自動搬送システム
【課題】導線によらない自律走行区間を含む自動搬送システムにおいて、シンプルなシステム構成によりコストを抑えたシステムを提供すること。
【解決手段】自動搬送システム１は、自動搬送車２が追従可能なガイドライン１１、１２が経路に沿って敷設された第１及び第２の追従区間と、第１の追従区間と第２の追従区間との間に配置され、自動搬送車２が自律走行する自律走行区間と、自律走行区間の自動搬送車２を第２の追従区間のガイドライン１２に復帰させるための復帰パターン１００が敷設された復帰走行区間と、を含み、自動搬送車２は、復帰パターン１００の外縁１０１が検出されたときに追従走行制御に切り換えられる。
【解決手段】自動搬送システム１は、自動搬送車２が追従可能なガイドライン１１、１２が経路に沿って敷設された第１及び第２の追従区間と、第１の追従区間と第２の追従区間との間に配置され、自動搬送車２が自律走行する自律走行区間と、自律走行区間の自動搬送車２を第２の追従区間のガイドライン１２に復帰させるための復帰パターン１００が敷設された復帰走行区間と、を含み、自動搬送車２は、復帰パターン１００の外縁１０１が検出されたときに追従走行制御に切り換えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め定められた経路に沿って自動搬送車を自動走行させて物品等を搬送する自動搬送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、工場内の予め設定された経路に沿って走行する自動搬送車が知られている。自動搬送車は、駆動用のモータやバッテリ等を備えているほか、床面に敷設された磁気テープ等の導線を検出するための検出センサを備えている。このような自動搬送車にワークを積載すれば、導線が敷設された所定の経路に沿って無人でワークを搬送できる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
さらに、自動搬送車を走行させる経路中に、導線が敷設されていない自律走行領域を含み、その自律走行領域から導線へ復帰させる自動搬送システムも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この自動搬送システムでは、自律走行領域を挟み込むように導線への誘導路が延設されている。このシステムでは、自律走行領域側から見て右側の誘導路と左側の誘導路とで発信電波の周波数が相違しており、自動搬送車側で受信電波の周波数を検知することで導線に復帰するための進路を判断可能である。
【０００４】
しかしながら、前記従来の自動搬送システムでは、次のような問題がある。すなわち、２種類の誘導路を敷設する必要があると共に、自動搬送車側でも２種類の誘導路を区別するためのセンサ等が必要となるので、システム構成が複雑化となりコストアップが招来されるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０４−１７７５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、導線によらない自律走行区間を含む自動搬送システムにおいて、シンプルなシステム構成の低コストのシステムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、予定された経路に沿って自動搬送車を自動走行させるための自動搬送システムであって、
前記自動搬送車が追従可能な導線が前記経路に沿って敷設された第１及び第２の追従区間と、
前記経路中、前記第１の追従区間と前記第２の追従区間との間に配置され、前記自動搬送車が自律走行する自律走行区間と、
前記自律走行区間の自動搬送車を前記第２の追従区間の導線に復帰させるためのパターンであって、前記自動搬送車の進行方向に直交する方向の両外側に当たる外縁が前記自律走行区間側に向かって末広がり状に拡がる復帰パターンが敷設された復帰走行区間と、を含み、
前記自動搬送車は、前記導線又は前記復帰パターンに追従して走行するための追従走行制御、及び前記導線にも前記復帰パターンにもよらずに自律走行するための自律走行制御を実行可能な走行制御手段と、
前記復帰パターン及び前記導線を検出する検出センサと、
前記復帰パターンの外縁を検出する外縁検出手段と、
前記検出センサにより前記復帰パターンが最初に検出された後、前記外縁検出手段により前記外縁が検出されたときに前記自律走行制御から前記追従走行制御に切り換える制御切換手段と、を備えた自動搬送システムにある（請求項１）。
【０００８】
本発明の自動搬送システムでは、前記第２の追従区間と前記自律走行区間との間に前記復帰パターンが敷設された復帰走行区間が設けられている。この復帰パターンでは、前記自動搬送車の進行方向に直交する方向の両外側に位置する前記外縁が、前記自律走行区間側に向かって末広がり状に拡がっている。
【０００９】
一方、本発明の自動搬送システムの自動搬送車は、前記復帰パターン及び前記導線を検出する前記検出センサと、前記復帰パターンの外縁を検出する前記外縁検出手段と、走行制御のモードを切り換える前記制御切換手段と、を備えている。この制御切換手段は、前記復帰パターンが検出されたのみでは、前記追従走行制御への切換を実行しない。前記自律走行区間を経て前記復帰パターンが検出されたのみで直ちに前記追従走行制御に切り換えると、被検出部分のパターン形状等に応じて追従走行制御による挙動が大きくなり、前記自動搬送車の走行状態が不安定に陥るおそれがあるからである。
【００１０】
そこで、前記制御切換手段は、前記復帰パターンが検出されたのみでは前記追従走行制御への切換を実行することなく、その後、前記外縁が検出されたときに初めて前記追従走行制御への切換を実行する。例えば、前記復帰パターンの検出状態を経由して、前記第２の追従区間の導線を見込んで左側に当たる外縁に到達したときに前記追従走行制御への切換を実行すれば、前記復帰パターンの左側に逸脱しないように右方向に正しく操舵され得る。
【００１１】
このように、本発明の自動搬送システムの自動搬送車は、前記復帰パターンを最初に検出した後、前記外縁を検出したときに前記追従走行制御への切換を実行することで、前記第２の追従区間に向かって正しく操舵され得る。それ故、前記第２の追従区間に向かう進路が左方向か右方向かを表す情報を、例えば、発信電波の周波数や磁極性等により表して前記復帰パターンに仕込んでおく必要がない。また、前記自動搬送車側では、前記進路が左方向か右方向かを表す情報を前記復帰パターンから取り込むための特別な機能をセンサ等に具備させる必要がない。
【００１２】
このように、本発明の自動搬送システムは、前記自律走行区間を含むシステムであっても、複雑なシステム構成とはならず、低コストの優れた特性のシステムとなっている。
【００１３】
本発明の自動搬送システムにおける導線及び復帰パターンとしては、例えば、磁気や、電波や、光等を発生するパターンであっても良いが、色や反射率や模様等が周囲とは異なるパターンであっても良い。前記検出センサとしては、磁気や電波や光を検出するセンサ等を採用できる。特に、色や模様等によるパターンであれば、光の強度分布を１次元的に検出するラインセンサや、２次元的に検出する撮像素子等の検出センサを採用できる。
【００１４】
なお、前記導線及び前記復帰パターンの検出方法として、同一仕様の検出方法を採用することは必須ではない。一方、同一仕様の検出方法を採用すれば、前記検出センサを共用できるため、コスト的に有利となる。
【００１５】
また、前記検出センサは、横方向に幅広く延設された検出エリアを備え、該検出エリアのどの部分が前記導線又は前記復帰パターンを検出しているかを検知可能であり、
前記外縁検出手段は、前記検出センサが前記復帰パターンを最初に検出した後、前記検出エリアの一方の端部側から非検出状態に移行したときに前記外縁を検出することが好ましい（請求項２）。
この場合には、前記検出エリアによる検出情報に基づいて、効率良く前記外縁を検出できるようになる。
【００１６】
また、前記復帰パターンは、前記自律走行区間側に向かって末広がり状に拡がる略Ｖ字状をなすように復帰導線が敷設されたパターンであることが好ましい（請求項３）。
前記復帰導線を末広がり状に延設すれば、前記復帰パターンの面積を抑制できるので、設置容易性を向上できると共に設置コストを抑制できる。なお、前記復帰導線は、前記導線と同じ仕様であっても良い。
【００１７】
また、前記自動搬送車は、自律航法による自律走行を可能にする自律航法手段を備えていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、前記自律走行区間において前記自動搬送車に作用する外乱、例えば、前記自動搬送車の車体の向きを変動させるような外力、床面のスベリや起伏等に対してある程度、対応できるようになる。なお、前記自律航法手段は、前記自動搬送車の現在位置等の測位手段、及び測位に必要な各種情報を検出するためのセンサ等により構成される。センサとしては、例えば、角速度センサ、加速度センサ、速度センサ、ＧＰＳセンサ等を利用可能である。これらのセンサは、システムの適用環境や、要求される測位精度等に応じて、適宜、選択的に組み合わせ可能である。
