ステレオカメラによる無人搬送車の自動走行制御法の検討

摘要

自動車, 電子・電気, 飲食・飲料および医薬品産業などの生産工程での運搬において, 効率化などの要求から自動で運搬物を目的地まで運搬する無人搬送車(Automatic GuidedVehicle:AGV) が稼働している(1). 近年では, これらの産業以外でも物流・倉庫や小売業向けの需要拡大が期待されている(2). 一方製造現場からは, 多品種少量・変量生産におけるレイアウト変更への柔軟な対応などの要求もある. しかし, 現状のAGV 誘導は磁気誘導方式をはじめとしたガイドラインを予め敷設し, 追従する方法が最も幅広く採用されている. この方式は導入コストが低く安定性が高い一方,経路変更を柔軟に行うことが困難という問題がある. また,人や障害物が走行経路上に侵入した場合, AGV はこれらが経路上から移動するまで停止して人の移動や障害物の除去を待機する必要がある. そのため, 近年では予めガイドラインを敷設しないAGV の走行制御法の研究が進められている(3). 例えば, 測域センサを利用し生成した地図情報から人物を追従する制御方法がEui-Jung 氏らによって提案されている(4). この方法はレーザレンジファインダーを用いた2D周囲環境地図の生成と人物検出を同時に行い, 生成した周囲環境地図に従って追従目標である人間を追従するようなロボットの制御を行っている. しかし, レーザーレンジファインダーの特性上センサと同じ高さの空間情報を2D 地図に変換するため, センサの上下に存在するものは検出ができない. 荷物運搬を行うAGV は上部に荷物棚などを直接結合して運ぶなどの作業を行うため, 車体が低い構造となっている. AGV の上部にセンサを設置すると荷物棚などの結合の阻害になるため, センサの設置位置が低位置に制限される. そのため, この方法では床面近くの平面に存在する物体しか検出できないため, 荷物棚と衝突する位置に存在する障害物の検出が困難であり, 実際の環境におけるAGV への応用が困難である. そこで, 上下異なる幅を同時に推定できるセンサとしてステレオカメラを利用し, 上下の空間領域認識問題の解決の検討が石塚氏らにより行われている(5).この方法は, マーカとステレオカメラを併用し, マーカを利用して特徴点を出力させ, この情報に基づく誘導法であり,障害物の幅が上下で異なる空間でも障害物間幅の通過に成功している. しかしこの方法は, 通過可能な空間をステレオ画像上の輝度に基づいて決定し, 出力となる特徴点を利用して各車輪を制御している. そのためステレオカメラの有効性が生かされていないという欠点がある. そこで, 本研究では障害物までの距離と幅の情報を用いて障害物回避を行うことを目的としている. 障害物までの距離と障害物が存在しない領域の距離の値の差を利用し, 値が大きい領域を経路として認識する方法を検討した(6). しかし, この方法では障害物が存在しない場合距離差がないため, 特徴点が得られない問題が発生した. そこで, 床面の情報を利用した特徴点決定法を提案している. さらに決定した特徴点と目標点との差を利用した車輪回転数の制御法を示している.