JP6740116B2 - Moving vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、移動する人や移動体等の対象物に追従して移動する移動車両に関するものである。 The present invention relates to a moving vehicle that follows an object such as a moving person or a moving body.
従来、移動する人や移動体等の対象物に追従して移動する移動車両としては、先行する人や移動体に取り付けられたビーコンを検出して、当該ビーコンの方向に向かって移動制御される搬送台車の形態の搬送用ロボットがある。このような搬送用ロボットとして、追従すべき対象物に備えられたビーコンから出射する赤外線を赤外線センサにより検出してビーコンの位置情報を取得し、走行制御部が、この位置情報及び距離検出部で検知された障害物情報に基づいて、走行部を駆動制御することにより本体部を対象物に追従させて走行させるようにした、搬送用ロボットが非特許文献1に開示されている。 Conventionally, as a moving vehicle that follows an object such as a moving person or a moving body, a beacon attached to a preceding person or a moving body is detected and movement is controlled in the direction of the beacon. There are transport robots in the form of transport vehicles. As such a transport robot, infrared rays emitted from a beacon provided on an object to be followed are detected by an infrared sensor to obtain position information of the beacon, and the traveling control unit uses the position information and the distance detection unit. Non-Patent Document 1 discloses a transport robot in which a main body unit is made to travel along with an object by drivingly controlling a traveling unit based on detected obstacle information.
この搬送用ロボットにおいては、追尾すべきビーコンの位置に関しては、一つの赤外線センサを用いてビーコンの位置情報を取得することによりビーコンの方向が検出され、このビーコンの方向に向かって、走行制御部の駆動制御により搬送用ロボットが直進又は転回により進行するようになっている。 With regard to the position of the beacon to be tracked in this transport robot, the direction of the beacon is detected by acquiring the position information of the beacon using one infrared sensor, and the traveling control unit is moved toward this beacon direction. The drive robot allows the transfer robot to move straight or turn.
しかしながら、このような搬送用ロボットにおいては、一つの赤外線カメラによるビーコン位置の取得では、ビーコンの方向は検出できるが、ビーコンまでの距離を検出することはできない。このため、ビーコンの移動速度に合わせて、搬送用ロボットを走行させることは困難であった。 However, in such a transport robot, the direction of the beacon can be detected but the distance to the beacon cannot be detected by acquiring the beacon position with one infrared camera. Therefore, it is difficult to cause the transport robot to travel in accordance with the moving speed of the beacon.
また、搬送用ロボットは、ビーコンの移動に伴ってビーコンに向かって走行するが、追尾すべきビーコンに対して数秒遅れて走行することになる。従って、追尾すべきビーコンが、例えばL字形の通路を走行して、曲がり角を左又は右に曲がった場合、搬送用ロボットは、ビーコンに向かって真っ直ぐに進行しようとすることから、曲がり角の手前から、ビーコンの進行方向に従って左又は右に斜めに進行することになる。このため、場合によっては、搬送用ロボットが曲がり角の角部に引っ掛かってしまったり、あるいは衝突して停止してしまうおそれがある。 Further, the transport robot travels toward the beacon as the beacon moves, but travels a few seconds later than the beacon to be tracked. Therefore, when the beacon to be tracked travels, for example, in an L-shaped passage and turns to the left or right at a corner, the transport robot tries to proceed straight toward the beacon, and therefore from the front of the corner. , It will proceed diagonally to the left or right according to the traveling direction of the beacon. Therefore, in some cases, the transport robot may be caught in the corner of the bend or may collide and stop.
これに対して、搬送用ロボットに障害物センサを備えることにより、曲がり角の角部に対する引っ掛かりや衝突を回避することは可能であるが、その場合には追尾すべきビーコンに追従することができなくなってしまう。
かくして、このような不具合を回避するためには、通路の幅を十分に大きくとらなければならなくなってしまう。
On the other hand, by providing an obstacle sensor in the transport robot, it is possible to avoid a catch or a collision with respect to a corner of a corner, but in that case, it becomes impossible to follow a beacon to be tracked. Will end up.
Thus, in order to avoid such a problem, the width of the passage must be made sufficiently large.
さらに、上述のように追尾すべきビーコンが曲がり角を左又は右に曲がり切ってしまうと、ビーコンが曲がり角を回り込んでしまうため、搬送用ロボットから見ると、ビーコンが曲がり角に隠れて見えなくなる、即ち追尾すべきビーコンを赤外線カメラで撮像することができないため、ビーコンの位置情報を取得することができなくなり、その後の搬送用ロボットの走行が不可能になってしまう。 Furthermore, as described above, when the beacon to be tracked turns the corner to the left or right, the beacon wraps around the corner, and when viewed from the transport robot, the beacon is hidden behind the corner and becomes invisible. Since the beacon to be tracked cannot be imaged by the infrared camera, the beacon position information cannot be acquired, and the transportation robot cannot travel thereafter.
本発明は、以上の点に鑑み、追尾すべきビーコンの方向及び距離を検出して、曲がり角等においても確実にビーコンを追尾することができるようにした移動車両を提供することを目的としている。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a moving vehicle that can detect the direction and distance of a beacon to be tracked and can reliably track the beacon even at a corner or the like.
上記目的を達成するため、本発明は、本体部と、地上を走行するための走行部と、前記走行部を駆動制御する駆動制御部と、ビーコン検出部と、を備えた移動車両であって、ビーコン検出部が、追尾すべき移動物体に取り付けられたビーコンからの第一の識別光を撮像するために体部の互いに横方向に離れてそれぞれ前方に向かって配置された一対の撮像手段と、各撮像手段で撮像された第一の識別光の撮像画面を画像処理して、それぞれ撮像画面上の座標位置から、ビーコンの方向及び距離から成るビーコン位置情報を算出する演算部と、演算部により所定時間毎に算出されるビーコン位置情報に基づいてビーコンに向かって走行するように第1の走行情報を生成する処理部と、ビーコン位置情報を登録する記憶部と、を含んでおり、処理部が、予め演算部からのビーコン位置情報を走行すべき領域に関して順次にマッピングして記憶部に登録し、前記ビーコンが左又は右に曲がる場合、処理部が、既に記憶部に登録されている前記ビーコン位置情報に基づく前記ビーコンの位置を順次に経由する第2の走行情報を生成し、駆動制御部が、処理部からの第1又は第2の走行情報に基づいて走行部を駆動制御することにより、走行部がビーコンの移動に追従して走行する。 In order to achieve the above object, the present invention is a mobile vehicle including a main body portion, a traveling portion for traveling on the ground, a drive control portion that drives and controls the traveling portion, and a beacon detection portion. , A pair of imaging means, wherein the beacon detection unit is arranged in front of each other in the lateral direction of the body part in order to image the first identification light from the beacon attached to the moving object to be tracked. An arithmetic unit that performs image processing on an image pickup screen of the first identification light imaged by each image pickup unit, and calculates beacon position information including a direction and a distance of the beacon from coordinate positions on the image pickup screen, and an arithmetic unit. A processing unit that generates the first traveling information so as to travel toward the beacon based on the beacon position information that is calculated at every predetermined time, and a storage unit that registers the beacon position information. part can register sequentially mapped to the storage unit with respect to the area to be traveling beacon position information from the pre-calculation unit, if the beacon is bent to the left or right, the processing unit is already registered in the storage unit Second driving information that sequentially passes through the position of the beacon based on the beacon position information is generated, and the drive control unit drives and controls the traveling unit based on the first or second traveling information from the processing unit. As a result, the traveling unit travels following the movement of the beacon .
本発明による移動車両は、好ましくは、ビーコンが、赤外光による第一の識別光を出射し、各撮像手段が赤外線カメラである。 Moving a vehicle according to the present invention, preferably, beacon, a first identification light by the infrared light emitted, the imaging means is an infrared ray camera.