【００１８】
また、前記自動搬送車は、個別に駆動される２本１組の駆動輪が同軸に配置されていると共に当該２本１組の駆動輪の回転差に応じて旋回して操舵される駆動ユニットが前後方向の２箇所に配置されていると共に、
前記自律走行区間では、２基の駆動ユニットの操舵角が逆相で制御されることが好ましい（請求項５）。
【００１９】
この場合には、前記自律走行区間において前記自動搬送車の姿勢等を迅速に制御できるようになり、位置的な誤差の累積を抑制できる。前記自動搬送車が前記復帰パターンに到達したときの位置ズレ量を抑制できるので、前記自動搬送車の進行方向に直交する方向において必要となる前記復帰パターンの形成幅を抑制できる。
【００２０】
また、前記自律走行区間は、前記自動搬送車が前後を入れ替える反転動作を実行する区間であることが好ましい（請求項６）。
前記自動搬送車が反転動作を実行するに当たっては、前記経路を跨ぐ必要が生じる。前記導線が敷設された走路であると、前記自動搬送車の車輪によって前記導線にダメージが生じるおそれがある。一方、前記導線を敷設する必要がない前記自律走行区間で反転動作を実行すれば、前記導線等のダメージを未然に回避できる。したがって、シンプルなシステム構成により、前記自律走行区間を組み込むことができるという本発明の作用効果が特に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例における、自動搬送システムの概要を示す説明図。
【図２】実施例における、自動搬送車を模式的に示す上面図。
【図３】実施例における、ラインセンサの検出エリアを説明する説明図。
【図４】実施例における、自動搬送車のシステム構成を示すブロック図。
【図５】実施例における、自動搬送車の制御手順を示すフロー図。
【図６】実施例における、復帰走行区間における自動搬送車の走行パターンを例示する説明図。
【図７】実施例における、復帰ガイドラインの外縁が検出される様子を示す説明図。
【図８】実施例における、その他の復帰パターンを示す正面図。
【図９】実施例における、その他の復帰パターンを示す正面図。
【図１０】実施例における、その他の復帰パターンを示す説明図。
【図１１】実施例における、その他の自律走行区間を示す説明図。
【図１２】実施例における、その他の自律走行区間を示す説明図。
【図１３】実施例における、その他の自律走行区間を示す説明図。
【図１４】実施例における、その他の自律走行区間を示す説明図。
【図１５】実施例における、その他の自律走行区間を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例）
本例は、予め定められた経路に沿って自動搬送車２を自動で走行させる自動搬送システム１に関する。本例の内容について、図１〜図１５を用いて説明する。
【００２３】
本例の自動搬送システム１は、図１〜図４に示すごとく、自動搬送車２が追従可能なガイドライン（導線）１１、１２が経路に沿って敷設された第１及び第２の追従区間と、第１の追従区間と第２の追従区間との間に配置され、自動搬送車２が自律走行する自律走行区間と、自律走行区間の自動搬送車２を第２の追従区間のガイドライン１２に復帰させるための復帰パターン１００が敷設された復帰走行区間と、を含むシステムである。
【００２４】
自動搬送車２は、追従走行制御及び自律走行制御を選択的に実行可能な走行制御手段５１０と、復帰パターン１００及びガイドライン１１、１２を検出可能なラインセンサ（検出センサ）３５１と、復帰パターン１００の両外側の外縁１０１を検出する外縁検出手段５１１と、復帰パターン１００の外縁１０１が検出されたときに自律走行制御から追従走行制御に切り換える制御切換手段５１２と、を備えている。
以下、この内容について詳しく説明する。
【００２５】
本例の自動搬送システム１は、例えば、自動車等の組立て工場等に導入される無人の搬送システムである。自動車部品等のワークの積み込み、あるいは積み下ろしの拠点となるワークステーション間で自動搬送車２を自動走行させる自動搬送システム１を導入すれば、極めて高効率の搬送システムを実現できる。特に、本例の自動搬送システム１は、ガイドライン１１、１２等によらずに自動搬送車２が自律走行する自律走行区間を含むシステムである。
【００２６】
まず、本例の自動搬送システム１に適用される自動搬送車２について説明する。自動搬送車２は、図２のごとく、自動車部品等のワークを積載する荷台（図示略）を含む前後方向に長い車体２０を備えている。車体２０の大きさは、前後方向に約１．４ｍで、幅約０．５ｍとなっている。車体２０には、前後方向の２箇所に駆動ユニット３が配置されているほか、制御ユニット５０（図４）及び図示しないバッテリが搭載されている。２基の駆動ユニット３の前後方向の中間に当たる底面には、自在車輪よりなる補助輪（図示略）が左右両側に取り付けられている。
【００２７】
駆動ユニット３は、図１〜図４に示すごとく、同軸上に並列配置された２本１組の駆動輪３３１と、これらの駆動輪３３１に個別に対応し、それぞれ独立に回転制御可能な２基の駆動モータ３１０と、を備えている。駆動ユニット３は、個別に駆動される両側の駆動輪３３１の回転差に応じて操舵される。本例の駆動ユニット３では、３６０度全周をカバーできるように操舵範囲が設定されている。
【００２８】
駆動ユニット３の前面部分には、ラインセンサ３５１が中央に配設されていると共に、ラインセンサ３５１からオフセットする位置にマーカセンサ３５２が配置されている。これらのセンサは、常時、駆動ユニット３の前進側の正面に位置するよう、駆動ユニット３の操舵と共に回動するように取り付けられている。
【００２９】
ラインセンサ３５１は、磁気テープであるガイドライン１１、１２等の磁気を検出する検出センサである。本例のラインセンサ３５１は、図３に示すごとく、磁気検出素子３６０を横方向に複数配列したセンサであり、駆動ユニット３の進行方向に直交する方向に幅広の横幅約８ｃｍの検出エリア３６を備えている。ラインセンサ３５１は、検出エリア３６内の各磁気検出素子３６０について、磁気を検出しているか否か個別に検知可能である。
マーカセンサ３５２は、床面に適宜、配置されたガイドマーカから番地情報等を読み取るセンサである。本例では、第１の追従区間の終点となる位置に、その番地情報を表すガイドマーカ１１５が配置されている。
【００３０】
自動搬送車２の内部システムは、図４に示すごとく構成されている。自動搬送車２の制御ユニット５０に対しては、２基の駆動ユニット３のほか、バンパースイッチ２２０、障害物センサ２６、非常停止スイッチ２３１、操作スイッチ２３２、表示ランプ２３３、ＬＥＤ表示器２３４、スピーカ２３５、通信ユニット２５、角速度センサ２８１等が電気的に接続されている。
【００３１】
駆動ユニット３の内部的な構成は、制御ユニット５０から受信した制御信号に基づいて駆動輪３３１（図２）を駆動する駆動部３１と、各種センサの検出信号を取り込んで制御ユニットに送信する検出部３５と、に区分けされる。駆動部３１は、駆動モータ３１０と、駆動モータ３１０を制御するモータドライバ３１５と、を含んで構成されている。モータドライバ３１５は、制御ユニット５０から受信した制御信号に基づいて駆動モータ３１０の回転を制御する。このモータドライバ３１５は、駆動モータ３１０の制御値に基づいて、対応する駆動輪３３１の走行速度を把握可能である。
【００３２】
検出部３５は、ラインセンサ３５１、マーカセンサ３５２、操舵角を検出する操舵角検知部３５０等の検出手段のほか、制御ユニット５０に対して検出信号等を送信する際のインターフェースとなるＩ／Ｆ回路３８を備えている。
【００３３】
制御ユニット５０は、各種のスイッチ等と信号のやり取りをするためのインターフェースであるＩ／Ｆ回路５５と、駆動ユニット３に向けて各種の制御信号を出力する主制御回路５１と、を含むユニットである。主制御回路５１は、自動搬送車２の走行を制御する走行制御手段５１０、復帰ガイドライン１０の外縁１０１を検出する外縁検出手段５１１、走行制御のモードを切り換える制御切換手段５１２、自動搬送車２の位置等の測位情報を演算する測位手段５１３としての機能を備えている。
【００３４】
走行制御手段５１０は、ガイドライン１１、１２及び復帰ガイドライン１０に対する追従走行制御、及び自律走行制御を実行可能な制御手段である。追従走行制御としては、前後の各駆動ユニット３を個別制御するモードと、各駆動ユニット３の操舵角を同様に制御する同相制御のモードと、がある。個別制御は、追従区間を走行する際の制御モードである。同相制御は、復帰ガイドライン１０に沿って斜行して追従走行する際の制御モードである。
