特許 7498348 走行車および自律走行方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-03

(45)【発行日】2024-06-11

(54)【発明の名称】走行車および自律走行方法

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/49 20240101AFI20240604BHJP

   G01C 21/04 20060101ALI20240604BHJP

   G05D 1/243 20240101ALI20240604BHJP

   G05D 1/244 20240101ALI20240604BHJP

   G05D 1/43 20240101ALI20240604BHJP

【ＦＩ】

G05D1/49

G01C21/04

G05D1/243

G05D1/244

G05D1/43

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023198166

(22)【出願日】2023-11-22

【審査請求日】2023-11-22

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000103426

【氏名又は名称】オークラ輸送機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092565

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100112449

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】井上 大輔

(72)【発明者】

【氏名】冨士井 純一

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－４９９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－１４５１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１７５１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６９８６３１４（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／００ － Ｇ０５Ｄ １／８７

Ｇ０１Ｃ ２１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

目標地点へ自律移動する走行車であって、
本体部と、
前記本体部に設置され、前記本体部を移動させる駆動部と、
前記本体部に設置され、前記本体部の外界を撮影する画像取得部と、
前記駆動部と前記画像取得部とが接続され、前記駆動部の駆動指令の出力と、前記画像取得部が取得した画像の画像処理とを実行する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記目標地点に対応して設置されたマーカに基づいて前記走行車を移動させる目標移動動作において、
前記走行車が前記目標地点から離れて位置する始動位置で、前記画像取得部が撮影した前記マーカの画像に対する画像処理を実行して前記走行車と前記マーカとの相対位置の関係を認識した後、前記相対位置の関係に基づいて前記走行車の走行方向が前記マーカの基準位置に向くように前記走行車をその場でスピン回転させた後、前記走行車の走行方向が前記マーカの基準位置を向いた状態で撮影した前記マーカの画像に対して画像処理を実行して前記マーカと前記走行車との相対姿勢の関係を認識し、
前記走行車の走行方向が前記マーカの基準位置を向いた状態での前記相対位置および前記相対姿勢に基づいて、前記始動位置から前記マーカの正面と前記走行車の走行方向が対向する位置まで前記走行車を移動させる走行軌道を生成する
ことを特徴とする走行車。

【請求項2】

前記制御装置は、
前記走行車の走行方向が前記マーカの基準位置を向いた後に、前記走行車を停止させた状態で、前記画像取得部に前記マーカを複数回撮影させて前記マーカの画像を複数枚取得し、複数の前記マーカの画像の夫々に対する画像処理により取得した複数の前記相対姿勢の情報の中央値から前記相対姿勢を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の走行車。

【請求項3】

前記制御装置は、
前記相対位置を、前記走行車を原点とした走行車座標系における前記マーカの位置の座標で認識し、
前記相対姿勢を、前記走行車の走行方向が前記マーカの基準位置を向いた状態での前記マーカの表示面に対する前記走行車の相対ヨー角で認識する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の走行車。

【請求項4】

本体部と、
前記本体部に設置され、前記本体部を移動させる駆動部と、
前記本体部に設置され、前記本体部の外界を撮影する画像取得部と、
前記駆動部と前記画像取得部とが接続され、前記駆動部の駆動指令の出力と、前記画像取得部が取得した画像内のマーカに対する画像処理とを実行する制御装置と
を備える走行車を、前記マーカに対応する目標地点へ移動させる自律走行方法であって、
前記制御装置により、
前記走行車が前記目標地点から離れて位置する始動位置で、前記走行車の前記画像取得部が撮影した前記マーカの画像から、前記走行車の直進方向をＸ軸、前記Ｘ軸に直交する方向をＹ軸とする走行車座標系における前記マーカのＸＹ座標を認識する第１マーカ認識ステップと、
前記走行車のＸ軸が前記マーカの基準位置に重なるまで前記駆動部により前記走行車をその場でスピン回転させる第１スピンステップと、
前記第１スピンステップ後に、前記画像取得部が取得した前記マーカの画像から前記マーカに対する前記走行車の相対ヨー角を認識する第２マーカ認識ステップと、
前記第１スピンステップ後の前記マーカのＸＹ座標と前記相対ヨー角とに基づき、前記マーカの表示面に直交し前記マーカの基準位置から延伸する仮想垂直線上で前記マーカから離れて位置する中間ポイントに前記走行車が乗り移るための走行軌道を生成する軌道生成ステップとを実行する
ことを特徴とする自律走行方法。