本発明による移動車両は、好ましくは、演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関してそれぞれ当該撮像手段の光学系の歪み補正した座標系でのビーコンの座標位置を求める。 In the moving vehicle according to the present invention, preferably, the arithmetic unit obtains the coordinate position of the beacon in the coordinate system in which the distortion of the optical system of the image pickup unit is corrected with respect to the image pickup screen imaged by each image pickup unit.
本発明による移動車両は、好ましくは、演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のずれ角を偏位修正した座標系でのビーコンの座標位置を求める。 In the moving vehicle according to the present invention, preferably, the calculation unit obtains the coordinate position of the beacon in the coordinate system in which the deviation angle of the optical axis is offset and corrected with respect to the image pickup screen imaged by each image pickup unit.
本発明による移動車両は、好ましくは、演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のずれ角を修正する演算係数を前もって算出しておき、演算部が、演算係数を利用して、偏位修正した座標系での前記ビーコンの座標位置を求める。 In the mobile vehicle according to the present invention, preferably, the arithmetic unit calculates in advance an arithmetic coefficient for correcting the deviation angle of the optical axis with respect to the imaging screen imaged by each imaging unit, and the arithmetic unit calculates the arithmetic coefficient. Utilizing this, the coordinate position of the beacon in the coordinate system with the corrected displacement is obtained.
本発明による移動車両は、好ましくは、演算部が、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のヨー角に関してのみ演算係数を算出する。 In the moving vehicle according to the present invention, preferably, the calculation unit calculates the calculation coefficient only for the yaw angle of the optical axis with respect to the image pickup screen imaged by each image pickup unit.
本発明による移動車両は、好ましくは、演算部が撮像手段からの撮像画面に基づいてビーコン位置情報を算出できないとき、処理部が、既に記憶部に登録されているビーコン位置情報に基づいて第2の走行情報を生成する。 Moving a vehicle according to the present invention, preferably, when the operation unit is unable to calculate the beacon position information based on the imaging screen from the imaging unit, the processing unit, the already based on the beacon location information registered in the storage unit 2 Of driving information of the vehicle.
本発明による移動車両は、好ましくは、平坦な載置台を備えた搬送台車の本体部として構成されている。 The mobile vehicle according to the invention is preferably configured as a main body of a carrier vehicle with a flat mounting table.
本発明による移動車両は、好ましくは、本体部の後部に、第二の識別光を出射するビーコンを備えている。
この構成によれば、追尾すべきビーコンを追尾して走行する本搬送台車が備えている第二の識別光を特定して、同様の移動車両を追尾させることが可能となる。これにより、ビーコンを装着した作業者又は移動車両に対して、複数の同様の移動車両が、それぞれ追尾すべきビーコンを特定して追尾することによって、複数の移動台車が連なって追尾、移動することが可能である。
The moving vehicle according to the present invention is preferably provided with a beacon for emitting the second identification light at the rear of the main body.
According to this configuration, it is possible to specify the second identification light included in the main transport vehicle that travels while tracking the beacon to be tracked, and track the same moving vehicle. This allows a plurality of similar moving vehicles to track and move in sequence with respect to a worker or a moving vehicle wearing a beacon by specifying and tracking beacons to be tracked, respectively. Is possible.
このようにして、本発明によれば、追尾すべきビーコンの方向及び距離を検出して、曲がり角等においても確実にビーコンを追尾することができるようにした移動車両を提供することができる。 In this way, according to the present invention, it is possible to provide a moving vehicle that can detect the direction and distance of a beacon to be tracked and can reliably track the beacon even at a corner or the like.
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図1から図3は、本発明による移動車両としての搬送台車10の一実施形態を示している。図1から図3において、搬送台車10は、偏平な直方体状の本体部11と、本体部11の下部に設けられた走行部12と、駆動制御部13と、ビーコン検出部20と、を含んでいる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
1 to 3 show an embodiment of a carrier vehicle 10 as a moving vehicle according to the present invention. 1 to 3, the carrier 10 includes a flat rectangular parallelepiped main body 11, a traveling unit 12 provided under the main body 11, a drive controller 13, and a beacon detector 20. I'm out.
本体部11は、その外形が偏平な直方体状に、そしてその上面が平坦な載置台11aとして形成されている。 The main body 11 is formed as a mounting table 11a having a flat rectangular parallelepiped shape and a flat upper surface.
走行部12は、図1(B)及び(C)そして図2に示すように、本体部11の下面にて、その前方(図1(B)にて矢印で示す方向)の両側に配置された一対の車輪15と、各車輪15をそれぞれ駆動する減速機構16aを備えたモータ16と、その後方の両側に配置された一対のキャスター17と、から構成されている。これにより、各駆動モータ16が後述する駆動制御部13で駆動制御されることにより、各車輪15が回転駆動され、搬送台車10が前進,後退又は左右に転回して所定の方向に走行する。なお、走行部12は、車輪15に限らず、例えば無限軌道等の他の駆動手段により構成されていてもよい。 As shown in FIGS. 1(B) and 1(C) and FIG. 2, the traveling parts 12 are arranged on the lower surface of the main body part 11 on both sides in front of them (in the direction indicated by the arrow in FIG. 1(B)). It is composed of a pair of wheels 15, a motor 16 provided with a speed reduction mechanism 16a for driving each wheel 15, and a pair of casters 17 arranged on both sides behind the motor 16. As a result, each drive motor 16 is drive-controlled by the drive control unit 13 to be described later, whereby each wheel 15 is rotationally driven, and the carriage 10 moves forward, backward, or turns left and right to travel in a predetermined direction. The traveling unit 12 is not limited to the wheels 15 and may be configured by other driving means such as an endless track.
駆動制御部13は、本体部11内に配置されている。ここで、駆動制御部13及び各モータ16への給電は、本体部11の下面中央付近に配置された電源13aから行なわれる。なお、電源13aは、電池や充電可能な二次電池、例えばリチウム二次電池を使用することができる。以下の説明では、電源13aとして、リチウム二次電池を使用した場合について説明する。 The drive controller 13 is arranged in the main body 11. Here, power supply to the drive control unit 13 and each motor 16 is performed from a power source 13a arranged near the center of the lower surface of the main body unit 11. The power source 13a may be a battery or a rechargeable secondary battery, for example, a lithium secondary battery. In the following description, a case where a lithium secondary battery is used as the power supply 13a will be described.
駆動制御部13は、本体部11に設けられたビーコン検出部20からの後述する走行情報に基づいて、走行部12の各駆動モータ16をそれぞれ駆動制御することにより、車輪15をそれぞれ独立的に駆動して、前進,後退,左右転回等の走行を行なわせる。その際、駆動制御部13は、図示しない障害物センサからの情報に基づいて、障害物を検出した場合には、走行部12を停止させる。
なお、センサとしては、搬送台車10の加速度や角加速度を測定するための二軸又は三軸加速度センサを利用した慣性センサ18が備えられている。この慣性センサ18は、IMU(Internal Measurement Unit)とも呼ばれている。
The drive control unit 13 drives and controls each drive motor 16 of the traveling unit 12 based on traveling information described later from the beacon detection unit 20 provided in the main body unit 11 to independently drive the wheels 15. Drive the vehicle to move forward, backward, turn left and right, and so on. At that time, the drive control unit 13 stops the traveling unit 12 when an obstacle is detected based on information from an obstacle sensor (not shown).
As the sensor, an inertial sensor 18 that uses a biaxial or triaxial acceleration sensor for measuring the acceleration and the angular acceleration of the carriage 10 is provided. The inertial sensor 18 is also called an IMU (Internal Measurement Unit).
以上の構成は、従来使用されている搬送台車とほぼ同様の構成であるが、本発明の実施形態における搬送台車10は、追尾すべき移動物体を検知するためにビーコン検出部20を備えている。
ビーコン検出部20は、図2及び図3に示すように、本体部11の前部に設けられており、一対の撮像手段21,22としての赤外線カメラと、距離センサ23と、演算部24と、処理部25と、から構成されている。
The above configuration is almost the same as that of the conventionally used carrier vehicle, but the carrier vehicle 10 according to the embodiment of the present invention includes the beacon detection unit 20 for detecting a moving object to be tracked. ..
