憶部412に記憶されているクレーン情報を更新する。具体的には、コンテナ情報内の保管スペース14-8に保管されているコンテナの個数を1個減らし、クレーン装置30-8の位置情報を動作完了通知に含まれる情報に更新する。
 コンテナ情報記憶部411内のコンテナ情報およびクレーン情報記憶部412内のクレーン情報が更新されると、第1地図情報生成部442が、更新後の情報に基づいて、第1地図情報記憶部413に記憶されている地図情報を更新する。第1地図情報生成部442は、地図情報を更新する際、地図情報内の保管スペース14-8内のコンテナXに対応する3D点群データを削除する。そして、第1地図情報生成部442は、更新した地図情報を第1地図情報記憶部413に記憶させるとともに、第1無線通信部43を介してAGV20A-1に送信する(S8)。
 AGV20A-1では、コンテナ管理装置40Aから送信された更新後の地図情報を第2無線通信部22-1を介して取得すると、地図情報取得部202-1が当該地図情報で第2地図情報記憶部23-1に記憶された情報を更新する(S9)。そして、AGV20A-1では、更新後の地図情報を用いて自己位置推定部203-1が自己位置を推定し、推定した自己位置に基づいて走行制御部251-1が移動機構部24-1を制御してAGV20A-1を待機エリアDまで走行させる(S10)。AGV20A-1は、次の搬入指示または搬出指示を受けるまで、待機エリアDで待機する。
 また、ステップS3で搬入指示を取得したAGV20A-2は、待機エリアDで搬入対象のコンテナYを積載し、AGV20A-1と同様に自己位置推定装置200A-2が自己位置を推定する(S4)。そして、AGV20A-2は、推定した自己位置に基づいて、経路R上を保管スペース12-3の近接位置まで走行する(S5)。
 そして、AGV20A-2が保管スペース12-3の近接位置に到着して停止し、クレーン装置30-3がAGV20A-2に積載されたコンテナYを吊り上げて保管スペース12-3に蔵置してコンテナYの搬入動作を行う(S6)。コンテナYの搬入動作が完了し、クレーン装置30-3がコンテナ管理装置40AにコンテナYの搬入に関する動作完了通知を第3無線通信部31-3を介して送信すると(S7)、当該通知に基づいて情報更新部443がコンテナ情報記憶部411に記憶されているコンテナ情報およびクレーン情報記憶部412に記憶されているクレーン情報を更新する。具体的には、コンテナ情報内の保管スペース12-3に保管されているコンテナの個数を1個増やし、クレーン装置30-3の位置情報を動作完了通知に含まれる情報に更新する。
 コンテナ情報記憶部411内のコンテナ情報およびクレーン情報記憶部412内のクレーン情報が更新されると、第1地図情報生成部442が、更新後の情報に基づいて、第1地図情報記憶部413に記憶されている地図情報を更新する。そして、第1地図情報生成部442は、更新した地図情報を第1地図情報記憶部413に記憶させるとともに、第1無線通信部43を介してAGV20A-2に送信する(S8)。
 AGV20A-2では、コンテナ管理装置40Aから送信された更新後の地図情報を第2無線通信部22-2を介して取得すると、地図情報取得部202-2が当該地図情報で第2地図情報記憶部23-2に記憶された情報を更新する(S9)。そして、AGV20A-2では、更新後の地図情報を用いて自己位置推定部203-2が自己位置を推定し、推定した自己位置に基づいて走行制御部251-2が移動機構部24-2を制御してAGV20A-2を待機エリアDまで走行させる(S10)。AGV20A-2は、次の搬入指示または搬出指示を受けるまで、待機エリアDで待機する。
 第1実施形態によれば、AGV20Aは、コンテナターミナル10構内のコンテナおよびクレーン装置30の形状情報および位置情報に基づいて生成された構内の地図情報を用いて、簡易に且つ精度よく自己位置を推定することができる。また、AGV20Aは、推定した自己位置の情報を用いて、コンテナターミナル10構内の所定経路を適切に走行することができる。その際、コンテナターミナル10構内の地図情報をコンテナ管理装置40Aが生成して複数のAGV20Aに供給するため、各AGV20Aは少ない処理負荷で効率良く自己位置推定処理を実行することができる。また、コンテナターミナル10では、構内に保管されるコンテナの形状は数パターンに限られ、コンテナが保管される保管スペースの位置も予め設定されている。そのため、コンテナ管理装置40Aは、保管スペースごとの位置情報および保管されているコンテナの形状および数の情報を用いることで、容易にコンテナターミナル10構内の地図情報を生成することができる。
 (第2実施形態)
 (第2実施形態に係るコンテナ管理システム1Bの構成)