【請求項5】

前記軌道生成ステップでは、前記中間ポイントに前記走行車のＸ軸が重なる状態まで前記走行車をスピン回転させる第２スピンステップのスピン角度と、前記走行車を前記中間ポイントに到達するまで直進させる乗り移りステップの走行距離と、前記中間ポイントに到着した前記走行車をスピン回転させて前記マーカの基準位置に対向させる第３スピンステップのスピン角度とが生成される
ことを特徴とする請求項４記載の自律走行方法。

【請求項6】

前記走行車座標系の原点は、前記走行車のスピン回転の中心に位置し、
前記第１スピンステップ、前記第２スピンステップおよび前記第３スピンステップでのスピン角度は、前記原点を基準にした回転角度であり、
前記乗り移りステップでの走行距離は、前記原点が前記中間ポイントに重なるまでの距離である
ことを特徴とする請求項５記載の自律走行方法。

【請求項7】

前記軌道生成ステップに基づいて前記走行車を走行させるステップでは、前記マーカから認識される情報を使用せずに、生成された前記走行軌道の前記走行距離と前記スピン角度とに基づいて前記駆動部を駆動させる
ことを特徴とする請求項５記載の自律走行方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、目標地点へ自律移動する走行車、および目標地点へ自律移動する走行車を目標地点に到達させる自律走行方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば特許文献１に記載されているように、ロボットなどの走行車に設置されたカメラが目標地点に設置されたマーカを撮影することにより、マーカに対する走行車の相対位置・姿勢を認識し、認識した相対位置・姿勢から走行車の走行軌道を生成し、目標地点へ向けて走行車を接近走行させる技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１２１９２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のような技術では、自律移動する走行車が目標地点へ高い精度で到達することが求められている。

【0005】

本発明は、目標地点への自律移動の精度が向上した走行車および自律走行方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の走行車は、目標地点へ自律移動する走行車であって、本体部と、前記本体部に設置され、前記本体部を移動させる駆動部と、前記本体部に設置され、前記本体部の外界を撮影する画像取得部と、前記駆動部と前記画像取得部とが接続され、前記駆動部の駆動指令の出力と、前記画像取得部が取得した画像の画像処理とを実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記目標地点に対応して設置されたマーカに基づいて前記走行車を移動させる目標移動動作において、前記走行車が前記目標地点から離れて位置する始動位置で、前記画像取得部が撮影した前記マーカの画像に対する画像処理を実行して前記走行車と前記マーカとの相対位置の関係を認識した後、前記相対位置の関係に基づいて前記走行車の走行方向が前記マーカの基準位置に向くように前記走行車をその場でスピン回転させた後、前記走行車の走行方向が前記マーカの基準位置を向いた状態で撮影した前記マーカの画像に対して画像処理を実行して前記マーカと前記走行車との相対姿勢の関係を認識し、前記走行車の走行方向が前記マーカの基準位置を向いた状態での前記相対位置および前記相対姿勢に基づいて、前記始動位置から前記マーカの正面と前記走行車の走行方向が対向する位置まで前記走行車を移動させる走行軌道を生成する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、目標地点への自律移動の精度が向上した走行車および自律走行方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の走行車システムの一実施の形態を示し、（ａ）は走行車が給電ステーションから離れて位置する状態の側面図、（ｂ）は給電ステーションの正面図、（ｃ）は走行車が給電ステーションに接近した状態の側面図である。

【図2】同上給電ステーションに設置されるマーカの正面図である。

【図3】同上走行車システムのブロック図である。

【図4】同上走行車の給電ステーションへの目標移動動作を（ａ）～（ｈ）に示す説明図である。

【図5】同上走行車の給電ステーションへの目標移動動作の他の例を（ｃ）～（ｅ）に示す説明図である。

【図6】同上走行車の画像取得部によって撮影される画像を示し、（ａ）は走行車が給電ステーションから離れて位置する状態での撮影画像の説明図、（ｂ）は走行車が給電ステーションに接近した状態での撮影画像の説明図である。

【図7】同上走行車の給電ステーションへの目標移動動作において、走行車の原点がマーカの仮想垂直線上にないことが認識された場合の動作を（ａ）～（ｄ）に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一実施の形態を、図１ないし図５を参照して説明する。

【0010】

図１に走行車システム１０を示す。走行車システム１０は、設備内の床面１１上を目標地点へ自律移動する走行車１２を備える。

【0011】

走行車１２は、例えば搬送物を搭載し、またはカートラックや台車などの牽引物を牽引し、所定の搬送元から搬送先に搬送する無人搬送車などが含まれる。さらに、走行車システム１０は、走行車１２の目標地点として停止ステーション１３の１つである給電ステーション１４を備える。走行車システム１０には、複数の走行車１２と、複数箇所に設置される複数の給電ステーション１４とが含まれる。