As shown in FIGS. 2 and 3, the beacon detection unit 20 is provided in the front portion of the main body unit 11, and includes an infrared camera as a pair of image pickup units 21 and 22, a distance sensor 23, and a calculation unit 24. , And a processing unit 25.
撮像手段としての各赤外線カメラ21及び22は、それぞれ本体部11の前方の追尾すべきビーコンからの第一の識別光を撮像するために本体部11の互いに横方向に離れてそれぞれ前方に向かって、例えば前端の左右両側にて前方に向かって配置されている。即ち、各赤外線カメラ21及び22は、各光軸が互いにほぼ平行に、そして、例えば上向きに傾斜して前方に延びるように配置されている。ここで、各光軸の傾斜角度は、例えば光軸が前方1メートルで高さ50cm程度の位置を通るように、傾斜角度10度から30度程度に設定される。
各赤外線カメラ21,22は、公知の赤外線ステレオカメラの構成であって、撮像素子及びレンズ等の光学系から構成されている。
Each of the infrared cameras 21 and 22 as the image pickup means is separated from each other in the lateral direction of the main body 11 in the lateral direction to image the first identification light from the beacon to be tracked in front of the main body 11. , For example, are arranged toward the front on the left and right sides of the front end. That is, the infrared cameras 21 and 22 are arranged so that the optical axes thereof are substantially parallel to each other and, for example, are inclined upward and extend forward. Here, the inclination angle of each optical axis is set, for example, at an inclination angle of about 10 to 30 degrees so that the optical axis passes through a position 1 meter ahead and a height of about 50 cm.
Each of the infrared cameras 21 and 22 is a configuration of a known infrared stereo camera, and includes an optical system such as an image sensor and a lens.
撮像素子が入射する赤外線を検知することにより、太陽光等の外乱光の影響を排除することができると共に、夜間等の暗い場所においても、確実にビーコンBからの第1の識別光を検出することが可能である。なお、赤外光を検出する撮像素子としては、通常の撮像素子の入射側に赤外線のみを透過する光学フィルターを配置することによって、構成することも可能である。
そして、各赤外線カメラ21,22は、追尾すべきビーコンBを所定時間ごとに撮像して、撮像した撮像信号を演算部24に送出する。
By detecting the infrared rays incident on the image sensor, the influence of ambient light such as sunlight can be eliminated, and the first identification light from the beacon B can be reliably detected even in a dark place such as at night. It is possible. It should be noted that the image pickup device that detects infrared light can be configured by disposing an optical filter that transmits only infrared light on the incident side of a normal image pickup device.
Then, each infrared camera 21, 22 captures an image of the beacon B to be tracked at predetermined time intervals, and sends the captured image capture signal to the calculation unit 24.
ビーコンBからの第1の識別光は赤外光であり、CPU等により制御されて所定の発光パターンを有している赤外光を発生する。この際、赤外光は、例えばビーコンBの識別番号(ID)が識別されるように変調されていてもよい。後述するように、ビーコンBは、追従すべき移動物体として、先行する搬送台車30に搭載されるか又は搬送台車30の運転をする作業者Pの腰付近に吊り下げて使用される。これにより、ビーコン検出部20では、第1の識別光により先行する搬送台車30や作業者Pの特定をすることができる。 The first identification light from the beacon B is infrared light, which is controlled by the CPU or the like to generate infrared light having a predetermined light emission pattern. At this time, the infrared light may be modulated such that the identification number (ID) of the beacon B is identified. As will be described later, the beacon B is used as a moving object to be followed, which is mounted on the preceding carrier truck 30 or is hung near the waist of the worker P who is driving the carrier truck 30. As a result, the beacon detection unit 20 can identify the preceding carrier vehicle 30 or worker P by the first identification light.
上記構成によれば、撮像手段が赤外線によるビーコンBの検出を行なうことにより、可視光に影響されることなく、また夜間等の暗い場所においても、ビーコンBの特定と追尾を行なうことができる。
さらに、追尾すべきビーコンB又は移動物体が角部を回り込んで、各撮像手段の視野から外れた場合であっても、それまでのマッピングされた後述するビーコン位置情報24aに沿って本搬送台車10が走行することにより、再び各撮像手段の視野内にビーコンBを取り込んで、追尾を継続することができる。
According to the above configuration, since the image pickup unit detects the beacon B by infrared rays, the beacon B can be specified and tracked without being affected by visible light and even in a dark place such as at night.
Further, even when the beacon B or the moving object to be tracked goes around the corner and goes out of the field of view of each image pickup means, the main carrier truck follows the beacon position information 24a, which will be described later and is mapped. As the vehicle 10 travels, the beacon B can be captured again in the field of view of each image capturing unit, and tracking can be continued.
距離センサ23は、本体部11の前端のほぼ中央にて前方に向かって配置されており、追尾すべきビーコンBに対して超音波を出射してその反射波を検出することにより、当該ビーコンBまでの距離d0を補助的に測定する。 The distance sensor 23 is disposed in the front at substantially the center of the front end of the main body 11, and emits ultrasonic waves to the beacon B to be tracked and detects the reflected wave thereof to detect the beacon B. The distance d0 up to is measured auxiliary.
演算部24は、各赤外線カメラ21,22からのビーコンBの撮像画面を画像処理することにより、所謂ステレオ視によるビーコン位置情報24a、即ち方向及び距離dを算出して、処理部25に送出する。
その際、演算部24は、ビーコンBの撮像画面に関して、後述するように各赤外線カメラ21,22の光学系による歪み補正を行なうと共に、各赤外線カメラ21,22の本体部11への取付姿勢、即ちそれぞれの光軸の間の平行からのずれを修正して、撮像画面上における中心位置の修正を行なう。
The calculation unit 24 calculates the beacon position information 24a by so-called stereoscopic vision, that is, the direction and the distance d by performing image processing on the imaging screen of the beacon B from each of the infrared cameras 21 and 22, and sends it to the processing unit 25. ..
At that time, the calculation unit 24 performs distortion correction on the imaged screen of the beacon B by the optical system of each infrared camera 21, 22 as described later, and at the same time, attaches each infrared camera 21, 22 to the main body unit 11, That is, the deviation from parallel between the respective optical axes is corrected to correct the center position on the image pickup screen.
演算部24は、各撮像手段として赤外線カメラ21,22で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のずれ角を偏位修正した座標系でのビーコンBの座標位置を求める。これにより、各撮像手段の光軸が互いにずれていても、それぞれの撮像画面における座標系を偏位修正することによって、各撮像手段の本体部11への取付修正を行なうことなく、演算部24による演算によって光軸のずれ角を修正して、より正確なビーコン位置を検出することができる。 The calculation unit 24 obtains the coordinate position of the beacon B in the coordinate system in which the deviation angle of the optical axis is offset and corrected with respect to the image pickup screen imaged by the infrared cameras 21 and 22 as the image pickup means. As a result, even if the optical axes of the image pickup means are deviated from each other, the coordinate system on the respective image pickup screens is corrected to be displaced, so that the arithmetic unit 24 can be corrected without correcting the attachment of the image pickup means to the main body 11. The deviation angle of the optical axis can be corrected by the calculation by and the more accurate beacon position can be detected.
さらに、演算部24は、各撮像手段で撮像された撮像画面に関して、それぞれ光軸のずれ角を修正する演算係数を前もって算出しておき、演算部24が、演算係数を利用して、偏位修正した座標系でのビーコンBの座標位置を求める。これにより、前もって光軸のずれ角修正のための演算係数を算出しておくことにより、より迅速に且つ正確にビーコンBの位置の座標位置を検出することができる。 Further, the calculation unit 24 calculates in advance a calculation coefficient for correcting the deviation angle of the optical axis with respect to the image pickup screen imaged by each image pickup unit, and the calculation unit 24 uses the calculation coefficient to shift the deviation. The coordinate position of the beacon B in the corrected coordinate system is calculated. Accordingly, by calculating the calculation coefficient for correcting the deviation angle of the optical axis in advance, the coordinate position of the position of the beacon B can be detected more quickly and accurately.
