JP4978157B2 - 無人搬送車の交差点分岐制御方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、無人搬送車の交差点分岐制御方法およびその装置に関するものである。

生産工場の物流自動化を目的に導入されている無人搬送車において、走行用モータを内蔵した駆動ユニットと、磁気テープ等を敷設して構成された走行軌道を読み取る軌道センサと、交差点を認識するため交差点の手前に配置された交差点マーカを検出する交差点マーカセンサとを備えた構成を有する無人搬送車が特許文献１に開示されている。

この技術では、無人搬送車は軌道センサの出力信号に基づいて進行方向を定めて車両を直進、および右あるいは左に旋回させ、走行軌道上を逸脱することなく、走行するように制御されている。

また、交差点での分岐動作を行なうため、交差点マーカセンサの出力に基づいて次に通過する交差点番号を把握し、交差点番号から無人搬送車の進行方向を設定し、その後、軌道センサの出力に応じて実施される軌道追従制御を通常モードから交差点分岐モードへ切り換え、交差点を指定方向へ走行するように制御する。
特開２００４−１９２０５８号

しかしながら、前述の従来の無人搬送車の交差点分岐制御では、交差点を把握するために交差点マーカを交差点ごとに設置する必要があり、また、無人搬送車には交差点マーカを検出する交差点マーカセンサが必要となり、コストが上昇するという課題がある。

したがって、本発明の目的は、無人搬送車の交差点分岐制御において、交差点マーカおよび交差点マーカセンサを用いることなく、交差点を所定方向に軌道に沿って確実に走行する無人搬送車の交差点分岐制御方法とその装置を提供することである。

本発明は、無人搬送車の進行方向を案内する軌道を検出するように前記軌道と交差する方向に配列された複数の軌道検出手段と、搬送ルートの交差点を通過中にカウント数をカウントするカウンタと搬送時の進行方向を制御する制御手段とからなるコントローラと、を備えた無人搬送車において、前記制御手段は、前記カウント数毎に対応する搬送ルートの交差点と、この各交差点での進行方向を記憶し、前記無人搬送車が交差点通過中に前記カウンタがカウントしたカウント数に対応する、前記無人搬送車が次に通過する交差点への進行方向を読み込み、現在通過中の交差点を通過後に、読み込んだ次に通過する交差点への進行方向に応じて、前記無人搬送車の進行方向を案内する軌道に沿って走行するように前記無人搬送車の進行方向を制御し、前記軌道検出手段の中心が前記軌道の中心に対して、次に通過する交差点の進行方向側にオフセットするように、交差点通過前の前記無人搬送車の進行方向を制御することを特徴とする無人搬送車の交差点分岐制御方法である。

本発明では、無人搬送車の交差点分岐制御において、交差点マーカや交差点マーカセンサを用いることなく、無人搬送車が軌道から逸脱させずに、確実に設定された進行方向の軌道を進行することができ、無人搬送車の交差点での進行方向を確実に制御することができる。
しかも、軌道検出手段の中心が前記軌道の中心に対して、次に通過する交差点の進行方向側にオフセットするように、交差点通過前の前記無人搬送車の進行方向を制御することにより、無人搬送車の走行速度が速い場合であっても、所定の軌道を精度よく追従させることができる。

図１は、本発明を適用する無人搬送車の外観図であり、図２は軌道検出センサ６の取り付け部の構成図である。この無人搬送車１は、いわゆる台車状の外観を有しており、前後輪の車輪２、３に加え、無人搬送車の駆動源としての駆動モータ４ａ、４ｂに接続する駆動輪５が車両略中央に設置されている。駆動輪は左右それぞれの駆動輪５ａ、５ｂからなり、各駆動輪５ａ、５ｂが個々に個別の駆動モータ４ａ、４ｂに接続されており、各駆動モータ４ａ、４ｂの回転数に応じて無人搬送車１の進行方向や走行速度が制御される。すなわち、左右の駆動モータ４ａ、４ｂの回転数が同一であれば、直進し、左右の駆動モータ４ａ、４ｂの間に回転数差があれば、回転数の低い車輪の方向に旋回することになり、回転数差の大きさにより、旋回半径が制御される。

また、図２に示すように無人搬送車１には、無人搬送車１の進行方向を案内する軌道７を検出するための軌道検出センサ６ａ〜６ｃが、軌道７の長手方向に直交するように３個並列に配置されている。たとえば、軌道７が磁性材料で構成され、軌道センサ６ａ〜６ｃは磁性材料を判別するセンサで構成される。