【００３５】
一方、自律走行制御は、自律走行区間について予めティーチングされた経路に沿って走行するための制御である。この自律走行制御では、測位手段５１３による測位情報に基づき自律航法により各駆動ユニット３が制御される。本例の自律走行制御では、各駆動ユニット３の操舵角が逆位相に制御される（逆相制御）。
【００３６】
外縁検出手段５１１は、復帰ガイドライン１０の外側のエッジである外縁１０１を検出する手段である。本例の外縁検出手段５１１は、自律走行区間を経て復帰ガイドライン１０が最初に検出されたとき、外縁１０１の検出を待機する状態に移行する。例えば、図５及び図７を参照して後述するごとく、ラインセンサ３５１の検出エリア３６の左端の磁気検出素子３６０で復帰ガイドライン１０が最初に検出された場合であれば、その後、磁気検出素子３６０が左側から未検出状態へ移行したときに外縁１０１を検出する。
【００３７】
制御切換手段５１２は、自律走行区間を経てきた自動搬送車２の制御モードを自律走行制御から追従走行制御に切り換える手段である。本例の制御切換手段５１２は、ラインセンサ３５１により復帰パターン１００が最初に検出されても、直ちに追従走行制御に切り換えることはない。例えば、図４及び図７を参照して後述するごとく、第２の追従区間を見込んで左側の復帰ガイドライン１０に自動搬送車２が到達した場合（左ズレの場合）、先ず、ラインセンサ３５１の検出エリア３６の左側の磁気検出素子３６０から復帰ガイドライン１０が検出され始める。このときに直ちに追従走行制御に切り換えると、本来の進行方向が右方向であるにも関わらず、復帰ガイドライン１０を検出エリア３６の中央で検出できるように左方向の逆ステアが生じ、走行が不安定となるおそれがあるからである。
【００３８】
そこで、本例の制御切換手段５１２は、復帰ガイドライン１０が最初に検出されても、そのまま、自律走行制御を継続し、その後、外縁検出手段５１１により外縁１０１が検出されたタイミングで追従走行制御に切り換える。復帰ガイドライン１０の外縁１０１が検出された後で追従走行制御に切り換えれば、復帰ガイドライン１０から逸脱しないように正しい方向に操舵できる。
【００３９】
測位手段５１３は、自律航法に必要となる自動搬送車２の位置、姿勢等の測位情報を演算する手段である。測位手段５１３は、角速度を検出する角速度センサ２８１、及び駆動輪３３１の走行速度を検出するモータドライバ３１５と共に自律航法手段２８を構成している。測位手段５１３は、角速度センサ２８１の検出角速度やモータドライバ３１５による走行速度等に基づいて測位情報を演算する。演算された測位情報は、前記走行制御手段５１０による自律走行制御の入力値となる。
【００４０】
次に、自動搬送システム１における追従区間、自律走行区間、復帰走行区間の仕様について説明する。
追従区間は、図１に示すごとく、幅約２．５ｃｍの磁気テープよりなるガイドライン１１、１２が経路に沿って敷設された区間である。本例の自動搬送システム１では、自律走行区間の上流側に位置する第１の追従区間と、自律走行区間の下流側に位置する第２の追従区間と、が設定されている。なお、自律走行区間に連なる第１の追従区間の終点には、その番地情報を表すガイドマーカ１１５が配置されている。
【００４１】
自律走行区間は、ガイドラインが敷設されていない導線レス区間であり、自動搬送車２が自律航法により自律走行する区間である。本例の自律走行区間については、自動搬送車２に走行させる経路として予め、直進経路がティーチングされている。
【００４２】
復帰走行区間は、自律走行区間の自動搬送車２を第２の追従区間のガイドライン１２へ復帰させるための区間である。この復帰走行区間には、所定の復帰パターン１００が敷設されている。本例の復帰パターン１００では、自律走行区間側に向かって末広がり状に拡がって略Ｖ字状をなすように２本の復帰ガイドライン１０（復帰導線）が敷設されている。２本の復帰ガイドライン１０は、第２の追従区間のガイドライン１２の仮想的な延長方向の両側に位置している。なお、本例の復帰ガイドライン１０は、前記ガイドライン１１、１２と同じ仕様となっている。
【００４３】
なお、本例の復帰パターン１００では、２本の復帰ガイドライン１０の開き角が約７０度に設定されている。また、２本の復帰ガイドライン１０の最大幅である復帰幅Ｗｃは約０．５ｍとなっている。復帰ガイドライン１０の開き角については、９０度、１２０度、６０度など様々な角度を設定できる。開き角が小さいほど、ガイドライン１２への乗り移りが容易となるが、前記復帰幅Ｗｃに直交する方向における復帰パターン１００の形成長が長くなる。開き角は、自動搬送車２の制御仕様や設置側の都合等に応じて適宜、決定するのが良い。一方、復帰幅Ｗｃについても本例の約０．５ｍには限定されず、自律走行区間において発生し得る自動搬送車２の位置ズレ量を見越して適宜、決定するのが良い。
【００４４】
以上のように構成された自動搬送システム１の各区間における自動搬送車２の走行動作について説明する。
＜第１の追従区間＞
第１の追従区間では、ガイドライン１１に追従して走行するように自動搬送車２が制御される。第１の追従区間では、２基の駆動ユニット３がそれぞれ個別に制御される前記個別制御による追従走行制御が適用される。各駆動ユニット３は、各ラインセンサ３５１の検出エリア３６の中央でガイドライン１１を検出できるように操舵される。例えば、ラインセンサ３５１の検出エリア３６の左側にずれてガイドライン１１が検出されているときには左方向に操舵され、右側にずれているときには右方向に操舵される。
【００４５】
＜自律走行区間＞
自律走行区間では、第１の追従区間から進入したときの姿勢のまま直進するよう、自律航法により自動搬送車２が走行する。この自律航法では、第１の追従区間の終点でガイドマーカ１１５が検知されたときの検出角速度や走行速度等が基準となる。この自律走行区間では、２基の駆動ユニット３の操舵角が逆位相に設定される逆相制御による自律走行制御が実行される。逆相制御の目的は、制御の時定数を短くして自律航法による位置偏差の累積を抑制して復帰パターン１００への到達時の位置ズレ量を抑えることにある。
【００４６】
＜復帰走行区間＞
復帰走行区間では、前後の操舵ユニット３の操舵角が同様に制御される同相制御による追従走行制御で自動搬送車２が走行する。この同相制御では、前側の駆動ユニット３が復帰ガイドライン１０を追従するように操舵され、後ろ側の駆動ユニット３が前側と同じ操舵角で制御される。自動搬送車２は、前側の駆動ユニット３を復帰ガイドライン１０に沿わせるように斜行走行する。なお、復帰走行区間に同相制御を適用する目的は、復帰パターン１００の復帰ガイドライン１０に沿って走行して第２の追従区間のガイドライン１２に到達するためには、復帰ガイドライン１００に沿う斜行走行が適切であることにある。
【００４７】
＜第２の追従区間＞
第２の追従区間では、前記第１の追従区間と同様に自動搬送車２が制御される。第２の追従区間の制御は、復帰走行区間を走行してきた自動搬送車２の後ろ側の駆動ユニット３がガイドライン１２を検出できたときに開始される。
【００４８】
次に、自律走行区間から第２の追従区間に渡る自動搬送車２の制御内容について、図５のフローチャートに沿って説明する。
復帰パターン１００の復帰ガイドライン１０を未検出の状態では、図６中の自動搬送車２（Ａ）のごとく、自律航法による自律走行により自動搬送車２が復帰走行区間に向けて走行する（Ｓ１０１）。その後、検出状態の磁気検出素子３６０を黒丸で表す図７中の検出エリア３６（Ａ）のごとく、前側の駆動ユニット３のラインセンサ３５１により最初に復帰ガイドライン１０が検出されたとき、復帰処理が開始される（Ｓ１０２：ＹＥＳ）。
【００４９】
復帰処理が開始された場合には、復帰するべき第２の追従区間のガイドライン１２に対して左ズレか右ズレかが判断される。図７中の検出エリア３６（Ａ）のごとく、ラインセンサ３５１の検出エリア３６の左側で復帰ガイドライン１０が最初に検出された場合には、左ズレと判断され（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、左分岐処理の準備がなされる（Ｓ１１４）。
【００５０】
ここでいう左分岐処理とは、最初に検出された復帰ガイドライン１０を上流として、Ｖ字状をなす他方の復帰ガイドライン１０と、第２の追従区間のガイドライン１２と、による分岐のうち、左分岐に当たる第２の追従区間のガイドライン１２に分岐する処理である旨を意味している。
一方、ラインセンサ３５１の検出エリア３６の右側で復帰ガイドライン１０が最初に検出された場合には、右ズレと判断され（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、右分岐処理の準備がなされる（Ｓ１２５）。
【００５１】