ここで、演算部24は、距離センサ23で測定されたビーコンBまでの距離d0を参照することにより、ビーコンBまでの距離dをより正確に算出することができる。
また、演算部24は、赤外線カメラ21,22からの撮像画面の画像処理によりビーコンの位置情報を算出できないときには、ビーコンBの位置情報24aを作成せず、処理部25に送出しない。
Here, the calculation unit 24 can more accurately calculate the distance d to the beacon B by referring to the distance d0 to the beacon B measured by the distance sensor 23.
Further, when the position information of the beacon cannot be calculated by the image processing of the imaging screens from the infrared cameras 21 and 22, the calculation unit 24 does not create the position information 24a of the beacon B and does not send it to the processing unit 25.
処理部25は、演算部24で算出されたビーコンBの位置情報24aを、本搬送台車10が走行すべき領域に関してマッピングして記憶部25aに登録すると共に、このビーコンの位置情報24aに基づいて、そのときの追尾すべきビーコンBに対する方向及び距離dから、搬送台車10をビーコンBに追従させるための速度及び方向(操舵角)から成る走行情報25bを生成する。その際、処理部25は、当該ビーコンの位置情報24aと直前のビーコンの位置情報24aとを比較することにより、ビーコンBと搬送台車10との相対速度及び距離の変化を算出して、ビーコンBに対する距離が所定範囲内に収まるように、走行情報25b(これを第1の走行情報25bという)に含まれる速度を決定する。 The processing unit 25 maps the position information 24a of the beacon B calculated by the calculation unit 24 in the storage unit 25a by mapping the position information 24a of the beacon B with respect to the area in which the carrier 10 is to travel, and based on the position information 24a of the beacon. From the direction and the distance d with respect to the beacon B to be tracked at that time, travel information 25b including the speed and direction (steering angle) for causing the carrier 10 to follow the beacon B is generated. At that time, the processing unit 25 calculates the change in the relative speed and distance between the beacon B and the carrier 10 by comparing the position information 24a of the beacon with the position information 24a of the immediately preceding beacon to obtain the beacon B. The speed included in the travel information 25b (this is referred to as the first travel information 25b) is determined so that the distance to the distance is within a predetermined range.
ここで、走行情報25bは、左右の車輪15を駆動する駆動モータ16の回転速度を制御するための制御情報であって、左右の駆動モータ16を互いに異なる回転速度で制御することにより、その速度差により操舵角を実現することができる。
そして、処理部25は、所定時間毎に、演算部24から送られてくるビーコン位置情報24aを順次にマッピングして記憶部25aに登録すると共に、記憶部25aから順次にビーコン位置情報24aを読み出して、そのときのビーコンBに対する方向及び距離に基づいて、走行情報25bを生成して駆動制御部13に送出する。
Here, the traveling information 25b is control information for controlling the rotation speed of the drive motor 16 that drives the left and right wheels 15, and the speed is obtained by controlling the left and right drive motors 16 at different rotation speeds. The steering angle can be realized by the difference.
Then, the processing unit 25 sequentially maps the beacon position information 24a sent from the calculation unit 24 and registers the beacon position information 24a in the storage unit 25a, and reads the beacon position information 24a sequentially from the storage unit 25a. Then, based on the direction and distance with respect to the beacon B at that time, the travel information 25b is generated and sent to the drive control unit 13.
また、処理部25は、演算部24からビーコンBの位置情報24aが送られてこないときには、既に記憶部25aに登録されているマッピングによるビーコンBの位置情報24bに基づいて走行情報25c(これを第2の走行情報25cという)を生成して、駆動制御部13に送出する。 The processing unit 25, when the position information 24 a beacon B from the calculating unit 24 is not sent already running information 25 c on the basis of the positional information 24b of the beacon B by mapping that is registered in the storage unit 25a ( This is generated as second travel information 25c) and sent to the drive control unit 13.
上記構成によれば、追尾すべきビーコンB又は移動物体が屈曲した経路を進行したり左右に曲がる場合であっても、マッピングされたビーコン位置情報24bを経由するように追尾を行なうことにより、確実に追尾を行なうことができる。 According to the above configuration, even when the beacon B or the moving object to be tracked travels along a curved path or turns to the left or right, the tracking is performed so as to pass through the mapped beacon position information 24 b , Tracking can be performed reliably.
ここで、ビーコン検出部20における各赤外線カメラ21,22で撮像された撮像画面に関して、二段階の補正、即ち撮像手段である赤外線カメラ21,22の光学系による歪みの補正及び赤外線カメラ21,22の相互の光軸のずれ角の補正がある。ここで、光学系による歪みは、広角レンズを用いたときに生じ易いものである。 Here, with respect to the imaged screens imaged by the infrared cameras 21 and 22 in the beacon detection unit 20, two-step correction, that is, distortion correction by the optical system of the infrared cameras 21 and 22 which is the image pickup means, and the infrared cameras 21 and 22. There is a correction of the misalignment angle of the mutual optical axes. Here, distortion due to the optical system is likely to occur when a wide-angle lens is used.
まず、赤外線カメラ21,22の光学系による歪みの補正について説明する。
赤外線カメラ21及び22は、同じ構成であり、その光学系も同一のものが使用されている。従って、一つの赤外線カメラについて、その光学系の歪みを測定すれば、双方の赤外線カメラ21,22の光学系の歪み補正をすることが可能である。
まず、光学系の歪みの測定は、赤外線カメラ21,22の前方に格子状のパターンを備えたスクリーン等を配置して、このスクリーンのパターンを撮像素子で撮像することにより、撮像された撮像画面のパターン画像が得られる。このパターン画像と、撮像画面上の位置とを対応させて、撮像画面上の座標位置(x0,y0)に対して、式(1)により、歪み補正した座標位置座標位置(x1,y1)及び歪み中心との距離rが得られる。
First, correction of distortion by the optical system of the infrared cameras 21 and 22 will be described.
The infrared cameras 21 and 22 have the same structure, and the same optical system is used. Therefore, if the distortion of the optical system of one infrared camera is measured, the distortion of the optical system of both infrared cameras 21 and 22 can be corrected.
First, the distortion of the optical system is measured by arranging a screen or the like having a grid-like pattern in front of the infrared cameras 21 and 22, and by imaging the pattern of this screen with an imaging device Pattern image is obtained. And the pattern image, in correspondence with the position on the imaging screen, the coordinate position on the imaging screen against (x 0, y 0), the equation (1), the distortion correction coordinate position coordinates (x 1, y 1 ) and the distance r to the strain center are obtained.
このとき、歪み中心を表すパラメータ(xc,yc)及び他のパラメータは、いくつかの赤外線カメラで実際に上述したスクリーン等の撮像を行なって、実測値に基づいて決定される。 At this time, the parameters (x c , y c ) representing the distortion center and the other parameters are determined based on the actual measurement values obtained by actually imaging the screen or the like described above with some infrared cameras.
次に、赤外線カメラ21,22の光軸のずれ角の補正について説明する。
光軸のずれについては、基本的に三軸方向、即ちロール,ピッチ及びヨーの各方向のずれがあるが、追尾すべきビーコンBへの本搬送台車10の追従という観点からは、実質的にヨー方向(即ち左右方向)のずれを補正すれば、実用上十分である。
Next, correction of the deviation angle of the optical axes of the infrared cameras 21 and 22 will be described.
Regarding the deviation of the optical axis, there are basically deviations in the three axial directions, that is, in the roll, pitch, and yaw directions. However, from the viewpoint of following the beacon B to be tracked by the main carrier 10, it is substantially It is practically sufficient to correct the deviation in the yaw direction (that is, the left-right direction).