さらに、無人搬送車１には、各軌道検出センサ６ａ〜６ｃにより検出された出力信号を入力して、駆動モータ４ａ、４ｂの回転数差や回転数を制御して無人搬送車の進行方向や走行状態を制御するコントローラ８が備えられる。

図３は、このコントローラ８の入出力を説明する制御ブロック図である。

コントローラ８は、軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号が入力されるセンサ入力部８ａと、入力された信号に基づいてカウント数をカウントするカウンタを備えて、カウント数により交差点の識別や識別された交差点の進行方向を記憶し、駆動モータ４ａ、４ｂの回転数を設定する走行制御部８ｂと、走行制御部８ｂで設定された駆動モータ回転数に基づいて各駆動モータ４ａ、４ｂを制御するモータドライバ８ｃとを備えている。

走行制御部８ｂは、受信部８ｄを介して複数の無人搬送車１を統合制御する統合制御部１００からの制御信号を無線により受信して、無人搬送車１の走行開始や停止、搬送情報を入手、記憶する。ここで搬送情報には、搬送の開始点、終了点（目的地）および開始点から終了点までに通過する軌道７や通過する各交差点等の搬送ルートの情報を含んでいる。また、搬送ルートで通過するそれぞれの交差点には所定の番号（カウント数）が設定されることで区別され、カウント数は、たとえば、開始点に近い方の交差点から順番に１から順次設定される。搬送ルートの情報にはカウント数に対応する無人搬送車１が進むべき交差点の情報と、その交差点での進行方向や走行速度の情報が含まれる。

また、無人搬送車１に備えられた軌道検出センサ６ａ〜６ｃが所定の出力パターン、たとえば３つの軌道検出センサ６ａ〜６ｃがすべてオンとなる出力パターンで、コントローラ８は、無人搬送車１が交差点を通過中であることを認識し、走行制御部８ｂに備えられたカウンタがカウント数をカウントし、カウントされたカウント数に応じて対応する交差点の進行方向を読み込む。

次に図４、５を用いて交差点分岐制御で行う軌道追従制御の一例を説明する。

図４は、コントローラ８により進行方向が制御される無人搬送車１が、所定の交差点を右折する状態を示す平面図であり、右左折方向および直進方向に伸びる軌道７ａ〜７ｃと、この交差点をコントローラ８の指示により右折する際の軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせの変化を示している。

図５は、交差点右折時の軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせからなる出力パターンと、その出力信号の組み合わせに応じた無人搬送車１の走行状態、すなわち直進、左旋回および右旋回を示し、あらかじめコントローラ８の走行制御部８ｂは、軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の出力パターンを直進用および右左折用それぞれを記憶しており、またそれらの出力パターン毎の出力信号の組み合わせに対応する走行状態を記憶している。

図４において、図の下側から上側に向けて無人搬送車１は走行して、交差点に進入する。次の交差点で右折するようにコントローラ８により制御される無人搬送車１は、交差点の進入を確認するまで直進用軌道７ｂを直進して交差点に進入する（時刻ｔ１）。なお、図中ｔ１〜ｔ７は時刻を示すものとする。

ここで、無人搬送車１は、軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせによって、無人搬送車１の走行状態を設定し、出力信号の組み合わせが図４のように中央の軌道検出センサ６ｂのみがオンであれば、図５に示すような交差点右折時の軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせに基づき直進状態を維持して走行する。また、たとえば中央と右側のセンサ６ｂ、６ｃがオン状態の場合には、無人搬送車１は右旋回走行状態となる。

無人搬送車１が交差点内に進入し、時刻ｔ２で左側の軌道検出センサ６ａが左折用の軌道７ａを検出する。ここで、軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせが左と中央のセンサ６ａ、６ｂがオンとなっても交差点を右折する指示を受けているため、図５の出力パターンに基づき無人搬送車１は、直進を維持する。続いて時刻ｔ３で軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせがすべてオンに切り換わり、コントローラ８は出力信号の組み合わせから無人搬送車１が所定の交差点に進入したことを認識する。交差点を通過中の無人搬送車１は、コントローラ８の指示に基づいて右折用の軌道７ｃ上を走行するべく右旋回を開始する。具体的には図５に示すように交差点右折時の軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせを用いて、出力信号の組み合わせがすべてオンとなればコントローラ８は、駆動モータ４ａ、４ｂを制御して無人搬送車１の右旋回を開始する。

無人搬送車１は、右折用の軌道７ｃに沿って走行するべく、時刻ｔ３〜時刻ｔ５までは軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせに応じて右旋回を継続する。そして時刻ｔ６で出力信号の組み合わせが直進走行の組み合わせに切り換わるとコントローラ８は、無人搬送車１の走行を右旋回から直進へと変更する。