その後、復帰ガイドライン１０の外縁１０１を検出できたか否かが判断される（Ｓ１２６）。図７中の検出エリア３６（Ｂ）のごとく、復帰ガイドライン１０の外縁１０１が検出された場合には（Ｓ１２６：ＹＥＳ）、前記同相制御による追従走行制御に切り替えられ（Ｓ１２７）、図６中の自動搬送車２（Ｂ）のごとく、復帰ガイドライン１０に沿って自動搬送車２が斜行する。その後、前側の駆動ユニット３が第２の追従区間のガイドライン１２に到達したとき、前記左分岐処理、あるいは前記右分岐処理によりこのガイドライン１２に追従するよう前側の駆動ユニット３が操舵される。
【００５２】
このとき、前記同相制御によって後ろ側の駆動ユニット３が前側と同じ操舵角で制御されるので、自動搬送車２は第２の追従区間のガイドライン１２に沿って前進することになる。そうすると、その後、後ろ側の駆動ユニット３のラインセンサ３５１によって第２の追従区間のガイドライン１２が検出される。このように後ろ側のラインセンサ３５１によって第２の追従区間のガイドライン１２を検出できたとき（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ＯＮライン処理が実行され（Ｓ１０６）、図６中の自動搬送車２（Ｃ）のごとく追従区間下の個別制御による追従走行制御に切り替えられる。
【００５３】
以上のような構成の自動搬送システム１では、自律走行区間において自動搬送車２の到達位置にある程度の誤差が生じた場合であっても、進行方向に直交する方向に幅広いＶ字状の復帰パターン１００によって自動搬送車２を捕捉可能である。自律走行区間において要求される自律航法の精度が緩和されるため、例えば、角速度センサ２８１に要求される検出精度を抑制できコストを低減できる。
【００５４】
さらに、この自動搬送システム１では、Ｖ字状の復帰ガイドライン１０の内側の縁部（エッジ）が検出されても直ちには追従走行制御に切り換えられず、外縁１０１の検出が待機されるのみである。これにより、例えば、図７の検出エリア３６（Ａ）のごとく左端の磁気検出素子３６０で最初に復帰ガイドライン１０を検出したときに起こり得る逆ステア（左操舵）を未然回避している。その後、同図の検出エリア３６（Ｂ）のごとく復帰ガイドライン１０の外縁１０１が検出されたときに追従走行制御（本例では、同相制御による追従走行制御。）に切り換えれば、進行方向に対して右側に存在している第２の追従区間のガイドライン１２に対する正しい操舵方向である右操舵を実現できる。
【００５５】
本例の自動搬送システム１では、自律走行区間において生じ得る自動搬送車２の位置ズレ量を見越して復帰パターン１００を形成すれば良い。例えば、自律走行区間が長かったり、滑りやすかったり、コンベア等の搬送面を跨ぐ経路を含んでいたりする場合であれば、復帰パターン１００をより幅広に形成すれば良い。
【００５６】
このように本例の自動搬送システム１は、ガイドラインによらない自律走行区間に対応可能な自動搬送システムであって、低コスト、かつ、ロバスト性の高いシステムである。
【００５７】
なお、復帰パターン１００の形状としては、復帰ガイドライン１０がＶ字状に敷設された本例のパターンのほか、図８のような形状の復帰パターン１００や、図９のような形状の復帰パターン１００等を採用することができる。本例の復帰パターン１００を元にして、Ｖ字状の復帰ガイドライン１０の末窄まりの谷底を底上げして平面部分を設けたごとき図８の復帰パターン１００であっても、本例と同様の制御が可能である。また、本例のＶ字状の復帰ガイドライン１０の間隙に磁気パターンを隙間なく敷設したような図９の復帰パターン１００であっても、本例と同様の制御が可能である。
【００５８】
なお、図１０のごとく、復帰パターン１００の手前の位置に、幅方向全域に渡って横方向に延びる線状のガイドマーカ１３５を敷設しておくことも良い。復帰走行区間への進入位置を表す復帰番地としてこのガイドマーカ１３５を取り扱えば、復帰パターン１００の周辺に紛らわしい他のガイドラインが敷設されているような複雑な環境にも適切に対応できるようになる。
【００５９】
なお、本例では、直進経路により構成された自律走行区間を採用した例である。図１１に示すごとく、進行方向を反転させる半周の円周経路により構成された自律走行区間であっても良く、図１２に示すごとく、Ｓ字状の経路により構成された自律走行区間であっても良い。さらには、図１３に示すごとく、自律走行区間内に斜行走行区間を設定することも良い。このような斜行走行区間を設定すれば、段差のある壁面に沿うクランク状の経路への対応が可能になる。斜行走行区間では、自動搬送車２の到達位置を包含できるよう、進行方向に直交する方向に幅広く斜行導線１５を敷設すると良い。また、斜行導線１５の終点には、自律走行区間が再開する位置を示すガイドマーカ１５５を配置しておくのが良い。
【００６０】
さらに、自律走行区間が長く位置ズレ量が大きくなると予測されるような場合や、経路幅が狭い場合等では、図１４に示すごとく、自律走行区間の途中にＶ字状の復帰パターン１００のみを配置しておくことも有効である。この場合には、自律走行区間の途中で自動搬送車２の位置ズレを一旦、解消でき、復帰走行区間への到達時の最終的な位置ズレ量を抑制できる。
【００６１】
また、図１５のごとく、自律走行区間における自律走行に反転動作を含めることも良い。反転動作のタイミングとしては、第１の追従区間を離脱して自律走行区間に進入してから所定距離を走行したタイミングや、自律走行区間に進入してから所定時間が経過したタイミング等を設定できる。一般に、自動搬送車２を反転動作させると、駆動輪３３１がガイドライン等の導線を跨ぐ必要が生じる。自律走行区間において反転動作を実行すれば、導線の損傷を未然に防止できる。これにより、必要となるメンテナンス頻度を抑制でき、システムのランニングコストを低減できる。
【００６２】
以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形あるいは変更した技術を包含している。
【符号の説明】
【００６３】
１ 自動搬送システム
１０ 復帰ガイドライン（復帰導線）
１１、１２ ガイドライン（導線）
１００ 復帰パターン
１０１ 外縁
２ 自動搬送車
２８ 自律航法手段
２８１ 角速度センサ
２０ 車体
３ 駆動ユニット
３３１ 駆動輪
３５１ ラインセンサ（検出センサ）
３５２ マーカセンサ
３６ 検出エリア
３６０ 磁気検出素子
５０ 制御ユニット
５１０ 走行制御手段
５１１ 外縁検出手段
５１２ 制御切換手段
５１３ 測位手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め定められた経路に沿って自動搬送車を自動走行させて物品等を搬送する自動搬送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、工場内の予め設定された経路に沿って走行する自動搬送車が知られている。自動搬送車は、駆動用のモータやバッテリ等を備えているほか、床面に敷設された磁気テープ等の導線を検出するための検出センサを備えている。このような自動搬送車にワークを積載すれば、導線が敷設された所定の経路に沿って無人でワークを搬送できる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
さらに、自動搬送車を走行させる経路中に、導線が敷設されていない自律走行領域を含み、その自律走行領域から導線へ復帰させる自動搬送システムも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この自動搬送システムでは、自律走行領域を挟み込むように導線への誘導路が延設されている。このシステムでは、自律走行領域側から見て右側の誘導路と左側の誘導路とで発信電波の周波数が相違しており、自動搬送車側で受信電波の周波数を検知することで導線に復帰するための進路を判断可能である。
【０００４】
しかしながら、前記従来の自動搬送システムでは、次のような問題がある。すなわち、２種類の誘導路を敷設する必要があると共に、自動搬送車側でも２種類の誘導路を区別するためのセンサ等が必要となるので、システム構成が複雑化となりコストアップが招来されるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０４−１７７５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、導線によらない自律走行区間を含む自動搬送システムにおいて、シンプルなシステム構成の低コストのシステムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、予定された経路に沿って自動搬送車を自動走行させるための自動搬送システムであって、
前記自動搬送車が追従可能な導線が前記経路に沿って敷設された第１及び第２の追従区間と、