【0012】

走行車１２は、本体部２０と、この本体部２０を移動させる一対の駆動輪２１および複数の従動輪２２とを備えている。走行車１２は、一方向を前進方向、反対の他方向を後退方向とし、この前進方向および後退方向に対して交差する左右方向の両側に２つの駆動輪２１が設置され、両側の駆動輪２１の前後方向に従動輪２２がそれぞれ設置されている。両側の駆動輪２１は前進方向および後退方向に個別に回転駆動でき、従動輪２２は移動方向の向きが自由に変化可能なキャスターなどで構成されている。両側の駆動輪２１の回転方向の組み合わせにより、走行車１２は前進移動、後退移動、カーブ移動、スピン回転（定位置での旋回）などの移動が可能となっている。

【0013】

走行車１２は、本体部２０の前進方向の前面２３（または後退方向の後面）の上方側に設置された受電パッド２４と、本体部２０の前面２３の下方側に設置された画像取得部２５とをさらに備えている。本体部２０の前面２３は、上下方向に同一面に形成されている。

【0014】

受電パッド２４は、例えば電磁誘導方式や電界結合方式などの非接触給電方式により電力を受電可能とする。受電パッド２４は、例えば電磁誘導方式に対応した受電コイルが内蔵されたパッド状に形成されている。

【0015】

画像取得部２５は、走行車１２の前方の外界を撮影するカメラであり、上下方向および左右方向における所定の視野２６（図５（ａ）および（ｂ）に視野２６に対応した撮影画像を示す）を有している。画像取得部２５は、視野２６における上下方向視野角αの範囲の下端部（下辺）付近が略水平方向に位置して、視野２６における上下方向視野角αの中心線２７が上方へ向くように、本体部２０に設置されている。

【0016】

また、給電ステーション１４は、走行車１２のバッテリの充電のために給電を行うものである。給電ステーション１４は、床面１１上に設置された筐体３０を備えている。筐体３０の正面側には、給電ステーション１４に移動した走行車１２の本体部２０の前面２３と対向する対向面３１が形成されている。この対向面３１の上方側には、給電ステーション１４に位置する本体部２０と近接対向する対向凸面３２が形成され、また、対向面３１の下方側には、本体部２０と対向しつつ対向凸面３２よりも本体部２０から離れる対向凹面３３が形成されている。

【0017】

給電ステーション１４は、対向凸面３２に設置された送電パッド３４と、対向凹面３３に設置されたマーカ（マーカ群）３５とをさらに備えている。

【0018】

送電パッド３４は、例えば電磁誘導方式や電界結合方式などの非接触給電方式により電力を送電可能とする。送電パッド３４は、例えば電磁誘導方式に対応した送電コイルが内蔵されたパッド状に形成されている。送電パッド３４と走行車１２の受電パッド２４とが所定の距離内で近接対向した非接触状態で、送電パッド３４から走行車１２の受電パッド２４に電力が送電される。

【0019】

マーカ３５は、図１および図２に示すように、例えばマーカ３５の表示面に図形、模様等が表示されたＡＲマーカであり、大サイズのマーカ３６と小サイズのマーカ３７とを有している。大サイズのマーカ３６が対向凹面３３の上方側に配置され、小サイズのマーカ３７が対向凹面３３の下方側に配置され、これらマーカ３６，３７が上下に並んで配置されている。筐体３０の正面側から見て、大サイズのマーカ３６および小サイズのマーカ３７はいずれも矩形に形成されており、大サイズのマーカ３６および小サイズのマーカ３７の中心が上下方向の同一軸線上に位置され、かつ、同一平面状に設けられている。さらに、大サイズのマーカ３６および小サイズのマーカ３７の中心と送電パッド３４の中心とが上下方向の同一軸線上に位置されている。大サイズのマーカ３６は一辺が例えば８０ｍｍの矩形、小サイズのマーカ３７は一辺が例えば３０ｍｍの矩形に形成されている。