このように本発明の軌道追従制御によれば、軌道７を検出する軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせからなる出力パターンを通過する交差点の進行方向ごとに設定し、出力パターンに応じて無人搬送車１の進行方向を制御するため、無人搬送車１が軌道７から逸脱することなく、確実に設定された進行方向の軌道７を進行することができる。

次に図６、７を用いて軌道追従制御の直進時の場合を説明する。

図６は、コントローラ８により進行方向が制御される無人搬送車１が、所定の交差点を直進する状態を示す平面図であり、右左折方向および直進方向に伸びる軌道７ａ〜７ｃと、この交差点をコントローラ８の指示により直進する際の軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせの変化を示している。

図７は、交差点直進時の軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせからなる出力パターンと、その出力信号の組み合わせに応じた無人搬送車１の走行状態、すなわち直進、左旋回および右旋回を示し、あらかじめコントローラ８の走行制御部８ｂは、軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の出力パターンを直進用および右左折用それぞれを記憶しており、またそれらの出力パターン毎の出力信号の組み合わせに対応する走行状態を記憶している。

図６において、図の下側から上側に向けて無人搬送車１は走行し、次の交差点で直進する指示を受けた無人搬送車１は、コントローラ８の指示により直進して交差点に進入する（時刻ｔ１）。なお、図中ｔ１〜ｔ６は時刻を示すものとする。

ここで、無人搬送車１は軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせによって、進行方向を認識し、出力信号の組み合わせが図６のように中央の軌道検出センサ６ｂのみがオンであれば、図７に示すように直進状態を維持して走行する。

無人搬送車１が交差点内に進入し、時刻ｔ２で軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせが左と中央のセンサ６ａ、６ｂがオンとなっても直進を維持する。続いて時刻ｔ３で軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせがすべてオンに切り換わり、コントローラ８は出力信号の組み合わせから無人搬送車１が所定の交差点に進入したことを認識する。交差点を通過中の無人搬送車１は、コントローラ８の指示に基づいて直進の軌道７ｂ上を走行するべく直進走行を維持する。

無人搬送車１は直進用の軌道７ｂに沿って走行するべく、時刻ｔ３〜時刻ｔ６まで軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせに応じて直進走行を継続する。

無人搬送車１が交差点を左折する場合においても、交差点分岐制御の内容は前述の右折時あるいは直進時と同様に行うことができ、図８に左折時の軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせからなる出力パターンを示す。

なお、各軌道検出センサ６ａ〜６ｃの取り付け間隔は、軌道７ａ〜７ｃの幅に応じて設定され、前述したように交差点内に進入した際に一時的に軌道検出センサ６ａ〜６ｃのすべてがオンとなるように設定される。また、１本の軌道に沿って無人搬送車１が走行する場合には、軌道検出センサ６ａ〜６ｃの中央のセンサ６ｂが軌道７の中心に沿って走行するように軌道追従制御を実施する。

図９に、本実施形態のコントローラ８の走行制御部８ｂが実施する交差点分岐制御のフローチャートである。

まず、ステップＳ１で各交差点毎に設定したカウント数を読み込み、無人搬送車１の現在位置に応じた初期値として設定する。コントローラ８は、前回搬送終了時の交差点分岐制御のカウンタのカウント数を記憶しておき、この記憶したカウント数を無人搬送車１の現在位置に対応するカウント数として読み込む。

ステップＳ２では、読み込んだカウント数から走行開始後に通過する交差点を把握して、あらかじめ記憶したカウント数に対応する交差点ごとの進行方向のデータから、この交差点での進行方向を読み込む。続くステップＳ３で、読み込んだ進行方向に応じた軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の出力パターンを設定する。

そして、ステップＳ４で無人搬送車１の走行を開始し、ステップＳ５で軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号を読み込む。

続くステップＳ６では、コントローラ８に備えたタイマの動作状態が動作中か否かを判定する。ここで、タイマは、交差点進入時の軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号が、所定条件のとき、たとえばすべてオンになったときにタイマのカウントが開始され、所定の時間カウントする。この所定の時間は、無人搬送車１が交差点を通過するのに必要とされる時間に設定する。つまりタイマが動作中の場合、無人搬送車１は交差点を通過中と判断される。

ステップ６で、タイマが動作中の場合にはステップＳ１３に進み、動作していない場合にはステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、タイマがカウントした所定時間が経過した直後か否かを判定し、ＹＥＳであればステップＳ８へ、ＮＯであればステップＳ１０へと進む。