前記経路中、前記第１の追従区間と前記第２の追従区間との間に配置され、前記自動搬送車が自律走行する自律走行区間と、
前記自律走行区間の自動搬送車を前記第２の追従区間の導線に復帰させるためのパターンであって、前記自動搬送車の進行方向に直交する方向の両外側に当たる外縁が前記自律走行区間側に向かって末広がり状に拡がる復帰パターンが敷設された復帰走行区間と、を含み、
前記自動搬送車は、前記導線又は前記復帰パターンに追従して走行するための追従走行制御、及び前記導線にも前記復帰パターンにもよらずに自律走行するための自律走行制御を実行可能な走行制御手段と、
前記復帰パターン及び前記導線を検出する検出センサと、
前記復帰パターンの外縁を検出する外縁検出手段と、
前記検出センサにより前記復帰パターンが最初に検出された後、前記外縁検出手段により前記外縁が検出されたときに前記自律走行制御から前記追従走行制御に切り換える制御切換手段と、を備えた自動搬送システムにある（請求項１）。
【０００８】
本発明の自動搬送システムでは、前記第２の追従区間と前記自律走行区間との間に前記復帰パターンが敷設された復帰走行区間が設けられている。この復帰パターンでは、前記自動搬送車の進行方向に直交する方向の両外側に位置する前記外縁が、前記自律走行区間側に向かって末広がり状に拡がっている。
【０００９】
一方、本発明の自動搬送システムの自動搬送車は、前記復帰パターン及び前記導線を検出する前記検出センサと、前記復帰パターンの外縁を検出する前記外縁検出手段と、走行制御のモードを切り換える前記制御切換手段と、を備えている。この制御切換手段は、前記復帰パターンが検出されたのみでは、前記追従走行制御への切換を実行しない。前記自律走行区間を経て前記復帰パターンが検出されたのみで直ちに前記追従走行制御に切り換えると、被検出部分のパターン形状等に応じて追従走行制御による挙動が大きくなり、前記自動搬送車の走行状態が不安定に陥るおそれがあるからである。
【００１０】
そこで、前記制御切換手段は、前記復帰パターンが検出されたのみでは前記追従走行制御への切換を実行することなく、その後、前記外縁が検出されたときに初めて前記追従走行制御への切換を実行する。例えば、前記復帰パターンの検出状態を経由して、前記第２の追従区間の導線を見込んで左側に当たる外縁に到達したときに前記追従走行制御への切換を実行すれば、前記復帰パターンの左側に逸脱しないように右方向に正しく操舵され得る。
【００１１】
このように、本発明の自動搬送システムの自動搬送車は、前記復帰パターンを最初に検出した後、前記外縁を検出したときに前記追従走行制御への切換を実行することで、前記第２の追従区間に向かって正しく操舵され得る。それ故、前記第２の追従区間に向かう進路が左方向か右方向かを表す情報を、例えば、発信電波の周波数や磁極性等により表して前記復帰パターンに仕込んでおく必要がない。また、前記自動搬送車側では、前記進路が左方向か右方向かを表す情報を前記復帰パターンから取り込むための特別な機能をセンサ等に具備させる必要がない。
【００１２】
このように、本発明の自動搬送システムは、前記自律走行区間を含むシステムであっても、複雑なシステム構成とはならず、低コストの優れた特性のシステムとなっている。
【００１３】
本発明の自動搬送システムにおける導線及び復帰パターンとしては、例えば、磁気や、電波や、光等を発生するパターンであっても良いが、色や反射率や模様等が周囲とは異なるパターンであっても良い。前記検出センサとしては、磁気や電波や光を検出するセンサ等を採用できる。特に、色や模様等によるパターンであれば、光の強度分布を１次元的に検出するラインセンサや、２次元的に検出する撮像素子等の検出センサを採用できる。
【００１４】
なお、前記導線及び前記復帰パターンの検出方法として、同一仕様の検出方法を採用することは必須ではない。一方、同一仕様の検出方法を採用すれば、前記検出センサを共用できるため、コスト的に有利となる。
【００１５】
また、前記検出センサは、横方向に幅広く延設された検出エリアを備え、該検出エリアのどの部分が前記導線又は前記復帰パターンを検出しているかを検知可能であり、
前記外縁検出手段は、前記検出センサが前記復帰パターンを最初に検出した後、前記検出エリアの一方の端部側から非検出状態に移行したときに前記外縁を検出することが好ましい（請求項２）。
この場合には、前記検出エリアによる検出情報に基づいて、効率良く前記外縁を検出できるようになる。
【００１６】
また、前記復帰パターンは、前記自律走行区間側に向かって末広がり状に拡がる略Ｖ字状をなすように復帰導線が敷設されたパターンであることが好ましい（請求項３）。
前記復帰導線を末広がり状に延設すれば、前記復帰パターンの面積を抑制できるので、設置容易性を向上できると共に設置コストを抑制できる。なお、前記復帰導線は、前記導線と同じ仕様であっても良い。
【００１７】
また、前記自動搬送車は、自律航法による自律走行を可能にする自律航法手段を備えていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、前記自律走行区間において前記自動搬送車に作用する外乱、例えば、前記自動搬送車の車体の向きを変動させるような外力、床面のスベリや起伏等に対してある程度、対応できるようになる。なお、前記自律航法手段は、前記自動搬送車の現在位置等の測位手段、及び測位に必要な各種情報を検出するためのセンサ等により構成される。センサとしては、例えば、角速度センサ、加速度センサ、速度センサ、ＧＰＳセンサ等を利用可能である。これらのセンサは、システムの適用環境や、要求される測位精度等に応じて、適宜、選択的に組み合わせ可能である。
【００１８】
また、前記自動搬送車は、個別に駆動される２本１組の駆動輪が同軸に配置されていると共に当該２本１組の駆動輪の回転差に応じて旋回して操舵される駆動ユニットが前後方向の２箇所に配置されていると共に、
前記自律走行区間では、２基の駆動ユニットの操舵角が逆相で制御されることが好ましい（請求項５）。
【００１９】
この場合には、前記自律走行区間において前記自動搬送車の姿勢等を迅速に制御できるようになり、位置的な誤差の累積を抑制できる。前記自動搬送車が前記復帰パターンに到達したときの位置ズレ量を抑制できるので、前記自動搬送車の進行方向に直交する方向において必要となる前記復帰パターンの形成幅を抑制できる。
【００２０】
また、前記自律走行区間は、前記自動搬送車が前後を入れ替える反転動作を実行する区間であることが好ましい（請求項６）。
前記自動搬送車が反転動作を実行するに当たっては、前記経路を跨ぐ必要が生じる。前記導線が敷設された走路であると、前記自動搬送車の車輪によって前記導線にダメージが生じるおそれがある。一方、前記導線を敷設する必要がない前記自律走行区間で反転動作を実行すれば、前記導線等のダメージを未然に回避できる。したがって、シンプルなシステム構成により、前記自律走行区間を組み込むことができるという本発明の作用効果が特に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例における、自動搬送システムの概要を示す説明図。
【図２】実施例における、自動搬送車を模式的に示す上面図。
【図３】実施例における、ラインセンサの検出エリアを説明する説明図。
【図４】実施例における、自動搬送車のシステム構成を示すブロック図。
【図５】実施例における、自動搬送車の制御手順を示すフロー図。
【図６】実施例における、復帰走行区間における自動搬送車の走行パターンを例示する説明図。
【図７】実施例における、復帰ガイドラインの外縁が検出される様子を示す説明図。
【図８】実施例における、その他の復帰パターンを示す正面図。
【図９】実施例における、その他の復帰パターンを示す正面図。
【図１０】実施例における、その他の復帰パターンを示す説明図。
【図１１】実施例における、その他の自律走行区間を示す説明図。
【図１２】実施例における、その他の自律走行区間を示す説明図。
【図１３】実施例における、その他の自律走行区間を示す説明図。
【図１４】実施例における、その他の自律走行区間を示す説明図。
【図１５】実施例における、その他の自律走行区間を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例）
本例は、予め定められた経路に沿って自動搬送車２を自動で走行させる自動搬送システム１に関する。本例の内容について、図１〜図１５を用いて説明する。
【００２３】
本例の自動搬送システム１は、図１〜図４に示すごとく、自動搬送車２が追従可能なガイドライン（導線）１１、１２が経路に沿って敷設された第１及び第２の追従区間と、第１の追従区間と第２の追従区間との間に配置され、自動搬送車２が自律走行する自律走行区間と、自律走行区間の自動搬送車２を第２の追従区間のガイドライン１２に復帰させるための復帰パターン１００が敷設された復帰走行区間と、を含むシステムである。