【0020】

各マーカ３６，３７には、画像処理により認識可能なパターンが形成されている。撮影画像内の大サイズのマーカ３６および小サイズのマーカ３７を画像処理することにより、大サイズのマーカ３６および小サイズのマーカ３７と走行車１２との相対姿勢（水平方向における相対角度）の情報と、走行車１２との相対位置（水平方向におけるＸ軸方向とＹ軸方向の座標）の情報を取得することができる。走行車１２の相対位置は、図４に示すように、走行車１２の上面視で、走行車１２の中心（スピン回転（その場での旋回）の中心）である原点１２ａに対して、走行車１２の前方へ向けた直進方向をＸ軸方向、このＸ軸方向に対して交差する方向をＹ軸方向とした走行車座標系のＸＹ座標である。また、走行車１２の相対姿勢は、各マーカ３６，３７に対する走行車１２のＸ軸の傾き角度（原点１２ａを通る垂直軸（Ｚ軸）の回転角度であって相対ヨー角）によって示される。なお、原点１２ａは、言い換えれば一対の駆動輪２１の間の中心位置を通り床面に対して垂直な垂直方向軸（Ｚ軸）上に設定されており、平面座標系の第１基準軸がＸ軸および第２基準軸がＹ軸である。

【0021】

続いて、走行車１２の画像取得部２５の視野２６と給電ステーション１４の各マーカ３６，３７との関係について説明する。画像取得部２５は、小サイズのマーカ３７の下端部が視野２６内における上下方向視野角αの下端部付近に位置して、視野２６における上下方向視野角αの中心線２７が上方を向く関係になるように走行車１２に設置されている。さらに、目標地点である給電ステーション１４に走行車１２が位置する状態で、画像取得部２５の視野２６内に小サイズのマーカ３７の全体が含まれ、大サイズのマーカ３６の一部または全部が含まれない関係を有している。また、目標地点である給電ステーション１４に走行車１２が位置し、停止ステーション１４の対向凸面３２に走行車１２の本体部２０が近接対向した状態で、対向凹部３３の小サイズのマーカ３７は画像取得部２５の最短撮影距離よりも遠くに位置し、小サイズのマーカ３７を画像取得部２５で撮影可能（ピントが合う）とする関係を有している。

【0022】

次に、図３に走行車システム１０のブロック図を示す。走行車システム１０は、走行車１２と、給電ステーション１４と、管理装置である管理端末４０となどを備える。走行車１２と管理端末４０とは無線通信によって通信可能とし、給電ステーション１４と管理端末４０とは有線通信または無線通信によって通信可能とする。

【0023】

走行車１２は、駆動部４１と、外界センサ部４２と、内界センサ部４３と、受電システム４４と、バッテリ４５と、制御装置４６とを備える。

【0024】

駆動部４１には、２つの駆動輪２１を個別に回転駆動する２つのモータが含まれる。

【0025】

外界センサ部４２には、カメラである画像取得部２５が含まれる他、移動方向に存在する障害物を検知したり対象物との距離の検知する光センサや超音波センサなどが含まれる。

【0026】

内界センサ部４３は、各駆動輪２１の回転量を検知するエンコーダ、走行車１２に設置される加速度センサおよび角速度センサなどにより、走行車１２の移動方向および移動量などを取得する。

【0027】

受電システム４４は、バッテリ４５の充電に関わる受電側機器であり、受電パッド２４と、受電ユニット４７とを備えている。受電パッド２４は、送電パット３４から非接触で送電される電力を受電する。受電ユニット４７は、受電パッド２４で受電した電力を所定の充電電力に変換してバッテリ４５を充電する。

【0028】

バッテリ４５は、走行車１２の電力源であり、走行車１２が備える各電気機器に給電する。

【0029】

制御装置４６は、走行車１２を制御するもので、駆動制御部４８と、画像処理部４９と、オドメトリ部５０と、受電制御部５１とを備えている。駆動制御部４８は、駆動部４１の各モータを制御し、すなわち走行車１２の移動を制御する。画像処理部４９は、マーカ３６，３７を撮影した画像に対する画像処理を実行して、マーカ３６，３７に対する走行車１２の相対位置および相対姿勢を認識する。オドメトリ部５０は、内界センサ部４３の情報に基づいて走行車１２の移動量を算出して走行車１２の自己位置および姿勢を推定する。受電制御部５１は、受電システム４４によるバッテリ４５の充電を制御する。