 第2実施形態に係るコンテナ管理システム1Bの構成について、図1および図5を参照して説明する。本実施形態によるコンテナ管理システム1Bは、コンテナ管理装置40Bの第1CPU44Bが、第1実施形態で説明した第1地図情報生成部442に替えて第1管理情報送信制御部444を有する。また、コンテナ管理装置40Bの記憶部41Bが、第1実施形態で説明した第1地図情報記憶部413を有しない。さらに、AGV20B-1~20B-3の自己位置推定装置200B-1~200B-3が、地図情報取得部としての第2地図情報生成部204-1~204-3を有する。これら以外のコンテナ管理システム1Bの構成は、第1実施形態で説明したコンテナ管理システム1Aの構成と同様であるため、同一機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
 本実施形態においてコンテナ管理装置40Bの第1管理情報送信制御部444は、コンテナ情報記憶部411に記憶された情報と、クレーン情報記憶部412に記憶された情報とを、第1無線通信部43を介してAGV20B-1~20B-3に送信する。AGV20B-1~20B-3の第2地図情報生成部204-1~204-3は、第2無線通信部22-1~22-3を介してコンテナ管理装置40Bから取得した情報に基づいてコンテナターミナル10構内の地図情報を生成し、第2地図情報記憶部23-1~23-3に記憶させる。
 (第2実施形態によるコンテナ管理システムの動作)
 本実施形態によるコンテナ管理システム1Bの動作について、図6のシーケンス図を参照して説明する。まず、コンテナ管理装置40Bの第1管理情報送信制御部444が、コンテナ情報記憶部411に記憶されたコンテナ情報と、クレーン情報記憶部412に記憶されたクレーン情報とを、第1無線通信部43を介してAGV20B-1~20B-3に送信する(S11)。
 AGV20B-1~20B-3では、コンテナ管理装置40Bから送信されたコンテナ情報およびクレーン情報を第2無線通信部22-1~22-3を介して取得すると、取得した情報に基づいて第2地図情報生成部204-1~204-3が3D点群データで構成されたコンテナターミナル10構内の地図情報を生成する。第2地図情報生成部204-1~204-3はそれぞれ、生成した地図情報を第2地図情報記憶部23-1~23-3に記憶させる(S12)。
 その後、コンテナ管理装置40Bの指示入力部42で所定のコンテナの搬入指示または搬出指示が入力されたときに実行されるステップS13~S17の処理は、第1実施形態で説明したステップS3~S7の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
 コンテナの搬入処理または搬出処理が完了すると、当該処理に関する動作完了通知がクレーン装置30からコンテナ管理装置40Bに第3無線通信部31-1~31-12を介して送信される(S17)。コンテナ管理装置40Bでは、第1無線通信部43を介して動作完了通知を取得すると、当該通知に基づいて情報更新部443が、記憶部41Bに記憶されているコンテナ情報およびクレーン情報を更新する。そして、第1管理情報送信制御部444は、更新したコンテナ情報およびクレーン情報を第1無線通信部43を介してAGV20B-1~20B-3に送信する(S18)。
 AGV20B-1~20B-3の第2地図情報生成部204-1~204-3は、コンテナ管理装置40Bから送信された更新後のコンテナ情報およびクレーン情報を第2無線通信部22-1~22-3を介して取得する。第2地図情報生成部204-1~204-3は取得した情報に基づいて、第2地図情報記憶部23-1~23-3に記憶されている地図情報を更新して記憶させる(S19)。
 そして、搬入処理または搬出処理を行ったAGV20B-1~20B-3の自己位置推定部203-1~203-3が更新後の地図情報を用いて自己位置を推定し、推定した自己位置に基づいて走行制御部251-1~251-3が移動機構部24-1~24-3を制御してAGV20B-1~20B-3を待機エリアDまで走行させる(S20)。AGV20B-1~20B-3は、次の搬入指示または搬出指示を受けるまで、待機エリアDで待機する。
 以上の第2実施形態によれば、コンテナターミナル10構内を走行するAGV20B-1~20B-3が、構内のコンテナおよびクレーン装置30の形状情報および位置情報に基づいて生成された構内の地図情報を用いて、簡易に且つ精度よく自己位置を推定して走行することができる。その際、コンテナターミナル10構内の地図情報を各AGV20B-1~20B-3が生成するため、各AGV20B-1~20B-3が走行経路に応じて必要な位置の地図情報を生成することができる。
 (第3実施形態)
 (第3実施形態に係るコンテナ管理システム1Cの構成)
 第3実施形態に係るコンテナ管理システム1Cの構成について、図1および図7を参照して説明する。本実施形態によるコンテナ管理システム1Cは、第1実施形態で説明したコンテナ管理システム1Aの構成に、さらに地図情報生成装置50を備える。また、コンテナ管理装置40Cの第1CPU44Cが、第1実施形態で説明した第1地図情報生成部442に替えて第2管理情報送信制御部445を有する。さらに、コンテナ管理装置40Cの記憶部41Cが、第1実施形態で説明した第1地図情報記憶部413を有しない。これら以外のコンテナ管理システム1Cの構成は、第1実施形態で説明したコンテナ管理システム1Aの構成と同様であるため、同一機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