【００２４】
自動搬送車２は、追従走行制御及び自律走行制御を選択的に実行可能な走行制御手段５１０と、復帰パターン１００及びガイドライン１１、１２を検出可能なラインセンサ（検出センサ）３５１と、復帰パターン１００の両外側の外縁１０１を検出する外縁検出手段５１１と、復帰パターン１００の外縁１０１が検出されたときに自律走行制御から追従走行制御に切り換える制御切換手段５１２と、を備えている。
以下、この内容について詳しく説明する。
【００２５】
本例の自動搬送システム１は、例えば、自動車等の組立て工場等に導入される無人の搬送システムである。自動車部品等のワークの積み込み、あるいは積み下ろしの拠点となるワークステーション間で自動搬送車２を自動走行させる自動搬送システム１を導入すれば、極めて高効率の搬送システムを実現できる。特に、本例の自動搬送システム１は、ガイドライン１１、１２等によらずに自動搬送車２が自律走行する自律走行区間を含むシステムである。
【００２６】
まず、本例の自動搬送システム１に適用される自動搬送車２について説明する。自動搬送車２は、図２のごとく、自動車部品等のワークを積載する荷台（図示略）を含む前後方向に長い車体２０を備えている。車体２０の大きさは、前後方向に約１．４ｍで、幅約０．５ｍとなっている。車体２０には、前後方向の２箇所に駆動ユニット３が配置されているほか、制御ユニット５０（図４）及び図示しないバッテリが搭載されている。２基の駆動ユニット３の前後方向の中間に当たる底面には、自在車輪よりなる補助輪（図示略）が左右両側に取り付けられている。
【００２７】
駆動ユニット３は、図１〜図４に示すごとく、同軸上に並列配置された２本１組の駆動輪３３１と、これらの駆動輪３３１に個別に対応し、それぞれ独立に回転制御可能な２基の駆動モータ３１０と、を備えている。駆動ユニット３は、個別に駆動される両側の駆動輪３３１の回転差に応じて操舵される。本例の駆動ユニット３では、３６０度全周をカバーできるように操舵範囲が設定されている。
【００２８】
駆動ユニット３の前面部分には、ラインセンサ３５１が中央に配設されていると共に、ラインセンサ３５１からオフセットする位置にマーカセンサ３５２が配置されている。これらのセンサは、常時、駆動ユニット３の前進側の正面に位置するよう、駆動ユニット３の操舵と共に回動するように取り付けられている。
【００２９】
ラインセンサ３５１は、磁気テープであるガイドライン１１、１２等の磁気を検出する検出センサである。本例のラインセンサ３５１は、図３に示すごとく、磁気検出素子３６０を横方向に複数配列したセンサであり、駆動ユニット３の進行方向に直交する方向に幅広の横幅約８ｃｍの検出エリア３６を備えている。ラインセンサ３５１は、検出エリア３６内の各磁気検出素子３６０について、磁気を検出しているか否か個別に検知可能である。
マーカセンサ３５２は、床面に適宜、配置されたガイドマーカから番地情報等を読み取るセンサである。本例では、第１の追従区間の終点となる位置に、その番地情報を表すガイドマーカ１１５が配置されている。
【００３０】
自動搬送車２の内部システムは、図４に示すごとく構成されている。自動搬送車２の制御ユニット５０に対しては、２基の駆動ユニット３のほか、バンパースイッチ２２０、障害物センサ２６、非常停止スイッチ２３１、操作スイッチ２３２、表示ランプ２３３、ＬＥＤ表示器２３４、スピーカ２３５、通信ユニット２５、角速度センサ２８１等が電気的に接続されている。
【００３１】
駆動ユニット３の内部的な構成は、制御ユニット５０から受信した制御信号に基づいて駆動輪３３１（図２）を駆動する駆動部３１と、各種センサの検出信号を取り込んで制御ユニットに送信する検出部３５と、に区分けされる。駆動部３１は、駆動モータ３１０と、駆動モータ３１０を制御するモータドライバ３１５と、を含んで構成されている。モータドライバ３１５は、制御ユニット５０から受信した制御信号に基づいて駆動モータ３１０の回転を制御する。このモータドライバ３１５は、駆動モータ３１０の制御値に基づいて、対応する駆動輪３３１の走行速度を把握可能である。
【００３２】
検出部３５は、ラインセンサ３５１、マーカセンサ３５２、操舵角を検出する操舵角検知部３５０等の検出手段のほか、制御ユニット５０に対して検出信号等を送信する際のインターフェースとなるＩ／Ｆ回路３８を備えている。
【００３３】
制御ユニット５０は、各種のスイッチ等と信号のやり取りをするためのインターフェースであるＩ／Ｆ回路５５と、駆動ユニット３に向けて各種の制御信号を出力する主制御回路５１と、を含むユニットである。主制御回路５１は、自動搬送車２の走行を制御する走行制御手段５１０、復帰ガイドライン１０の外縁１０１を検出する外縁検出手段５１１、走行制御のモードを切り換える制御切換手段５１２、自動搬送車２の位置等の測位情報を演算する測位手段５１３としての機能を備えている。
【００３４】
走行制御手段５１０は、ガイドライン１１、１２及び復帰ガイドライン１０に対する追従走行制御、及び自律走行制御を実行可能な制御手段である。追従走行制御としては、前後の各駆動ユニット３を個別制御するモードと、各駆動ユニット３の操舵角を同様に制御する同相制御のモードと、がある。個別制御は、追従区間を走行する際の制御モードである。同相制御は、復帰ガイドライン１０に沿って斜行して追従走行する際の制御モードである。
【００３５】
一方、自律走行制御は、自律走行区間について予めティーチングされた経路に沿って走行するための制御である。この自律走行制御では、測位手段５１３による測位情報に基づき自律航法により各駆動ユニット３が制御される。本例の自律走行制御では、各駆動ユニット３の操舵角が逆位相に制御される（逆相制御）。
【００３６】
外縁検出手段５１１は、復帰ガイドライン１０の外側のエッジである外縁１０１を検出する手段である。本例の外縁検出手段５１１は、自律走行区間を経て復帰ガイドライン１０が最初に検出されたとき、外縁１０１の検出を待機する状態に移行する。例えば、図５及び図７を参照して後述するごとく、ラインセンサ３５１の検出エリア３６の左端の磁気検出素子３６０で復帰ガイドライン１０が最初に検出された場合であれば、その後、磁気検出素子３６０が左側から未検出状態へ移行したときに外縁１０１を検出する。
【００３７】
制御切換手段５１２は、自律走行区間を経てきた自動搬送車２の制御モードを自律走行制御から追従走行制御に切り換える手段である。本例の制御切換手段５１２は、ラインセンサ３５１により復帰パターン１００が最初に検出されても、直ちに追従走行制御に切り換えることはない。例えば、図４及び図７を参照して後述するごとく、第２の追従区間を見込んで左側の復帰ガイドライン１０に自動搬送車２が到達した場合（左ズレの場合）、先ず、ラインセンサ３５１の検出エリア３６の左側の磁気検出素子３６０から復帰ガイドライン１０が検出され始める。このときに直ちに追従走行制御に切り換えると、本来の進行方向が右方向であるにも関わらず、復帰ガイドライン１０を検出エリア３６の中央で検出できるように左方向の逆ステアが生じ、走行が不安定となるおそれがあるからである。
【００３８】
そこで、本例の制御切換手段５１２は、復帰ガイドライン１０が最初に検出されても、そのまま、自律走行制御を継続し、その後、外縁検出手段５１１により外縁１０１が検出されたタイミングで追従走行制御に切り換える。復帰ガイドライン１０の外縁１０１が検出された後で追従走行制御に切り換えれば、復帰ガイドライン１０から逸脱しないように正しい方向に操舵できる。
【００３９】
測位手段５１３は、自律航法に必要となる自動搬送車２の位置、姿勢等の測位情報を演算する手段である。測位手段５１３は、角速度を検出する角速度センサ２８１、及び駆動輪３３１の走行速度を検出するモータドライバ３１５と共に自律航法手段２８を構成している。測位手段５１３は、角速度センサ２８１の検出角速度やモータドライバ３１５による走行速度等に基づいて測位情報を演算する。演算された測位情報は、前記走行制御手段５１０による自律走行制御の入力値となる。
【００４０】
次に、自動搬送システム１における追従区間、自律走行区間、復帰走行区間の仕様について説明する。
追従区間は、図１に示すごとく、幅約２．５ｃｍの磁気テープよりなるガイドライン１１、１２が経路に沿って敷設された区間である。本例の自動搬送システム１では、自律走行区間の上流側に位置する第１の追従区間と、自律走行区間の下流側に位置する第２の追従区間と、が設定されている。なお、自律走行区間に連なる第１の追従区間の終点には、その番地情報を表すガイドマーカ１１５が配置されている。
【００４１】
自律走行区間は、ガイドラインが敷設されていない導線レス区間であり、自動搬送車２が自律航法により自律走行する区間である。本例の自律走行区間については、自動搬送車２に走行させる経路として予め、直進経路がティーチングされている。