【0030】

そして、制御装置４６は、駆動部４１と画像取得部２５に接続され、駆動部４１の駆動指令の出力と、画像取得部２５が取得した画像の画像処理とを実行する。さらに、制御装置４６は、目標地点である給電ステーション１４に設置された大サイズのマーカ３６と小サイズのマーカ３７に基づいて走行車１２を移動させる目標移動動作において、目標地点から離れて位置する走行車１２の画像取得部２５が大サイズ３６のマーカと小サイズのマーカ３７を撮影した画像に対する画像処理を実行して、大サイズのマーカ３６に対する走行車１２の相対姿勢を認識し、かつ、小サイズのマーカ３７に対する走行車１２の相対位置を認識し、認識した走行車１２の相対姿勢および相対位置から目標地点へ移動する走行軌道を生成する。制御装置４６は、走行軌道に沿って走行車１２が移動するように駆動部４１を駆動させ、走行車１２が目標地点に接近した状態で、小サイズのマーカ３７の撮影画像に対する画像処理を実行して、走行車１２の相対位置および相対姿勢を小サイズのマーカ３７に基づいて認識する。この際、走行車１２の目標地点への移動途中で、走行車１２の相対姿勢の認識を大サイズのマーカ３６から小サイズのマーカ３７に基づいて認識するように認識対象のマーカを変更する。

【0031】

また、給電ステーション１４は、送電システム５３と、マーカ３５とを備えている。送電システム５３は、バッテリ４５の充電に関わる送電側機器であり、送電パッド３４と、送電ユニット５４とを備えている。送電パッド３４は、受電パッド２４へ非接触で電力を送電する。送電ユニット５４は、電力を変換して送電パッド３４から送電させる。マーカ３５は、大サイズのマーカ３６と小サイズのマーカ３７とを備えている。

【0032】

また、管理端末４０は、作業管理部５６と、マップ管理部５７と、走行車管理部５８と、給電ステーション管理部５９とを備えている。作業管理部５６は、走行車１２の作業情報および作業進捗情報、走行車１２への作業割り当てなどを管理する。マップ管理部５７は、設備内のフロアにおける各機器の配置を座標情報として管理する。走行車管理部５８は、走行車１２の作業状況およびバッテリ４５に蓄電されている電力残量などの状態を管理し、走行車１２に対する作業指示においては移動すべき目標地点のマップ座標を通知する。給電ステーション管理部５９は、給電ステーション１４の稼働状態を管理する。

【0033】

次に、走行車システム１０の動作を説明する。

【0034】

管理端末４０は作業対象の走行車１２に対して作業を割り当て、作業を割り当てられた走行車１２は搬送物の搬送などの作業を実行する。

【0035】

管理端末４０は、各走行車１２のバッテリ４５に蓄電されている電力の残量を監視し、バッテリ４５の電力の残量が基準値を下回った走行車１２を検出すると、その走行車１２を要充電対象として作業対象から外し、空いている給電ステーション１４を予約する。

【0036】

管理端末４０は、要充電対象の走行車１２に対して予約した給電ステーション１４への移動を指示する。

【0037】

管理端末４０から指示を受けた要充電対象の走行車１２は、目標地点である給電ステーション１４への目標移動動作を実行する。この目標移動動作では、給電ステーション１４への移動中に給電ステーション１４から少し離れた位置（例えば約１ｍ手前）を経由ポイントＰ１（図４（ａ）参照）として一時停車し、給電ステーション１４のマーカ３６，３７を探索した後、給電ステーション１４のマーカ３６，３７へ接近移動動作する。なお、経由ポイントＰ１は、走行車１２が目標位置への自律移動の目標移動動作の最終工程である位置決め動作を開始する始動位置である。

【0038】

図４（ａ）に示すように、走行車１２は、給電ステーション１４へ向かう途中の経由ポイントＰ１にて一時停止し、画像取得部２５によって撮影される撮影画像を画像処理し、マーカ３６，３７を検索する。マーカ３６，３７を確認したら、小サイズのマーカ３７（大サイズのマーカ３６でもよい）から、走行車１２の原点１２ａに対する小サイズのマーカ３７のＸＹ座標を取得する。なお、この工程を第１マーカ置認識ステップと呼ぶ。

【0039】

図４（ｂ）に示すように、走行車１２の前面２３を給電ステーション１４のマーカ３６，３７に向けて、走行車１２の原点１２ａから前方へ延びるＸ軸とマーカ３６，３７の基準位置としての左右方向の中心とが重なるように、経由ポイントＰ１において走行車１２をスピン回転（その場での旋回）させて走行方向をマーカ３６，３７の中心に向ける。なお、この工程を第１スピンステップと呼ぶ。