ステップＳ８では、交差点を通過して間もないと判定できるため、通過した交差点の次の交差点での進行方向をステップＳ１１で設定したカウント数に基づき読み込んで、ステップＳ９で次の交差点の進行方向に応じた軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の出力パターンを設定し、ステップＳ１３に進む。

一方、ステップＳ１０では、軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号を読み込み、すべての出力信号がオンかどうかを判定する。オンであれば無人搬送車１が交差点を通過中であると判定され、ステップＳ１１に進み、交差点ごとに設定したカウント数を１カウントアップする。そしてステップＳ１２で、タイマのカウントを開始し、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、図４、図５に示したような軌道追従制御を実施し、ステップＳ１４で無人搬送車１が交差点ごとに設定した最後のカウント数を認識して、その交差点を通過し、目的地（終了点）に到達したかどうかを判定し、目的地に到達すればこの制御を終了し、到達していなければステップＳ５に戻り、交差点分岐制御を繰り返す。

このように本実施形態においては、無人搬送車の走行を制御するコントローラ８が、搬送ルートで通過する交差点にカウント数を付与し、そのカウント数に対応する各交差点での進行方向を記憶しておき、軌道検出センサ６ａ〜６ｃが所定の出力信号の出力パターンを示したときにカウント数をカウントし、次に通過する交差点の進行方向をカウントしたカウント数に基づいて読み込んで、無人搬送車１の次の交差点の進行方向を制御する。このような制御方法とすることで、従来技術に設けられていた軌道７に交差点手前に敷設される軌道マーカと、この軌道マーカを読み取る軌道マーカセンサを用いることなく、既存の軌道検出センサ６ａ〜６ｃのみを用いて交差点分岐制御を行うことができ、コストダウンを図ることが可能となる。

次に図１０から図１２を用いて軌道追従制御の軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の出力パターンの他の例を示す。

まず図１０は、図５に示した軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の出力パターンを用いて、無人搬送車１が交差点を右折する場合の走行状態を示している。条件として図４に示す場合との相違は、無人搬送車１の走行速度で、図１０の場合は図４の場合に比して走行速度が高い場合の走行状態を示している。

まず時刻ｔ２までは、直進用の軌道７ｂに沿って無人搬送車１は直進する。このとき前述したように、軌道７ｂの中心と無人搬送車１の中心とが一致するように軌道追従制御される。すなわち、軌道検出センサ６ａ〜６ｃのうち中央のセンサ６ｂのみがオン状態となる。その後、時刻ｔ４で、すべての出力信号がオン状態となり、交差点への進入を認識し、無人搬送車１は右旋回を開始する。

しかしながら、無人搬送車１の走行速度が速いため、右折用の軌道７ｃに追従することが十分ではなく、時刻ｔ５では右旋回の出力パターンを示すものの、その次の時刻ｔ６では右折用の軌道７ｃを逸脱して、出力パターンは直進を示す出力パターンとなり、続く時刻ｔ７では左旋回の出力パターンとなって、無人搬送車１は直進用の軌道７ｂに沿って走行することになる。したがって、右折の軌道追従制御を行っているにもかかわらず、無人搬送車１の走行速度が速いため、軌道追従制御が追従しきれず、無人搬送車１は直進する恐れが生じる。

このような無人搬送車１の走行速度が速い場合には、図１２に示すような軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の出力パターンを用いる。この出力パターンは例として右折用の出力パターンを示し、図５に示す出力パターンに比較して、直進時において、無人搬送車１の中心線に対して軌道７の中心線が左にオフセットした位置となるような出力パターンである。この出力パターンで無人搬送車１を交差点で右折する軌道追従制御した場合、直進時には無人搬送車１の中心線に対して軌道７の中心線が左にずれて走行するような制御となる。

具体的には軌道検出センサのうち左側と中央のセンサ６ａ、６ｂがオンの場合に無人搬送車１は直進するものとして、中央のセンサ６ｂのみがオンの場合には右旋回する出力パターンである。

このような出力パターンとすることで、図１１に示すように軌道検出センサ６ａ〜６ｃの出力信号の組み合わせが右旋回を指示する組み合わせとなる頻度を高めることができ、無人搬送車１の走行速度が速い場合であっても、所定の軌道を精度よく追従させることができる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

本発明を適用する無人搬送車の外観図である。 軌道検出センサの取り付け部の構成図である。 コントローラのブロック図である。 交差点での軌道追従制御を説明する概念図である（右折時）。 軌道検出センサの出力信号の出力パターンと走行状態を示す図である（右折時）。 交差点での軌道追従制御を説明する概念図である（直進時）。 軌道検出センサの出力信号の出力パターンと走行状態を示す図である（直進時）。 軌道検出センサの出力信号の出力パターンと走行状態を示す図である（左折時）。 軌道分岐制御の内容を説明するフローチャートである。 交差点での軌道追従制御を説明する概念図である（高速右折時、対策前）。 交差点での軌道追従制御を説明する概念図である（高速右折時、対策後）。 軌道検出センサの出力信号の出力パターンと走行状態を示す図である（高速右折時、対策後）。

