自动搬运车导引系统及自动搬运车导引方法

摘要

一种自动搬运车导引系统及自动搬运车导引方法。自动搬运车导引系统包括轨道系统、自动搬运车、影像捕获设备及运算单元。轨道系统用以导引自动搬运车，自动搬运车适用于在轨道系统上被导引而移动以及脱离轨道系统而在一无轨道区移动。影像捕获设备撷取无轨道区相关影像，该无轨道区相关影像至少包括该无轨道区的影像。运算单元判断自动搬运车是否脱离轨道系统，以及运算自动搬运车于无轨道区的位置信息。当自动搬运车脱离轨道系统时，由运算单元根据无轨道区相关影像导引自动搬运车。

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动搬运车导引系统及自动搬运车导引方法。

背景技术

随着产业自动化的生产需求，工厂内运送物料的自动搬运车(Automation  Guided Vehicle，AGV)其市场日益剧增。传统自动搬运车多采用轨道式路线布 置作为导引系统。自动搬运车则依程序设定沿着轨道运行至各工作站。然而， 实体轨道变动不易，路线规划弹性较低。此外，各工作站的路线独立，无法直 接转运。自动搬运车也有发展所谓雷射导引式，其运转可不需轨道导引，通过 环境的反射标签定位导航。但此系统成本昂贵，导航系统容易受外在环境变动 影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动搬运车导引系统及自动搬运车导引方法。

根据本发明，提出一种自动搬运车导引系统。自动搬运车导引系统包括轨 道系统、自动搬运车、影像捕获设备及运算单元。轨道系统用以导引自动搬运 车，自动搬运车适用于在轨道系统上被导引而移动以及脱离轨道系统而在一无 轨道区移动。影像捕获设备撷取无轨道区相关影像。运算单元判断自动搬运车 是否脱离轨道系统以及运算自动搬运车于无轨道区的位置信息。当自动搬运车 脱离轨道系统时，由运算单元根据无轨道区相关影像导引自动搬运车。

根据本发明，提出一种自动搬运车导引方法。自动搬运车适用于在轨道系 统上被导引而移动以及脱离轨道系统而在一无轨道区移动，自动搬运车导引方 法包括：撷取无轨道区相关影像，该无轨道区相关影像至少包括该无轨道区的 影像；判断自动搬运车是否脱离轨道系统；自动搬运车未脱离轨道系统时，由 轨道系统导引自动搬运车；以及自动搬运车脱离轨道系统时，根据无轨道区相 关影像导引自动搬运车。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的 限定。

附图说明

图1绘示为一种自动搬运车导引系统的示意图；

图2绘示为一种无轨道区的俯视示意图；

图3绘示为一种自动搬运车导引方法的流程图；

图4绘示为运算单元根据最小切入角度进行最短路径规划的示意图；

图5绘示为运算单元根据轨道端点及圆形进行路径规划的示意图；

图6绘示为运算单元根据轨道端点及椭圆进行路径规划的示意图；

图7绘示为无线射频识别标签相邻设置于工作站的示意图。

其中，附图标记

1：自动搬运车导引系统

5：圆形

6：椭圆

11：轨道系统

12a、12b：自动搬运车

11a’、11b’、11c’、11d’、11e’、11f’、11g’：无线射频识别标签

12a’、12b’：图示标签

13：影像捕获设备

14：运算单元

15：操控界面

16：无轨道区

17e、17f、17g：工作站

18a、18b：无线射频识别标签读取装置

19a、19b：无线通信模块

21～23：步骤

AA’、BB’、CC’、DD’：轨道分支

A’、B’、C’、D’：轨道端点

b’：切点

H：相交点

L1、L2、L3、L4：直线

O’：椭圆圆心

θ(t)：夹角信息

θmin：最小切入角度

θ1：朝向角

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

请同时参照图1、图2及图3，图1绘示为一种自动搬运车导引系统的示 意图，图2绘示为一种无轨道区的俯视示意图，图3绘示为一种自动搬运车导 引方法的流程图。自动搬运车导引系统1包括轨道系统11、自动搬运车12a、 影像捕获设备13、运算单元14及操控界面15。轨道系统11导引自动搬运车 12a，自动搬运车12a适用于在轨道系统11上被导引而移动以及脱离轨道系统 11而在无轨道区16移动。影像捕获设备13撷取无轨道区相关影像。无轨道 区相关影像至少包括无轨道区16的影像，此外，无轨道区相关影像也可进一 步包括与无轨道区16相邻的部分轨道或端点的影像。操控界面15是经运算单 元14设定自动搬运车12a的工作排程或目的地位置。运算单元14运算自动搬 运车12a于无轨道区16的位置信息。自动搬运车导引方法能应用于自动搬运 车导引系统1且包括如下步骤：

首先如步骤21所示，运算单元14判断自动搬运车12a是否脱离轨道系统 11。当自动搬运车12a未脱离轨道系统11时，则执行步骤22。如步骤22所 示，由轨道系统11导引自动搬运车12a。相反地，当自动搬运车12a脱离该 轨道系统时，则执行步骤23。如步骤23所示，由运算单元14根据无轨道区 相关影像导引自动搬运车12a。