【0040】

走行車１２の画像取得部２５によって撮影される撮影画像を画像処理して、大サイズのマーカ３６に対する走行車１２の相対姿勢を認識する。この相対姿勢は、走行車の相対ヨー角で示され、大サイズのマーカ３６の面の中心に対して垂直な仮想垂直線６１と走行車１２の前方へ延びるＸ軸方向とのなす角度θとしても認識可能である。さらに、走行車１２の画像取得部２５によって撮影される撮影画像を処理して、小サイズのマーカ３７に対する走行車１２の相対位置を認識する。この相対位置は、小サイズのマーカ３７に対する走行車１２のＸＹ座標であり、Ｙ座標の値は０になる。なお、この工程を第２マーカ認識ステップと呼ぶ。また、走行車１２の相対位置の認識は、走行車１２のスピン回転の終了後に改めて小サイズのマーカ３７から認識して相対位置を更新してもよいし、小サイズのマーカ３７から相対位置を認識し続けながら走行車１２をスピン回転させて相対位置を更新し続けるようにしてもよい。

【0041】

この際、経由ポイントＰ１に位置する走行車１２が給電ステーション１４から少し離れた位置にあるため、走行車１２の画像取得部２５によって撮影される撮影画像の小サイズのマーカ３７からは、相対位置については認識することが可能であるが、相対姿勢（角度θ）については小サイズのマーカ３７の傾きなどから認識するために、撮影画像における小サイズのマーカ３７が小さすぎて認識精度が悪い場合がある。一方、走行車１２の画像取得部２５によって撮影される撮影画像から認識される大サイズのマーカ３６からは、撮影画像における小サイズのマーカ３７に比べて大きく、大サイズのマーカ３６の傾きなどから相対姿勢（角度θ）を高精度に認識することができる。

【0042】

給電ステーション１４のマーカ３６，３７に対する相対姿勢および相対装置を認識した走行車１２は、経由ポイントＰ１から給電ステーション１４のマーカ３６，３７の正面に回り込んで接近移動する走行軌道を生成し、走行軌道に沿って移動する。

【0043】

走行軌道には、マーカ３６，３７の表示面に垂直な線であって、表示面の中心から延伸する仮想垂直線６１上に設定される中間ポイントＰ２に走行車１２の原点１２ａを移動させる第１の走行軌道と、中間ポイントＰ２から給電ステーション１４のマーカ３６，３７へ向けて走行車１２が移動する第２の走行軌道とが含まれる。なお、走行軌道は走行車１２の直進走行とスピン回転が組み合わされた走行車１２の一連の動作であり、マーカ３５と走行車１２の傾き角とマーカ３５と走行車１２の距離（Ｘ座標）から中間ポイントＰ２に到着するまでの走行車１２のスピン角度および走行距離（直線距離）が算出される。そして、大サイズのマーカ３６に対する走行車１２の傾き角度（相対ヨー角）と小サイズのマーカ３７のＸＹ座標に基づいて仮想垂直線６１へ走行車１２が乗り移ってマーカ３５の正面に回り込む走行車の１２の走行軌道が生成される。なお、この工程を軌道生成ステップと呼ぶ。

【0044】

仮想垂直線６１上に設定される中間ポイントＰ２は、走行車１２の原点１２ａから延びる仮想線が仮想垂直線６１に直角に交わる点である。あるいは、走行車１２の原点１２ａから延びる仮想線が仮想垂直線６１に直角に交わる点よりも、給電ステーション１４のマーカ３６，３７に近い点でもよく、また、走行車１２の原点１２ａが経由ポイントＰ１から中間ポイントＰ２に乗り移ることができればよく、また、走行車１２の原点１２ａが経由ポイントＰ１から中間ポイントＰ２に乗り移ることができればよい。

【0045】

そして、図４（ｂ）における第２マーカ認識ステップでは、マーカ３５の方向を向いた走行車１２を所定時間一時停止させて、画像取得部２５にマーカ３５を複数回撮影させる。そして、複数のマーカ撮影画像からマーカ３５に対する走行車１２の相対角度を取得する。軌道生成の基となる相対角度には、複数の撮影画像のマーカ３５から取得した相対角度の中央値が使用され、これにより位置決め走行の精度を向上させている。

【0046】

図４（ｃ）～（ｈ）に目標地点である給電ステーション１４への走行軌道に沿った走行車１２の目標移動動作を示す。図４（ｃ）に示すように、走行車１２が中間ポイントＰ２へ向けてスピン回転して走行車１２の走行方向が中間ポイントＰ２に向いた後に前進する。図４（ｄ）に示すように、走行車１２の原点１２ａが仮想垂直線６１上の中間ポイントＰ２に到達したら走行車１２は一時停止する。なお、図４（ｃ）の工程を第２スピンステップと呼び、図４（ｄ）の工程を乗り移りステップと呼ぶ。