 本実施形態においてコンテナ管理装置40Cの第2管理情報送信制御部445は、コンテナ情報記憶部411に記憶された情報と、クレーン情報記憶部412に記憶された情報とを、地図情報生成装置50に送信する。
 地図情報生成装置50は、管理情報取得部51と、第4無線通信部52と、第3地図情報生成部53と、第3地図情報記憶部54とを有する。管理情報取得部51は、コンテナ管理装置40Cから送信された情報を取得する。第4無線通信部52は、AGV20C-1~20C-3との無線通信を行う。第3地図情報生成部53は、コンテナ管理装置40Cから取得した情報に基づいてコンテナターミナル10構内の地図情報を生成および更新し、第4無線通信部52を介してAGV20C-1~20C-3に送信する。第3地図情報記憶部54は、第3地図情報生成部53で生成および更新されたコンテナターミナル10構内の地図情報を記憶する。
 AGV20C-1~20C-3の地図情報取得部202-1~202-3は、第2無線通信部22-1を介して地図情報生成装置50からコンテナターミナル10構内の地図情報を取得すると、当該地図情報を第2地図情報記憶部23-1に記憶させる。
 (第3実施形態によるコンテナ管理システムの動作)
 本実施形態によるコンテナ管理システム1Cの動作について、図8のシーケンス図を参照して説明する。まず、コンテナ管理装置40Cの第2管理情報送信制御部445が、コンテナ情報記憶部411に記憶されたコンテナ情報と、クレーン情報記憶部412に記憶されたクレーン情報とを、地図情報生成装置50に送信する(S21)。
 地図情報生成装置50では、コンテナ管理装置40Cから送信されたコンテナ情報およびクレーン情報を管理情報取得部51が取得し、取得した情報に基づいて第3地図情報生成部53がコンテナターミナル10構内の地図情報を生成する。第3地図情報生成部53は、生成したコンテナターミナル10構内の地図情報を第3地図情報記憶部54に記憶させるとともに、第4無線通信部52を介してAGV20C-1~20C-3に送信する(S22)。
 AGV20C-1~20C-3では、地図情報生成装置50から送信されたコンテナターミナル10構内の地図情報を、第2無線通信部22-1~22-3を介して地図情報取得部202-1~202-3が取得する。地図情報取得部202-1~202-3はそれぞれ、取得したコンテナターミナル10構内の地図情報を、第2地図情報記憶部23-1~23-3に記憶させる(S23)。
 その後、コンテナ管理装置40Cの指示入力部42で所定のコンテナの搬入指示または搬出指示が入力されたときに実行されるステップS24~S28の処理は、第1実施形態で説明したステップS3~S7の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
 コンテナの搬入処理または搬出処理が完了すると、当該処理に関する動作完了通知がクレーン装置30からコンテナ管理装置40Cに第3無線通信部31-1~31-12を介して送信される(S28)。コンテナ管理装置40Cでは、第1無線通信部43を介して動作完了通知を取得すると、当該通知に基づいて情報更新部443が、記憶部41Cに記憶されているコンテナ情報およびクレーン情報を更新する。そして、第2管理情報送信制御部445は、更新したコンテナ情報およびクレーン情報を地図情報生成装置50に送信する(S29)。
 地図情報生成装置50では、コンテナ管理装置40Cから送信された更新後のコンテナ情報およびクレーン情報を、第3地図情報生成部53が取得する。そして、第3地図情報生成部53は、取得した情報に基づいて、第3地図情報記憶部54に記憶されている地図情報を更新する。また第3地図情報生成部53は、更新した地図情報を第3地図情報記憶部54に記憶させるとともに、第4無線通信部52を介してAGV20C-1~20C-3に送信する(S30)。
 AGV20C-1~20C-3では、地図情報生成装置50から送信された更新後の地図情報を第2無線通信部22-1~22-3を介して取得すると、地図情報取得部202-1~202-3が当該地図情報で第2地図情報記憶部23-1~23-3に記憶された情報を更新する(S31)。そして、搬出処理または搬入処理を行ったAGV20C-1~20C-3は、更新後の地図情報を用いて自己位置推定部203-1~203-3が自己位置を推定し、推定した自己位置に基づいて走行制御部251-1~251-3が移動機構部24-1~24-3を制御してAGV20C-1~20C-3を待機エリアDまで走行させる(S32)。AGV20C-1~20C-3は、次の搬入指示または搬出指示を受けるまで、待機エリアDで待機する。
 以上の第3実施形態によれば、コンテナターミナル10構内を走行するAGV20C-1~20C-3が、構内のコンテナおよびクレーン装置30の形状情報および位置情報に基づいて生成された構内の地図情報を用いて、簡易に且つ精度よく自己位置を推定して走行することができる。その際、コンテナターミナル10構内の地図情報をコンテナ管理装置40Cに接続された地図情報生成装置50が生成して複数のAGV20C-1~20C-3に供給する。このように構成することにより、コンテナ管理装置40Cおよび各AGV20C-1~20C-3の処理負荷を低減させつつ、効率良く自己位置推定処理を実行することができる。