【００４２】
復帰走行区間は、自律走行区間の自動搬送車２を第２の追従区間のガイドライン１２へ復帰させるための区間である。この復帰走行区間には、所定の復帰パターン１００が敷設されている。本例の復帰パターン１００では、自律走行区間側に向かって末広がり状に拡がって略Ｖ字状をなすように２本の復帰ガイドライン１０（復帰導線）が敷設されている。２本の復帰ガイドライン１０は、第２の追従区間のガイドライン１２の仮想的な延長方向の両側に位置している。なお、本例の復帰ガイドライン１０は、前記ガイドライン１１、１２と同じ仕様となっている。
【００４３】
なお、本例の復帰パターン１００では、２本の復帰ガイドライン１０の開き角が約７０度に設定されている。また、２本の復帰ガイドライン１０の最大幅である復帰幅Ｗｃは約０．５ｍとなっている。復帰ガイドライン１０の開き角については、９０度、１２０度、６０度など様々な角度を設定できる。開き角が小さいほど、ガイドライン１２への乗り移りが容易となるが、前記復帰幅Ｗｃに直交する方向における復帰パターン１００の形成長が長くなる。開き角は、自動搬送車２の制御仕様や設置側の都合等に応じて適宜、決定するのが良い。一方、復帰幅Ｗｃについても本例の約０．５ｍには限定されず、自律走行区間において発生し得る自動搬送車２の位置ズレ量を見越して適宜、決定するのが良い。
【００４４】
以上のように構成された自動搬送システム１の各区間における自動搬送車２の走行動作について説明する。
＜第１の追従区間＞
第１の追従区間では、ガイドライン１１に追従して走行するように自動搬送車２が制御される。第１の追従区間では、２基の駆動ユニット３がそれぞれ個別に制御される前記個別制御による追従走行制御が適用される。各駆動ユニット３は、各ラインセンサ３５１の検出エリア３６の中央でガイドライン１１を検出できるように操舵される。例えば、ラインセンサ３５１の検出エリア３６の左側にずれてガイドライン１１が検出されているときには左方向に操舵され、右側にずれているときには右方向に操舵される。
【００４５】
＜自律走行区間＞
自律走行区間では、第１の追従区間から進入したときの姿勢のまま直進するよう、自律航法により自動搬送車２が走行する。この自律航法では、第１の追従区間の終点でガイドマーカ１１５が検知されたときの検出角速度や走行速度等が基準となる。この自律走行区間では、２基の駆動ユニット３の操舵角が逆位相に設定される逆相制御による自律走行制御が実行される。逆相制御の目的は、制御の時定数を短くして自律航法による位置偏差の累積を抑制して復帰パターン１００への到達時の位置ズレ量を抑えることにある。
【００４６】
＜復帰走行区間＞
復帰走行区間では、前後の操舵ユニット３の操舵角が同様に制御される同相制御による追従走行制御で自動搬送車２が走行する。この同相制御では、前側の駆動ユニット３が復帰ガイドライン１０を追従するように操舵され、後ろ側の駆動ユニット３が前側と同じ操舵角で制御される。自動搬送車２は、前側の駆動ユニット３を復帰ガイドライン１０に沿わせるように斜行走行する。なお、復帰走行区間に同相制御を適用する目的は、復帰パターン１００の復帰ガイドライン１０に沿って走行して第２の追従区間のガイドライン１２に到達するためには、復帰ガイドライン１００に沿う斜行走行が適切であることにある。
【００４７】
＜第２の追従区間＞
第２の追従区間では、前記第１の追従区間と同様に自動搬送車２が制御される。第２の追従区間の制御は、復帰走行区間を走行してきた自動搬送車２の後ろ側の駆動ユニット３がガイドライン１２を検出できたときに開始される。
【００４８】
次に、自律走行区間から第２の追従区間に渡る自動搬送車２の制御内容について、図５のフローチャートに沿って説明する。
復帰パターン１００の復帰ガイドライン１０を未検出の状態では、図６中の自動搬送車２（Ａ）のごとく、自律航法による自律走行により自動搬送車２が復帰走行区間に向けて走行する（Ｓ１０１）。その後、検出状態の磁気検出素子３６０を黒丸で表す図７中の検出エリア３６（Ａ）のごとく、前側の駆動ユニット３のラインセンサ３５１により最初に復帰ガイドライン１０が検出されたとき、復帰処理が開始される（Ｓ１０２：ＹＥＳ）。
【００４９】
復帰処理が開始された場合には、復帰するべき第２の追従区間のガイドライン１２に対して左ズレか右ズレかが判断される。図７中の検出エリア３６（Ａ）のごとく、ラインセンサ３５１の検出エリア３６の左側で復帰ガイドライン１０が最初に検出された場合には、左ズレと判断され（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、左分岐処理の準備がなされる（Ｓ１１４）。
【００５０】
ここでいう左分岐処理とは、最初に検出された復帰ガイドライン１０を上流として、Ｖ字状をなす他方の復帰ガイドライン１０と、第２の追従区間のガイドライン１２と、による分岐のうち、左分岐に当たる第２の追従区間のガイドライン１２に分岐する処理である旨を意味している。
一方、ラインセンサ３５１の検出エリア３６の右側で復帰ガイドライン１０が最初に検出された場合には、右ズレと判断され（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、右分岐処理の準備がなされる（Ｓ１２５）。
【００５１】
その後、復帰ガイドライン１０の外縁１０１を検出できたか否かが判断される（Ｓ１２６）。図７中の検出エリア３６（Ｂ）のごとく、復帰ガイドライン１０の外縁１０１が検出された場合には（Ｓ１２６：ＹＥＳ）、前記同相制御による追従走行制御に切り替えられ（Ｓ１２７）、図６中の自動搬送車２（Ｂ）のごとく、復帰ガイドライン１０に沿って自動搬送車２が斜行する。その後、前側の駆動ユニット３が第２の追従区間のガイドライン１２に到達したとき、前記左分岐処理、あるいは前記右分岐処理によりこのガイドライン１２に追従するよう前側の駆動ユニット３が操舵される。
【００５２】
このとき、前記同相制御によって後ろ側の駆動ユニット３が前側と同じ操舵角で制御されるので、自動搬送車２は第２の追従区間のガイドライン１２に沿って前進することになる。そうすると、その後、後ろ側の駆動ユニット３のラインセンサ３５１によって第２の追従区間のガイドライン１２が検出される。このように後ろ側のラインセンサ３５１によって第２の追従区間のガイドライン１２を検出できたとき（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ＯＮライン処理が実行され（Ｓ１０６）、図６中の自動搬送車２（Ｃ）のごとく追従区間下の個別制御による追従走行制御に切り替えられる。
【００５３】
以上のような構成の自動搬送システム１では、自律走行区間において自動搬送車２の到達位置にある程度の誤差が生じた場合であっても、進行方向に直交する方向に幅広いＶ字状の復帰パターン１００によって自動搬送車２を捕捉可能である。自律走行区間において要求される自律航法の精度が緩和されるため、例えば、角速度センサ２８１に要求される検出精度を抑制できコストを低減できる。
【００５４】
さらに、この自動搬送システム１では、Ｖ字状の復帰ガイドライン１０の内側の縁部（エッジ）が検出されても直ちには追従走行制御に切り換えられず、外縁１０１の検出が待機されるのみである。これにより、例えば、図７の検出エリア３６（Ａ）のごとく左端の磁気検出素子３６０で最初に復帰ガイドライン１０を検出したときに起こり得る逆ステア（左操舵）を未然回避している。その後、同図の検出エリア３６（Ｂ）のごとく復帰ガイドライン１０の外縁１０１が検出されたときに追従走行制御（本例では、同相制御による追従走行制御。）に切り換えれば、進行方向に対して右側に存在している第２の追従区間のガイドライン１２に対する正しい操舵方向である右操舵を実現できる。
【００５５】
本例の自動搬送システム１では、自律走行区間において生じ得る自動搬送車２の位置ズレ量を見越して復帰パターン１００を形成すれば良い。例えば、自律走行区間が長かったり、滑りやすかったり、コンベア等の搬送面を跨ぐ経路を含んでいたりする場合であれば、復帰パターン１００をより幅広に形成すれば良い。
【００５６】
このように本例の自動搬送システム１は、ガイドラインによらない自律走行区間に対応可能な自動搬送システムであって、低コスト、かつ、ロバスト性の高いシステムである。
【００５７】
なお、復帰パターン１００の形状としては、復帰ガイドライン１０がＶ字状に敷設された本例のパターンのほか、図８のような形状の復帰パターン１００や、図９のような形状の復帰パターン１００等を採用することができる。本例の復帰パターン１００を元にして、Ｖ字状の復帰ガイドライン１０の末窄まりの谷底を底上げして平面部分を設けたごとき図８の復帰パターン１００であっても、本例と同様の制御が可能である。また、本例のＶ字状の復帰ガイドライン１０の間隙に磁気パターンを隙間なく敷設したような図９の復帰パターン１００であっても、本例と同様の制御が可能である。