【0047】

図４（ｅ）に示すように、走行車１２の前面２３が給電ステーション１４のマーカ３６，３７に正対するように、走行車１２がスピン回転して、走行車１２の走行方向をマーカ３６，３７に正対させる。走行車１２が給電ステーション１４の各マーカ３６，３７に正対することで、走行車１２の画像取得部２５によって撮影される撮影画像を画像処理して、大サイズのマーカ３６から相対姿勢を認識し、小サイズのマーカ３７から相対位置を認識する。なお、図４（ｅ）の工程を第３スピンステップと呼ぶ。

【0048】

ここで、経由ポイントＰ１から中間ポイントＰ２に移動する際には、図４（ｃ）～（ｄ）に代えて、図５（ｃ）～（ｄ）のように、走行車１２の走行方向が仮想垂直線６１に対して所定角度を向くようにスピン回転させ、仮想垂直線６１に対して斜め方向に移動させ、その後、図４（ｅ）のように所定角分だけスピン回転させて走行方向を変更してもよい。

【0049】

また、図４（ｃ）～（ｅ）および図５（ｃ）～（ｄ）の工程においては、画像取得部２５の視野からマーカ３６，３７が外れることもあり、生成された軌道に沿って内界センサ４３のオドメトリの情報に基づいて走行することができる。なお、図４（ｃ）～（ｅ）の工程においては、マーカ３６，３７からの相対位置、相対姿勢の情報を用いずに、生成された走行軌道の走行距離とスピン角度とに基づいて走行車１２を走行させることもできる。

【0050】

また、走行車１２は給電ステーション１４から離れた位置にあるため、画像取得部２５の視野２６内に大サイズのマーカ３６と小サイズのマーカ３７の両方が含まれる。このときの画像取得部２５によって撮影される撮影画像を図６（ａ）に示す。画像取得部２５の視野２６に対応した撮影画像の枠内に大サイズのマーカ３６と小サイズのマーカ３７の両方が含まれ、この撮影画像から大サイズのマーカ３６と小サイズのマーカ３７が認識される。

【0051】

続いて、図４（ｆ）および図１（ａ）に示すように、給電ステーション１４のマーカ３６，３７に正対した走行車１２は、給電ステーション１４のマーカ３６，３７へ向かって接近するように前進する。この際、走行車１２は、画像取得部２５によって撮影される撮影画像を画像処理して、大サイズのマーカ３６から認識される相対姿勢と、小サイズのマーカ３７から認識される相対位置とを確認しながら前進する。大サイズのマーカ３６に対する相対姿勢にずれがある場合には、両側の駆動輪２１の回転を個別に制御して大サイズのマーカ３６に対する走行車１２の相対姿勢を修正しながら前進する。

【0052】

図４（ｇ）および図１（ｃ）に示すように、走行車１２が給電ステーション１４のマーカ３６，３７に接近してくと、画像取得部２５の視野２６内に、小サイズのマーカ３７の全体が含まれるが、大サイズのマーカ３６の上部側の一部が含まれなくなる。このときの画像取得部２５によって撮影される撮影画像を図６（ｂ）に示す。画像取得部２５の視野２６に対応した撮影画像の枠内に、小サイズのマーカ３７の全体が含まれるが、大サイズのマーカ３６の上部側の一部が含まれなくなり、この撮影画像から大サイズのマーカ３６は認識されず、小サイズのマーカ３７のみが認識される。

【0053】

そのため、走行車１２は、直前まで大サイズのマーカ３６に対して相対姿勢を認識して給電ステーション１４のマーカ３６，３７に接近移動していたが、大サイズのマーカ３６が認識されなくなった後は、小サイズのマーカ３７から相対姿勢を認識して給電ステーション１４のマーカ３６，３７に接近移動する。なお、マーカ３６，３７の両方から相対姿勢の情報を同時に取得しておき、大サイズのマーカ３６が画像取得部２５の視野からはみ出て認識できなくなった際に、小サイズのマーカ３７から取得していた相対姿勢の情報を正とするように、大サイズのマーカ３７から取得していた相対姿勢の情報に上書きすることにより、マーカ３６，３７間で認識対象が乗り移る場合も、認識対象のマーカ３６，３７を変更することに含まれる。

【0054】

このとき、走行車１２が給電ステーション１４のマーカ３６，３７に接近し、画像取得部２５で撮影される撮影画像における小サイズのマーカ３７が大きいため、小サイズのマーカ３７からでも相対姿勢を高精度に認識することができる。