まず、図4の平面図にて、搬送台車10の中心線前方にて距離D1の位置に、ビーコンBを配置する。このとき、左右の赤外線カメラ21,22は、ビーコンBに対して左右対称に配置され、その中心線に対する光軸は、理論上は、それぞれ同じ角度だけ逆にずれている。 First, in the plan view of FIG. 4, the beacon B is arranged at the position of the distance D1 in front of the center line of the carrier vehicle 10. At this time, the left and right infrared cameras 21 and 22 are arranged symmetrically with respect to the beacon B, and the optical axes with respect to the center line thereof are theoretically shifted by the same angle, respectively.
以下、ヨー方向についての修正について、一方の赤外線カメラ21に関して説明する。
赤外線カメラ21,22の間隔をD2,光軸のずれ角をθ,撮像画面上のビーコンBの位置xc,光学系の焦点距離をf,uを撮像手段の画素の大きさとすると、撮像画面上でのビーコンBの画像位置xの画面中心xcからのずれ量(x−xc)に関しては、式(2)で表される。
Hereinafter, the correction in the yaw direction will be described with respect to one infrared camera 21.
When the distance between the infrared cameras 21 and 22 is D2, the deviation angle of the optical axis is θ, the position x c of the beacon B on the image pickup screen, and the focal lengths f and u of the optical system are pixel sizes of the image pickup means, the image pickup screen is displayed. The shift amount (x−x c ) of the image position x of the beacon B above from the screen center x c is represented by Expression (2).
従って、実際の撮像画面上でのビーコンBの画像位置から得られる方向に対して、ずれ角θを減算することにより、偏位修正した座標系におけるビーコンBの正しい方向が算出され得る。
他方の赤外線カメラ22についても同様の偏位修正を行なう。なお、この偏位修正における画面中心xcは、歪み修正における画面中心xcと同じとは限らない。
Therefore, by subtracting the deviation angle θ from the direction obtained from the image position of the beacon B on the actual image pickup screen, the correct direction of the beacon B in the coordinate system in which the deviation is corrected can be calculated.
Similar deviation correction is performed for the other infrared camera 22. Incidentally, the screen center x c of the rectification is not necessarily the same as the screen center x c of the distortion corrected.
このようにして得られたヨー角のずれθに基づいて、変換行列として、公知のレクティファイ行列を利用することにより、撮像画面上の座標位置から、ビーコンBの修正された座標位置が求められる。 By using a known rectify matrix as the conversion matrix based on the yaw angle deviation θ obtained in this way, the corrected coordinate position of the beacon B can be obtained from the coordinate position on the imaging screen.
即ち、左右の各赤外線カメラ21,22による撮像画面の偏位修正は、それぞれ3×3の行列により表される。即ち、修正前の座標位置を(x,y)、修正後の座標位置を(x’,y’)とすると、変換行列は、式(3)で表される。 That is, the deviation correction of the imaging screen by each of the left and right infrared cameras 21 and 22 is represented by a 3×3 matrix. That is, when the coordinate position before correction is (x, y) and the coordinate position after correction is (x', y'), the conversion matrix is represented by Expression (3).
従って、sは、式(4)で表されるから、x’,y’は、それぞれ式(5)で与えられる。 Therefore, since s is represented by the equation (4), x'and y'are respectively given by the equation (5).
上記構成によれば、各撮像手段の光軸のずれ角がヨー角に介してのみ修正されることにより、演算部24の演算処理が軽減されるので、演算係数がより迅速に算出されると共に、光軸のずれ角修正のための演算も簡略化される。 According to the above configuration, since the deviation angle of the optical axis of each image pickup unit is corrected only through the yaw angle, the calculation processing of the calculation unit 24 is reduced, so that the calculation coefficient can be calculated more quickly. Also, the calculation for correcting the deviation angle of the optical axis is simplified.
このようにして得られた歪み補正及び偏位修正の演算係数に基づいて、演算部24は、図5のフローチャートに示すように、正しいビーコンの位置情報24aを算出する。
図5において、ステップST1にて、搬送台車10の最初の起動時に、上述した歪み補正及び偏位修正の演算係数を求めておく。
そして、通常の使用時には、ステップST2及びステップST3に示すように、演算部24は、赤外線カメラ21,22の撮像画面よりそれぞれビーコン位置の座標x0,y0を検出する。
続いて、ステップST4及びステップST5にて、演算部24は、前もって得られた演算係数に基づいて歪み補正の演算を行ない、歪み補正したビーコン位置の座標x1,y1を算出する。
次に、ステップST6及びステップST7にて、演算部24は、歪み補正したビーコン位置の座標x1,y1に基づいて、赤外線カメラ21,22の撮像画面を画像処理して、ステップST8及びステップST9にて、偏位修正のための変換行列を求める。
そして、ステップST10及びステップST11にて、歪み補正したビーコン位置の座標x1,y1から、偏位修正を行なって、ビーコン位置の修正座標x,yを処理部25に送出する。
このようにして、演算部24は、上述したステップST2からステップST11までの動作を所定時間毎に繰り返して行なう。
Based on the distortion correction and deviation correction calculation coefficients obtained in this way, the calculation unit 24 calculates correct beacon position information 24a as shown in the flowchart of FIG.
In FIG. 5, in step ST1, when the carrier vehicle 10 is first started, the above-described distortion correction and deviation correction calculation coefficients are obtained.
Then, during normal use, as shown in step ST2 and step ST3, the calculation unit 24 detects the coordinates x0 and y0 of the beacon position from the image pickup screens of the infrared cameras 21 and 22, respectively.
Then, in step ST4 and step ST5, the calculation unit 24 performs distortion correction calculation based on the calculation coefficient obtained in advance, and calculates the coordinates x 1 and y 1 of the distortion-corrected beacon position.
Next, in step ST6 and step ST7, the calculation unit 24 performs image processing on the image pickup screens of the infrared cameras 21 and 22 based on the distortion-corrected coordinates x 1 and y 1 of the beacon position. In ST9, a conversion matrix for correcting the deviation is obtained.
Then, in steps ST10 and ST11, deviation correction is performed from the distortion-corrected beacon position coordinates x 1 and y 1 , and the corrected beacon position coordinates x and y are sent to the processing unit 25.
In this way, the calculation section 24 repeats the above-described operations from step ST2 to step ST11 at predetermined time intervals.
上記構成によれば、撮像手段の光学系に固有の歪みを補正することによって、より正確なビーコンBの座標位置を検出することができる。 According to the above configuration, it is possible to detect the coordinate position of the beacon B more accurately by correcting the distortion peculiar to the optical system of the image pickup means.
本発明の実施形態の搬送台車10は以上のように構成されており、以下のように動作する。
図6に示すように、追従すべき移動物体として、先行する搬送台車30を用意する。
この先行する搬送台車30は、偏平な載置台31aを有する本体部31と、本体部31の下部に設けられた車輪32及びキャスター33と、から構成されると共に、本体部31の後端から上方に延びるハンドル34が備えられている。
以上の先行する搬送台車30の構成は、従来の所謂手押し式の搬送台車10と同様の構成であるが、本搬送台車30は、その本体部31の後端に、ビーコン35を備えている。先行する搬送台車30は、単に搬送台車30とも呼ぶ。
The carrier vehicle 10 according to the embodiment of the present invention is configured as described above and operates as follows.
As shown in FIG. 6, the preceding carrier vehicle 30 is prepared as a moving object to follow.
The preceding carrier vehicle 30 is composed of a main body 31 having a flat mounting table 31 a, wheels 32 and casters 33 provided at the lower part of the main body 31, and upward from the rear end of the main body 31. A handle 34 extending to the front is provided.
The above-described configuration of the preceding carrier vehicle 30 is similar to that of the conventional so-called hand-operated carrier vehicle 10, but the carrier vehicle 30 is provided with the beacon 35 at the rear end of the main body 31. The preceding carriage 30 is also simply referred to as a carriage 30.
ビーコン35は、前述した追尾すべきビーコンBであって、所定の発光パターンの赤外光による第一の識別光を後方に向かって照射する。 The beacon 35 is the above-mentioned beacon B to be tracked, and irradiates the first identification light by infrared light having a predetermined light emission pattern backward.