 上述した第1~第3実施形態においては、コンテナの形状情報、クレーン装置30の形状情報、地図情報として3D情報を用いる場合について説明したが、これらの情報として上方向から見た2Dの情報を用いてもよい。2Dの情報を用いる場合は、所定の保管スペースに対して2段目以上のコンテナの搬入処理または搬出処理を行った場合には、地図情報の更新は不要である。
 また、上述した第1~第3実施形態において、コンテナターミナル10構内に全地球航法衛星システム(Global Navigation Satellite System: GNSS)用の複数の衛星からのGNSS信号を受信可能なエリアがある場合には、当該エリア内ではAGV20はGNSS信号を受信して位置情報を算出することによって自己位置情報を取得するように切り替えてもよい。GNSSは、一例としてGPS(Global Positioning System)である。
 いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。
 特願2021-180096号(出願日:2021年11月4日)の全内容は、ここに援用される。
 10 コンテナターミナル(保管設備)
 11-1~11-50、12-1~12-50、13-1~13-50、14-1~14-50、15-1~15-50、16-1~16-50、17-1~17-50、18-1~18-50 保管スペース
 20、20A-1~20A-3、20B-1~20B~3、20C-1~20C-3 AGV(移動体)
 24-1~24-3 移動機構部
 40A、40B、40C コンテナ管理装置(保管設備管理装置)
 50 地図情報生成装置
 200A-1~200A-3、200B-1~200B-3、200C-1~200C-3(200) 自己位置推定装置
 201-1~201-3(201) 環境情報取得部
 202-1~202-3(202) 地図情報取得部
 203-1~203-3(203) 自己位置推定部
 204-1~204-3(204) 第2地図情報生成部
 251-1~251-3 走行制御部
 X、Y コンテナ(物体)

Claims (6)

  1.  物体の形状情報および保管設備内における前記物体の保管状況情報に基づいて生成された、前記保管設備内の地図情報を取得する地図情報取得部と、
     周囲の環境情報を取得する環境情報取得部と、
     前記地図情報取得部で取得した地図情報および前記環境情報取得部で取得した環境情報に基づいて、自己位置を推定する自己位置推定部と、
    を備えた自己位置推定装置。
  2.  前記自己位置推定装置は、前記物体の前記形状情報および前記保管設備内における前記物体の前記保管状況情報を管理する保管設備管理装置に通信可能に接続されて前記保管設備内を移動する移動体に搭載され、
     前記地図情報取得部は、前記保管設備管理装置で管理されている前記物体の前記形状情報および前記保管設備内における前記保管状況情報に基づいて、前記保管設備管理装置、前記移動体、または前記保管設備管理装置と前記自己位置推定装置とに通信可能に接続された地図情報生成装置で生成された地図情報を取得し、
     前記環境情報取得部は、前記移動体の周囲の環境情報を取得し、
     前記自己位置推定部は、前記自己位置として、前記移動体の位置を推定する
    請求項1に記載の自己位置推定装置。
  3.  前記保管設備は、前記物体を保管する複数の保管スペースを有し、
     前記物体の前記保管状況情報は、前記複数の保管スペースのそれぞれの位置情報および前記複数の保管スペースのそれぞれに保管されている前記物体の数の情報を含む
    請求項1に記載の自己位置推定装置。
  4.  前記保管設備は、前記物体を保管する複数の保管スペースを有し、
     前記物体の前記保管状況情報は、前記複数の保管スペースのそれぞれの位置情報および前記複数の保管スペースのそれぞれに保管されている前記物体の数の情報を含む
    請求項2に記載の自己位置推定装置。
  5.  自動運転車両であって、
     請求項1~4いずれか1項に記載の自己位置推定装置と、
     前記自動運転車両を移動させる移動機構部と、
     前記自己位置推定装置で推定された自己位置に基づいて前記自動運転車両が所定の経路上を移動するように前記移動機構部を制御する走行制御部と、
    を備えた自動運転車両。
  6.  物体の形状情報および保管設備内における前記物体の保管状況情報に基づいて生成された前記保管設備内の地図情報を取得することと、
     周囲の環境情報を取得することと、
     取得した前記地図情報および前記環境情報に基づいて自己位置を推定することと、
    を備えた自己位置推定方法。
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