【００５８】
なお、図１０のごとく、復帰パターン１００の手前の位置に、幅方向全域に渡って横方向に延びる線状のガイドマーカ１３５を敷設しておくことも良い。復帰走行区間への進入位置を表す復帰番地としてこのガイドマーカ１３５を取り扱えば、復帰パターン１００の周辺に紛らわしい他のガイドラインが敷設されているような複雑な環境にも適切に対応できるようになる。
【００５９】
なお、本例では、直進経路により構成された自律走行区間を採用した例である。図１１に示すごとく、進行方向を反転させる半周の円周経路により構成された自律走行区間であっても良く、図１２に示すごとく、Ｓ字状の経路により構成された自律走行区間であっても良い。さらには、図１３に示すごとく、自律走行区間内に斜行走行区間を設定することも良い。このような斜行走行区間を設定すれば、段差のある壁面に沿うクランク状の経路への対応が可能になる。斜行走行区間では、自動搬送車２の到達位置を包含できるよう、進行方向に直交する方向に幅広く斜行導線１５を敷設すると良い。また、斜行導線１５の終点には、自律走行区間が再開する位置を示すガイドマーカ１５５を配置しておくのが良い。
【００６０】
さらに、自律走行区間が長く位置ズレ量が大きくなると予測されるような場合や、経路幅が狭い場合等では、図１４に示すごとく、自律走行区間の途中にＶ字状の復帰パターン１００のみを配置しておくことも有効である。この場合には、自律走行区間の途中で自動搬送車２の位置ズレを一旦、解消でき、復帰走行区間への到達時の最終的な位置ズレ量を抑制できる。
【００６１】
また、図１５のごとく、自律走行区間における自律走行に反転動作を含めることも良い。反転動作のタイミングとしては、第１の追従区間を離脱して自律走行区間に進入してから所定距離を走行したタイミングや、自律走行区間に進入してから所定時間が経過したタイミング等を設定できる。一般に、自動搬送車２を反転動作させると、駆動輪３３１がガイドライン等の導線を跨ぐ必要が生じる。自律走行区間において反転動作を実行すれば、導線の損傷を未然に防止できる。これにより、必要となるメンテナンス頻度を抑制でき、システムのランニングコストを低減できる。
【００６２】
以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形あるいは変更した技術を包含している。
【符号の説明】
【００６３】
１ 自動搬送システム
１０ 復帰ガイドライン（復帰導線）
１１、１２ ガイドライン（導線）
１００ 復帰パターン
１０１ 外縁
２ 自動搬送車
２８ 自律航法手段
２８１ 角速度センサ
２０ 車体
３ 駆動ユニット
３３１ 駆動輪
３５１ ラインセンサ（検出センサ）
３５２ マーカセンサ
３６ 検出エリア
３６０ 磁気検出素子
５０ 制御ユニット
５１０ 走行制御手段
５１１ 外縁検出手段
５１２ 制御切換手段
５１３ 測位手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予定された経路に沿って自動搬送車を自動走行させるための自動搬送システムであって、
前記自動搬送車が追従可能な導線が前記経路に沿って敷設された第１及び第２の追従区間と、
前記経路中、前記第１の追従区間と前記第２の追従区間との間に配置され、前記自動搬送車が自律走行する自律走行区間と、
前記自律走行区間の自動搬送車を前記第２の追従区間の導線に復帰させるためのパターンであって、前記自動搬送車の進行方向に直交する方向の両外側に当たる外縁が前記自律走行区間側に向かって末広がり状に拡がる復帰パターンが敷設された復帰走行区間と、を含み、
前記自動搬送車は、前記導線又は前記復帰パターンに追従して走行するための追従走行制御、及び前記導線にも前記復帰パターンにもよらずに自律走行するための自律走行制御を実行可能な走行制御手段と、
前記復帰パターン及び前記導線を検出する検出センサと、
前記復帰パターンの外縁を検出する外縁検出手段と、
前記検出センサにより前記復帰パターンが最初に検出された後、前記外縁検出手段により前記外縁が検出されたときに前記自律走行制御から前記追従走行制御に切り換える制御切換手段と、を備えた自動搬送システム。
【請求項２】
前記検出センサは、横方向に幅広く延設された検出エリアを備え、該検出エリアのどの部分が前記導線又は前記復帰パターンを検出しているかを検知可能であり、
前記外縁検出手段は、前記検出センサが前記復帰パターンを最初に検出した後、前記検出エリアの一方の端部側から非検出状態に移行したときに前記外縁を検出する請求項１に記載の自動搬送システム。
【請求項３】
前記復帰パターンは、前記自律走行区間側に向かって末広がり状に拡がる略Ｖ字状をなすように復帰導線が敷設されたパターンである請求項１又は２に記載の自動搬送システム。
【請求項４】
前記自動搬送車は、自律航法による自律走行を可能にする自律航法手段を備えている請求項１〜３の何れか１項に記載の自動搬送システム。
【請求項５】
前記自動搬送車は、個別に駆動される２本１組の駆動輪が同軸に配置されていると共に当該２本１組の駆動輪の回転差に応じて旋回して操舵される駆動ユニットが前後方向の２箇所に配置されていると共に、
前記自律走行区間では、２基の駆動ユニットの操舵角が逆相で制御される請求項１〜４の何れか１項に記載の自動搬送システム。
【請求項６】
前記自律走行区間は、前記自動搬送車が前後を入れ替える反転動作を実行する区間である請求項１〜５の何れか１項に記載の自動搬送システム。
【請求項１】
予定された経路に沿って自動搬送車を自動走行させるための自動搬送システムであって、
前記自動搬送車が追従可能な導線が前記経路に沿って敷設された第１及び第２の追従区間と、
前記経路中、前記第１の追従区間と前記第２の追従区間との間に配置され、前記自動搬送車が自律走行する自律走行区間と、
前記自律走行区間の自動搬送車を前記第２の追従区間の導線に復帰させるためのパターンであって、前記自動搬送車の進行方向に直交する方向の両外側に当たる外縁が前記自律走行区間側に向かって末広がり状に拡がる復帰パターンが敷設された復帰走行区間と、を含み、
前記自動搬送車は、前記導線又は前記復帰パターンに追従して走行するための追従走行制御、及び前記導線にも前記復帰パターンにもよらずに自律走行するための自律走行制御を実行可能な走行制御手段と、
前記復帰パターン及び前記導線を検出する検出センサと、
前記復帰パターンの外縁を検出する外縁検出手段と、
前記検出センサにより前記復帰パターンが最初に検出された後、前記外縁検出手段により前記外縁が検出されたときに前記自律走行制御から前記追従走行制御に切り換える制御切換手段と、を備えた自動搬送システム。
【請求項２】
前記検出センサは、横方向に幅広く延設された検出エリアを備え、該検出エリアのどの部分が前記導線又は前記復帰パターンを検出しているかを検知可能であり、
前記外縁検出手段は、前記検出センサが前記復帰パターンを最初に検出した後、前記検出エリアの一方の端部側から非検出状態に移行したときに前記外縁を検出する請求項１に記載の自動搬送システム。
【請求項３】
前記復帰パターンは、前記自律走行区間側に向かって末広がり状に拡がる略Ｖ字状をなすように復帰導線が敷設されたパターンである請求項１又は２に記載の自動搬送システム。
【請求項４】
前記自動搬送車は、自律航法による自律走行を可能にする自律航法手段を備えている請求項１〜３の何れか１項に記載の自動搬送システム。
【請求項５】
前記自動搬送車は、個別に駆動される２本１組の駆動輪が同軸に配置されていると共に当該２本１組の駆動輪の回転差に応じて旋回して操舵される駆動ユニットが前後方向の２箇所に配置されていると共に、
前記自律走行区間では、２基の駆動ユニットの操舵角が逆相で制御される請求項１〜４の何れか１項に記載の自動搬送システム。
【請求項６】
前記自律走行区間は、前記自動搬送車が前後を入れ替える反転動作を実行する区間である請求項１〜５の何れか１項に記載の自動搬送システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−８９０７７（Ｐ２０１２−８９０７７Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３７５８７（Ｐ２０１０−２３７５８７）
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（５９３０１８２０８）株式会社シンテックホズミ (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（５９３０１８２０８）株式会社シンテックホズミ (8)
【Ｆターム（参考）】
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