図6に示すように、このような構成の搬送台車30は、作業者Pがハンドル34を手で掴んだ状態で、押動する。これに伴って、本搬送台車10は、搬送台車30に取り付けられたビーコン35からの第一の識別光を検出して、ビーコン35そして搬送台車30を追尾する。
なお、図6においては、搬送台車10及び30は、それぞれその平坦な載置台11a,31a上に搬送すべき荷物Lが積載されている。このとき、搬送台車10は、図7に示すフローチャートに従って動作する。
As shown in FIG. 6, the carrier truck 30 having such a structure is pushed while the worker P holds the handle 34 by hand. Along with this, the transport vehicle 10 detects the first identification light from the beacon 35 attached to the transport vehicle 30, and tracks the beacon 35 and the transport vehicle 30.
Note that, in FIG. 6, the transport carriages 10 and 30 are loaded with the loads L to be transported on the flat mounting bases 11a and 31a, respectively. At this time, the carrier 10 operates according to the flowchart shown in FIG.
図7のフローチャートにおいて、まずステップST21にて、初期化が行なわれる。即ち、ビーコン位置情報24aのマッピング及び走行情報25bがクリアされる。
続いて、演算部24は、ステップST22にて、距離センサ23からの検出信号によりビーコンBまでの距離d0を読み込み、ステップST23にて、赤外線カメラ21,22からの撮像画面を画像処理して、ビーコンの座標位置を算出する。
In the flowchart of FIG. 7, first, in step ST21, initialization is performed. That is, the mapping of the beacon position information 24a and the traveling information 25b are cleared.
Then, the arithmetic part 24 reads the distance d0 to the beacon B by the detection signal from the distance sensor 23 in step ST22, and in step ST23, image-processes the imaging screen from the infrared cameras 21 and 22, Calculate the coordinate position of the beacon.
その後、演算部24は、ステップST24にて、歪み補正及び偏位修正を行なって、修正されたビーコン位置情報24aを算出して、処理部25に送出する。これを受けて、処理部25は、演算部24から送られてくるビーコン位置情報24aをマッピングして記憶部25aに登録する。
そして、処理部25は、マッピングされたビーコン位置情報24aを記憶部25aから順次に読み出して、このビーコン位置情報24aに含まれるビーコンBまでの距離及び方向から、ステップST25にて、ビーコンBを追尾すべき走行速度を計算し、さらにステップST26にて、操舵角を計算する。
After that, the calculation unit 24 performs distortion correction and deviation correction in step ST24 to calculate the corrected beacon position information 24a, and sends it to the processing unit 25. In response to this, the processing unit 25 maps the beacon position information 24a sent from the calculation unit 24 and registers it in the storage unit 25a.
Then, the processing unit 25 sequentially reads the mapped beacon position information 24a from the storage unit 25a, and tracks the beacon B in step ST25 from the distance and direction to the beacon B included in the beacon position information 24a. The traveling speed to be calculated is calculated, and the steering angle is calculated in step ST26.
また、処理部25は、ステップST27にて、慣性センサ18からの検出信号を読み込んで、そのときの搬送台車10の加速度又は角加速度を算出し、ステップST28にて、ステップST26で計算した操舵角にフィードバックして、操舵角を修正する。これにより、操舵角の算出に関してエラーが発生した場合も、正しい操舵角を算出することができると共に、直進安定性を確保することができる。
続いて、処理部25は、ステップST29にて、これらの走行速度及び操舵角から成る走行情報25bを生成して、駆動制御部13に送出する。
これにより、駆動制御部13は、走行情報25bに基づいて、左右のモータ16を駆動制御し、左右の車輪15を回転駆動し、搬送台車10を走行させる。
Further, the processing unit 25 reads the detection signal from the inertial sensor 18 in step ST27, calculates the acceleration or angular acceleration of the carrier vehicle 10 at that time, and in step ST28, the steering angle calculated in step ST26. Feedback to correct the steering angle. As a result, even when an error occurs in the calculation of the steering angle, the correct steering angle can be calculated, and the straight running stability can be secured.
Subsequently, in step ST29, the processing unit 25 generates the travel information 25b including the travel speed and the steering angle, and sends the travel information 25b to the drive control unit 13.
As a result, the drive control unit 13 drives and controls the left and right motors 16 based on the travel information 25b, rotationally drives the left and right wheels 15, and causes the transport carriage 10 to travel.
上記構成によれば、搬送台車10は、ビーコンBが取り付けられた移動物体に対して、その移動速度に合わせて適正な追尾を行なうことができる。 According to the above configuration, the carrier 10 can appropriately track a moving object to which the beacon B is attached according to the moving speed of the moving object.
ここで、図8に示すように、L字形に屈曲した通路36を搬送台車30及び10が通過する場合について説明する。
搬送台車30が、矢印Zで示すように、角部36aを左に曲がると、そのビーコンBも左側に向かって移動することになる。このとき、搬送台車10のビーコン検出部20は、ビーコンBが左方に移動することを検出して、ビーコン位置情報24aを算出する。
このようにビーコンBが左方に移動したビーコン位置情報24aをそのまま利用して、処理部25が走行情報25bを生成すると、図8にて点線Z1で示すように、搬送台車10は、通路36の角部36aの手前で左寄りに走行してしまうことになり、角部36a付近で通路36の壁に当たってしまうこともある。
Here, as shown in FIG. 8, a case will be described in which the transport vehicles 30 and 10 pass through an L-shaped bent path 36.
When the carrier 30 turns left at the corner 36a as indicated by the arrow Z, the beacon B also moves to the left. At this time, the beacon detection unit 20 of the carrier 10 detects that the beacon B moves to the left and calculates the beacon position information 24a.
When the processing unit 25 generates the travel information 25b by using the beacon position information 24a in which the beacon B has moved to the left as described above, the transport vehicle 10 moves to the passage 36 as shown by the dotted line Z1 in FIG. The vehicle may run to the left before the corner 36a of the vehicle and may hit the wall of the passage 36 near the corner 36a.
これに対して、本実施形態の搬送台車10においては、処理部25は、マッピングされたビーコン位置情報24bに基づいて、第2の走行情報25cを生成しているので、上述のように追尾すべき搬送台車30が左に曲がったとしても、角部36aまでの真っ直ぐ進行している状態(経路Z)でのビーコンBの位置(B1,B2,B3)を、それぞれビーコン位置情報24bとしてマッピングしてあるので、このマッピングされたビーコン位置情報24bを記憶部25aから読み出すことによって、搬送台車30が角部36aまでの真っ直ぐ進行している状態(経路Z)に沿って追尾することができる。
さらに、追尾すべき搬送台車30が左に曲がって角部36aを越えて、搬送台車10側から見えなくなってしまったとしても、同様にマッピングされたビーコン位置情報24bに基づいて、処理部25が第2の走行情報25cを生成することにより、搬送台車30が角部36aを曲がり切って角部36aに隠れてしまった場合でも、搬送台車30の走行経路に沿って正確に追尾することができる。
On the other hand, in the carrier vehicle 10 of the present embodiment, the processing unit 25 generates the second travel information 25 c based on the mapped beacon position information 24 b, and thus, as described above. Even if the carrier vehicle 30 to be tracked turns to the left, the position (B1, B2, B3) of the beacon B in the state of proceeding straight to the corner portion 36a (route Z) is the beacon position information 24b. because are mapped as by reading the mapped beacon position information 24 b from the storage unit 25a, the transport vehicle 30 is tracked along a state (path Z) that are straight progression to the corner portion 36a You can
Further, the transport carriage 30 to be tracked is beyond the corner portion 36a bent to the left, even had disappeared from the transport carriage 10 side, based on similarly mapped beacon position information 24 b, the processing unit 25 Generates the second travel information 25 c , so that the carrier vehicle 30 can be accurately tracked along the travel route of the carrier vehicle 30 even if the carrier vehicle 30 bends through the corner portion 36 a and is hidden by the corner portion 36 a. You can
本発明によれば、所定間隔で離反した一対の撮像手段、即ちステレオ赤外線カメラ21,22により追尾すべきビーコン35を所謂ステレオ視により検出して、当該ビーコン35に対する方向及び距離を算出することにより距離を一定に保持するような走行情報25bを生成する。このようにして、ビーコン35に対して遅れたり接近しすぎたりすることなく、ビーコン35の移動速度に合わせて適正な追尾を行なうことができる。
以下に、本発明の移動車両10の実施例を示す。
According to the present invention, by detecting the beacon 35 to be tracked by the pair of image pickup means separated by a predetermined interval, that is, the stereo infrared cameras 21 and 22 by so-called stereo vision, and calculating the direction and the distance to the beacon 35. The travel information 25b that keeps the distance constant is generated. In this way, proper tracking can be performed according to the moving speed of the beacon 35 without being delayed or too close to the beacon 35.