【0055】

その後、走行車１２は、小サイズのマーカ３７に対する相対位置から、目標地点である給電ステーション１４に到達したことを判断すると、移動を停止する。小サイズのマーカ３７に対する走行車１２の相対位置および相対姿勢が正常であれば、走行車１２の受電パッド２４と給電ステーション１４の送電パッド３４とが所定の間隔で正対したと判断して、給電ステーション１４の送電パッド３４が走行車１２の受電パッド２４に電力を送電し、走行車１２のバッテリ４５の充電を開始する。なお、図４（ｅ）～（ｈ）の工程を接近走行ステップと呼ぶ。

【0056】

なお、図４（ｅ）～（ｈ）の間で走行車１２の原点１２ａが仮想垂直線６１上に位置せず、横にずれていることが認識された場合は、図７（ａ）～（ｄ）のように走行車１２を小サイズのマーカ３７に対して横向きに回転させた後、仮想垂直線６１に走行車１２の原点１２ａが乗り移るまで前進させ、その後、走行車１２を小サイズのマーカ３７と正対するまで回転させるようにすることができる。

【0057】

また、小サイズのマーカ３７に対する走行車１２の相対位置および相対姿勢に異常があれば、走行車１２は、所定の後退位置まで一旦後退した後、走行車１２の目標地点である給電ステーション１４へ向けた目標移動動作を再度実行する。

【0058】

このように、マーカ３５の座標認識ステップとマーカ３５に対する角度認識ステップでマーカ３５に対する走行車１２の相対位置の座標と相対姿勢の傾き角度（相対ヨー角）を認識し、この相対位置の座標と相対姿勢の傾き角度とに基づいて、走行車１２の走行軌道を生成することにより走行精度を向上させることができる。さらに、走行軌道をスピン回転と直進走行の動作で生成することができ、走行車１２の回り込み動作中にマーカ３５が画像取得部２５の視野から外れても走行可能であり、加えてカーブ軌道で走行させるよりもオドメトリ等の内界情報の信頼性を確保することができ、走行車１２の走行精度が向上する。

【0059】

また、走行車１２の走行軌道がスピン回転と直進走行から構成されるため、走行軌道にカーブ走行が含まれる場合よりも走行軌道をコンパクトにでき、経由ポイントＰ１をマーカ３５に接近した位置に設定することができる。これにより、目標位置付近に設置されたマーカ３５のサイズを小さくしたとしても、走行車１２がマーカ３５に接近した状態から位置決めのための動作が開始できるため、画像取得部２５の視野内に一定以上の大きさでマーカ３５を撮影することができ、マーカ３５の設置の自由度が向上する。

【0060】

さらに、走行車１２のＸ軸方向がマーカ３５の基準位置に重なるように走行車１２をスピン回転させてから走行車１２のマーカ３５に対する相対ヨー角を認識しているため、相対ヨー角の信頼性が高くなり、さらに複数のマーカ３５の画像から取得した相対ヨー角の中央値を使用して相対ヨー角の認識精度を向上させているため、結果として相対ヨー角を使用して生成された軌道の精度も向上する。

【0061】

なお、停止ステーション１３は、給電ステーション１４に限らず、走行車１２に搭載する搬送物を受け取ったり走行車１２に牽引物を連結する搬送元のステーション、走行車１２から搬送物を取り出したり走行車１２から牽引物を外す搬送先のステーションなどでもよい。

【0062】

以上、本発明の実施の形態およびその変形例について説明したが、種々の構成の組み合わせ、一部の省略、置き換えおよび変更も可能である。

【符号の説明】

【0063】

１２ 走行車
２０ 本体部
２５ 画像取得部
３５ マーカ
４１ 駆動部
４６ 制御装置
６１ 仮想垂直線
Ｐ１ 経由ポイント（始動位置）
Ｐ２ 中間ポイント

【要約】

【課題】目標地点への自律移動の精度が向上した走行車を提供する。
【解決手段】走行車１２が目標地点から離れて位置する始動位置で、画像取得部が撮影したマーカ３５の画像に対する画像処理を実行して走行車１２とマーカ３５との相対位置の関係を認識する。相対位置の関係に基づいて走行車１２の走行方向がマーカ３５の基準位置に向くように走行車１２をその場でスピン回転をする。走行車１２の走行方向がマーカ３５の基準位置を向いた状態で撮影したマーカ３５の画像に対して画像処理を実行してマーカ３５と走行車１２との相対姿勢の関係を認識する。走行車１２の走行方向がマーカ３５の基準位置を向いた状態での相対位置および相対姿勢に基づいて、始動位置からマーカ３５の正面と走行車１２の走行方向が対向する位置まで走行車を移動させる走行軌道を生成する。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】