符号の説明

１：無人搬送車
２：前輪
３：後輪
４a、４ｂ：駆動モータ
５ａ、５b：駆動輪
６ａ〜６ｃ：軌道検出センサ
７ａ〜７ｃ：軌道
８：コントローラ
８ａ：センサ入力部
８ｂ：走行制御部
８ｃ：モータドライバ
８ｄ：受信部
１００：統合制御部

Claims (5)

1. 進行方向を案内する軌道を検出するように軌道と交差する方向に配列された複数の軌道検出手段と、搬送ルートの交差点を通過中にカウント数をカウントするカウンタと搬送時の進行方向を制御する制御手段とからなるコントローラと、を備えた無人搬送車において、
   前記制御手段は、前記カウント数毎に対応する搬送ルートの交差点と、この各交差点での進行方向を記憶し、
   前記無人搬送車が交差点通過中に前記カウンタがカウントしたカウント数に対応する、前記無人搬送車が次に通過する交差点への進行方向を読み込み、
   現在通過中の交差点を通過後に、読み込んだ次に通過する交差点への進行方向に応じて、前記無人搬送車の進行方向を案内する軌道に沿って走行するように前記無人搬送車の進行方向を制御し、
   前記軌道検出手段の中心が前記軌道の中心に対して、次に通過する交差点の進行方向側にオフセットするように、交差点通過前の前記無人搬送車の進行方向を制御することを特徴とする無人搬送車の交差点分岐制御方法。
2. 前記無人搬送車の交差点通過中の判定は、前記軌道検出手段の複数の出力信号の出力パターンが、中央領域を含む予め設定した幅において出力状態となったとき交差点に進入したと判定し、
   前記制御手段は、無人搬送車を左右方向に旋回させ且つ直進させる前記軌道検出手段の出力信号の出力パターンを、読み込んだ次に通過する交差点への進行方向に応じて、その進行方向の領域に配置された検出手段の出力信号が出力されていることが含まれる出力パターンにおいて進行方向に旋回若しくは直進するように重み付けした出力パターンに変更し、
   前記重み付けした出力パターンに基づいて無人搬送車の進行方向を制御して、次に通過する交差点への軌道に沿って走行させることを特徴とする請求項１に記載の無人搬送車の交差点分岐制御方法。
3. 前記進行方向に応じて重み付けした出力パターンは、無人搬送車を交差点で直進させる場合には中央領域の軌道検出手段の出力信号が出力されることが含まれている出力パターンと左右領域の出力信号が同時に出力される出力パターンとで無人搬送車を直進させるよう設定されていることを特徴とする請求項２に記載の無人搬送車の交差点分岐制御方法。
4. 前記進行方向に応じて重み付けした出力パターンは、無人搬送車を交差点で左折させる場合には左側領域の軌道検出手段の出力信号が出力されることが含まれている出力パターンで無人搬送車を左旋回させるよう設定され、無人搬送車を交差点で右折させる場合には右側領域の軌道検出手段の出力信号が出力されることが含まれている出力パターンで無人搬送車を右旋回させるよう設定されていることを特徴とする請求項２に記載の無人搬送車の交差点分岐制御方法。
5. 進行方向を案内する軌道を検出するように軌道と交差する方向に配列された複数の軌道検出手段と、搬送ルートの交差点を通過中にカウント数をカウントするカウンタと搬送時の進行方向を制御する制御手段とからなるコントローラと、を備えた無人搬送車において、
   前記制御手段は、前記カウント数毎に対応する搬送ルートの交差点と、この各交差点での進行方向を記憶する記憶手段と、
   前記無人搬送車が交差点通過中に前記カウンタがカウントしたカウント数に対応する、前記無人搬送車が次に通過する交差点への進行方向を読み込む進行方向設定手段と、
   現在通過中の交差点を通過後に、読み込んだ次に通過する交差点への進行方向に応じて、前記無人搬送車の進行方向を案内する軌道に沿って走行するように前記無人搬送車の進行方向を制御する進行方向制御手段と、
   前記軌道検出手段の中心が前記軌道の中心に対して、次に通過する交差点の進行方向側にオフセットするように、交差点通過前の前記無人搬送車の進行方向を制御する軌道追従手段と、を備えることを特徴とする無人搬送車の交差点分岐制御装置。