Below, the Example of the moving vehicle 10 of this invention is shown.
実施例の移動車両10は、赤外線カメラ21,22として赤外線ステレオカメラと、この赤外線ステレオカメラ21,22の出力側に接続されるFPGA(Field-Programmable Gate Array)とマイクロコントローラから構成した。各赤外線カメラ21及び22の傾斜角度は20度に設定した。赤外線カメラ21,22(株式会社プライムテックエンジニアリング製)は、752×480画素のイメージセンサ(Aptica社製、MTV024)を内蔵している。マイクロコントローラは、STマイクロ社製のSTM32F407(EEPROM:1MB)を用いた。赤外線ステレオカメラ21,22とマイクロコントローラは、インターフェースとなるLVDS(Low Voltage Differential Signaling)を介して接続した。赤外線ステレオカメラ21,22からのビーコンBの撮像画面は、演算部24に送出される。この画像データは、演算部24内に設けたFPGAにより処理され、ビーコン位置情報24aを算出する。FPGAとしては、ザイリンクス(XILINX)社製のSPARTAN6(SRAM:8Mbits)を用いた。 The moving vehicle 10 of the embodiment is composed of an infrared stereo camera as the infrared cameras 21 and 22, an FPGA (Field-Programmable Gate Array) connected to the output side of the infrared stereo cameras 21 and 22, and a microcontroller. The inclination angle of each infrared camera 21 and 22 was set to 20 degrees. The infrared cameras 21 and 22 (manufactured by Primetec Engineering Co., Ltd.) incorporate an image sensor (manufactured by Optica, MTV024) of 752×480 pixels. As the microcontroller, STM32F407 (EEPROM: 1MB) manufactured by ST Micro was used. The infrared stereo cameras 21 and 22 and the microcontroller are connected via an LVDS (Low Voltage Differential Signaling) functioning as an interface. Imaging screens of the beacon B from the infrared stereo cameras 21 and 22 are sent to the calculation unit 24. This image data is processed by the FPGA provided in the calculation unit 24 to calculate the beacon position information 24a. As the FPGA, SPARCTAN 6 (SRAM: 8 Mbits) manufactured by Xilinx (XILINX) was used.
(比較例)
実施例に対して、赤外線カメラ21,22の光学系による歪みの補正及び赤外線カメラ21,22の相互の光軸のずれ角の補正をしない場合を比較例とした。
(Comparative example)
As a comparative example, the case where the optical system of the infrared cameras 21 and 22 does not correct the distortion and the infrared cameras 21 and 22 do not correct the deviation angle between the optical axes of the infrared cameras 21 and 22 is compared to the example.
ここで、ビーコンBを作業者Pの腰付近に吊り下げて、屈曲した通路36に沿って作業者Pが歩行し、100kgの荷物を搭載した搬送台車10が作業者Pを追尾する場合の実験例について、以下に説明する。
図8において、通路36の幅を1.5m、搬送台車10の幅を0.6m,長さを0.9mとしたとき、ビーコンBの経路と搬送台車10の経路のずれ(誤差)を測定する。
ここで、経路のずれとは、作業者Pに遅れて搬送台車10が走行するため、ある時点におけるビーコンBの位置と搬送台車10の中心位置の間の距離ではなく、ビーコンBと搬送台車10が通路36を通ったときのビーコンBと搬送台車10の中心の軌跡の間の最も近い距離、即ち搬送台車10の軌跡に対して直交する方向の距離とする。
Here, an experiment in which the beacon B is hung near the waist of the worker P, the worker P walks along the curved passage 36, and the carrier 10 carrying a 100 kg load tracks the worker P. An example is described below.
In FIG. 8, when the width of the passage 36 is 1.5 m, the width of the carrier 10 is 0.6 m, and the length is 0.9 m, the deviation (error) between the route of the beacon B and the route of the carrier 10 is measured. To do.
Here, the deviation of the route is not the distance between the position of the beacon B and the central position of the transport vehicle 10 at a certain time point because the transport vehicle 10 travels behind the worker P, and not the beacon B and the transport vehicle 10. Is the closest distance between the beacon B and the locus of the center of the carriage 10 when passing through the passage 36, that is, the distance in the direction orthogonal to the locus of the carriage 10.
図9は、図8の屈曲又は湾曲した通路において図1の搬送台車10がビーコンBを腰に付けた作業者を追尾する実験による搬送台車10の中心軌跡を示すグラフであり、図10の実験1の測定結果を示す。図10は、図9の実験を七回繰り返して得られたビーコンの経路からの搬送台車10の中心軌跡のずれを測定した結果を示す図表である。図10に示す平均誤差は、ビーコンの経路に対する搬送台車10の軌跡のずれの平均であり、搬送台車10の軌跡がビーコンの内側である場合を正の値として示したものである。
これにより、例えば図9及び図10に示すように、搬送台車10の中心の軌跡は、図示しないビーコンBの軌跡に対して、やや内側に延びていることが判る。
FIG. 9 is a graph showing the center locus of the carrier vehicle 10 in an experiment in which the carrier vehicle 10 of FIG. 1 tracks an operator who holds the beacon B on his/her waist in the curved or curved passage of FIG. 8. The measurement result of 1 is shown. FIG. 10 is a chart showing the results of measuring the deviation of the center locus of the carrier 10 from the beacon path obtained by repeating the experiment of FIG. 9 seven times. The average error shown in FIG. 10 is the average of the deviations of the loci of the carriage 10 with respect to the route of the beacon, and shows the case where the locus of the carriage 10 is inside the beacon as a positive value.
As a result, for example, as shown in FIGS. 9 and 10, it can be understood that the locus of the center of the carriage 10 extends slightly inward with respect to the locus of the beacon B (not shown).
このような実験を同じ条件で七回繰り返して、ビーコンBの経路からの搬送台車10の中心の軌跡のずれを測定した結果、図10に示すように、各回における平均ずれ差(m)及び標準偏差が得られた。これら七回の平均ずれを全体として平均すると、ずれは0.21mつまり21cmとなる。
上記結果により、屈曲した通路36に沿って進行するビーコンBに対する搬送台車10のずれは、従来と比較して大幅に小さくなるので、搬送台車10が角部36aに当たってしまうようなことが防止される。
従って、搬送台車10がビーコンBを追尾して角部を回る場合に、例えば、比較例の場合には、通路36の幅が2m程度必要であったが、本発明の実施形態による搬送台車10の場合には、1.5m程の幅の通路36で済むことになる。
Such an experiment was repeated seven times under the same conditions to measure the deviation of the locus of the center of the carriage 10 from the path of the beacon B, and as a result, as shown in FIG. 10, the average deviation difference (m) and the standard deviation at each time were measured. The deviation was obtained. When the average deviation of these seven times is averaged as a whole, the deviation is 0.21 m, that is, 21 cm.
From the above result, the displacement of the carrier 10 with respect to the beacon B traveling along the curved passage 36 is significantly smaller than that of the conventional case, and therefore the carrier 10 is prevented from hitting the corner 36a. ..
Therefore, when the carrier 10 tracks the beacon B and goes around a corner, for example, in the case of the comparative example, the width of the passage 36 needs to be about 2 m, but the carrier 10 according to the embodiment of the present invention. In this case, the passage 36 having a width of about 1.5 m will suffice.
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。
例えば、上述した実施形態においては、移動車両として、搬送台車10の場合について説明したが、これに限らず、搬送台車以外のあらゆる移動車両に本発明を適用し得ることは明らかである。これにより、移動車両の載置台11aに、搬送すべき商品等を積載することにより、搬送台車10として使用することができる。
The present invention can be implemented in various forms without departing from the spirit thereof.
For example, in the above-described embodiment, the case where the carrier vehicle 10 is used as the moving vehicle has been described, but the present invention is not limited to this, and it is obvious that the present invention can be applied to any moving vehicle other than the carrier vehicle. As a result, the product 11 to be transported can be loaded on the mounting table 11a of the moving vehicle to be used as the transportation vehicle 10.
上述した実施形態では、ビーコンBは先行する搬送台車30に設けられているが、これに限らず、搬送台車30を押動する作業者の腰付近に吊り下げるようにしてもよく、また単に歩行する作業者の腰付近に吊り下げることも可能である。 In the above-described embodiment, the beacon B is provided on the preceding carrier truck 30, but the beacon B is not limited to this, and may be hung near the waist of an operator who pushes the carrier truck 30 or simply walks. It is also possible to hang it around the waist of the worker.
上述した実施形態では、ビーコンBは、手押し式の搬送台車30に設けられているが、これに限らず、自走式の搬送台車10に設けられていてもよい。 In the above-described embodiment, the beacon B is provided on the hand-push type transport carriage 30, but the beacon B is not limited to this and may be provided on the self-propelled transport carriage 10.
上述した実施形態では、搬送台車10は、手押し式の搬送台車30に追従して走行するようになっているが、搬送台車10が、搬送台車30におけるビーコン35と同様に、その後部に第二の識別光を出射するビーコンを備えていてもよい。第二の識別光は、第一の識別光と同様に、搬送台車10を特定する識別番号に関する所定の発光パターンを発生している。
上記構成によれば、追尾すべきビーコンBを追尾して走行する搬送台車10が備えている第二の識別光を特定して、同様の移動車両を搬送台車10に追尾させることが可能となる。つまり、ビーコンBを装着した作業者又は移動車両が異なる識別番号を有するように割り振りをして、複数の同様の移動車両がそれぞれ追尾することによって、複数の移動車両が連なって追尾、移動することが可能である。
これにより、搬送台車30を追尾する搬送台車10に対して、後続の搬送台車10と同じ構成の搬送台車が複数台連なった状態で、相互に追尾することも可能である。
In the above-mentioned embodiment, the carrier 10 travels following the manually-operated carrier 30, but like the beacon 35 of the carrier 30, the carrier 10 has a second portion at the rear thereof. A beacon that emits the identification light may be provided. Similarly to the first identification light, the second identification light generates a predetermined light emission pattern related to the identification number that identifies the carrier vehicle 10.
According to the above configuration, it is possible to specify the second identification light included in the carrier vehicle 10 that travels while tracking the beacon B to be tracked and cause the carrier vehicle 10 to track a similar moving vehicle. .. That is, a worker or a moving vehicle wearing the beacon B is allocated so as to have different identification numbers, and a plurality of similar moving vehicles are respectively tracked, so that a plurality of moving vehicles are tracked and moved in series. Is possible.
As a result, it is possible to mutually track a plurality of transport vehicles having the same configuration as the subsequent transport vehicle 10 with respect to the transport vehicle 10 that tracks the transport vehicle 30.
10 搬送台車
11 本体部
11a 載置台
12 走行部
13 駆動制御部
13a 電源
15 車輪
16 モータ
16a 減速機構
17 キャスター
18 慣性センサ(IMU)
20 ビーコン検出部
21,22 赤外線カメラ
23 距離センサ
24 演算部
24a ビーコン位置情報
24b 既に記憶部に登録されているマッピングによるビーコン位置情報
25 処理部
25a 記憶部
25b 第1の走行情報
25c 第2の走行情報
30 搬送台車
31 本体部
31a 載置台
32 車輪
33 キャスター
34 ハンドル
35 ビーコン
36 通路
36a 角部
B ビーコン
P 作業者
Z 経路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Conveyor vehicle 11 Body part 11a Mounting table 12 Traveling part 13 Drive control part 13a Power supply 15 Wheels 16 Motor 16a Reduction mechanism 17 Caster 18 Inertial sensor (IMU)
20 beacon detection unit 21, 22 infrared camera 23 distance sensor 24 calculation unit 24a beacon position information
24b Beacon position information by mapping already registered in the storage unit 25 Processing unit 25a Storage unit 25b First traveling information
25c Second travel information 30 Transport vehicle 31 Main body section 31a Mounting table 32 Wheels 33 Caster 34 Handle 35 Beacon 36 Passage 36a Corner B Beacon P Worker Z Route
Claims (9)
ビーコン検出部と、を備えた移動車両であって、
前記ビーコン検出部が、
追尾すべき移動物体に取り付けられたビーコンからの第一の識別光を撮像するために前記本体部の互いに横方向に離れてそれぞれ前方に向かって配置された一対の撮像手段と、
前記各撮像手段で撮像された第一の識別光の撮像画面を画像処理して、それぞれ撮像画面上の座標位置から、前記ビーコンの方向及び距離から成るビーコン位置情報を算出する演算部と、
前記演算部により所定時間毎に算出される前記ビーコン位置情報に基づいて前記ビーコンに向かって走行するように第1の走行情報を生成する処理部と、前記ビーコン位置情報を登録する記憶部と、を含んでおり、
前記処理部が、予め前記演算部からの前記ビーコン位置情報を走行すべき領域に関して順次にマッピングして前記記憶部に登録し、
前記ビーコンが左又は右に曲がる場合、前記処理部が、既に前記記憶部に登録されている前記ビーコン位置情報に基づく前記ビーコンの位置を順次に経由する第2の走行情報を生成し、
前記駆動制御部が、前記処理部からの前記第1又は第2の走行情報に基づいて前記走行部を駆動制御することにより、前記走行部が前記ビーコンの移動に追従して走行する、移動車両。 A main body portion, a traveling portion for traveling on the ground, a drive control portion for driving and controlling the traveling portion,
A mobile vehicle including a beacon detection unit,
The beacon detection unit,
A pair of imaging means arranged in front of each other in the lateral direction of the main body to image the first identification light from the beacon attached to the moving object to be tracked,
An image processing of the image pickup screen of the first identification light imaged by each of the image pickup means, from each coordinate position on the image pickup screen, a calculation unit for calculating beacon position information consisting of the direction and distance of the beacon,
A processing unit that generates first travel information so as to travel toward the beacon based on the beacon position information calculated at predetermined time intervals by the calculation unit, and a storage unit that registers the beacon position information, Contains
The processing unit, in advance, the beacon position information from the calculation unit is sequentially mapped with respect to a region to be traveled and registered in the storage unit,
If the beacon is bent to the left or right, wherein the processing unit is already generating a second travel information via the position of the beacon sequentially based on the beacon location information registered in the storage unit,
A moving vehicle in which the drive control unit drives and controls the traveling unit based on the first or second traveling information from the processing unit, and the traveling unit travels following the movement of the beacon. ..
前記各撮像手段が赤外線カメラである、請求項1に記載の移動車両。 The beacon emits a first identification light by infrared light,
The moving vehicle according to claim 1 , wherein each of the image pickup means is an infrared camera.
前記演算部が、前記演算係数を利用して、偏位修正した座標系での前記ビーコンの座標位置を求める、請求項4に記載の移動車両。 The calculation unit calculates in advance a calculation coefficient for correcting the deviation angle of the optical axis with respect to the image pickup screen imaged by each image pickup unit,
The mobile vehicle according to claim 4 , wherein the arithmetic unit obtains the coordinate position of the beacon in the coordinate system in which the deviation is corrected using the arithmetic coefficient.
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