虽然前述说明以自动搬运车12a为例说明，然实施方式并不局限于此，可 视实际应用予以调整自动搬运车个数。举例来说，自动搬运车导引系统1可还 包括自动搬运车12b，自动搬运车12b的导引方式可如同自动搬运车12a。需 特别说明的是，当自动搬运车12a及自动搬运车12b脱离轨道系统11进入无 轨道区16后，是改由运算单元14根据无轨道区相关影像导引自动搬运车12a 及自动搬运车12b。运算单元14能根据无轨道区相关影像适当地进行自动搬 运车12a及自动搬运车12b于无轨道区16的路径规划以防止自动搬运车12a 及自动搬运车12b发生碰撞。

请再参照图1，自动搬运车导引系统1可至少包括图示标签12a’及图示标 签12b’，图示标签12a’及图示标签12b’分别设置于自动搬运车12a及自动搬 运车12b。运算单元根据图示标签12a’及图示标签12b’识别自动搬运车12a及 自动搬运车12b的身分与位置信息。然实施方式并不局限于此，运算单元14 也能根据无轨道区相关影像及影像识别技术来识别自动搬运车12a及自动搬 运车12b。

请再参照图1，进一步来说，轨道系统11包括轨道分支AA’、轨道分支 BB’、轨道分支CC’及轨道分支DD’。轨道分支AA’、轨道分支BB’、轨道分 支CC’及轨道分支DD’分别包括轨道端点A’、轨道端点B’、轨道端点C’及轨 道端点D’。当自动搬运车12a由轨道端点A’进入无轨道区16且自动搬运车 12a的目的地位置为轨道端点B’。运算单元14根据无轨道区相关影像及目的 地位置进行自动搬运车12a于无轨道区16的路径规划及定位比对直到自动搬 运车由轨道端点A’到达轨道端点B’。

请再同时参照图1及图2，自动搬运车导引系统1可还包括无线射频识别 (Radio Frequency Identification，RFID)标签11a’、无线射频识别标签11b’、 无线射频识别标签11c’及无线射频识别标签11d’、无线射频识别标签读取装置 18a、无线射频识别标签读取装置18b、无线通信模块19a及无线通信模块19b。 无线通信模块19a及无线通信模块19b分别设置于自动搬运车12a及自动搬运 车12b，且自动搬运车12a及自动搬运车12b分别经无线通信模块19a及无线 通信模块19b传送信号给运算单元14。无线射频识别标签读取装置18a及无 线射频识别标签读取装置18b分别设置于自动搬运车12a及自动搬运车12b， 无线射频识别标签读取装置18a及无线射频识别标签读取装置18b读取无线射 频识别标签11a’、无线射频识别标签11b’、无线射频识别标签11c’或无线射 频识别标签11d’以作为运算单元14导引自动搬运车12a及自动搬运车12b机 制的触发。无线射频识别标签11a’、无线射频识别标签11b’、无线射频识别标 签11c’及无线射频识别标签11d’分别设置于轨道端点A’、轨道端点B’、轨道 端点C’及轨道端点D’。

在轨道系统11导引自动搬运车12a的过程中，若自动搬运车12a的无线 射频识别标签读取装置18a读取到任一无线射频识别标签11a’、无线射频识别 标签11b’、无线射频识别标签11c’或无线射频识别标签11d’时，自动搬运车 12a将通过无线通信模块19a传送信号予运算单元14，运算单元14判断自动 搬运车12a是否脱离轨道系统11。此动作为即将脱离轨道系统的信号通知， 并同时启动运算单元14执行无轨道区相关影像导引模式。运算单元14执行无 轨道区相关影像导引模式时，自动搬运车12a不再通过轨道系统11导引。

相反地，在运算单元14根据无轨道区相关影像导引自动搬运车12a的过 程中，若自动搬运车12a的无线射频识别标签读取装置18a读取到无线射频识 别标签11a’、无线射频识别标签11b’、无线射频识别标签11c’或无线射频识 别标签11d’其中之一时，自动搬运车12a将通过无线通信模块19a传送信号予 运算单元14。此动作为即将进入轨道系统的信号通知，并同时改由轨道系统 11导引自动搬运车12a。

相似地，在轨道系统11导引自动搬运车12b的过程中，若自动搬运车12b 的无线射频识别标签读取装置18b读取到无线射频识别标签11a’、无线射频识 别标签11b’、无线射频识别标签11c’或无线射频识别标签11d’其中之一时， 自动搬运车12a将通过无线通信模块19b传送信号予运算单元14，运算单元 14判断自动搬运车12a是否脱离轨道系统11。此动作为即将脱离轨道系统的 信号通知，并同时启动运算单元14执行无轨道区相关影像导引模式。运算单 元14执行无轨道区相关影像导引模式时，自动搬运车12b不再通过轨道系统 11导引。

相反地，在运算单元14根据无轨道区相关影像导引自动搬运车12b的过 程中，若自动搬运车12b的无线射频识别标签读取装置18b读取到无线射频识 别标签11a’、无线射频识别标签11b’、无线射频识别标签11c’或无线射频识 别标签11d’其中之一时，自动搬运车12b将通过无线通信模块19b传送信号予 运算单元14。此动作为即将进入轨道系统的信号通知，并同时改由轨道系统 11导引自动搬运车12b。

上述自动搬运车12a触发脱离轨道系统11的方式并不局限于利用无线射 频识别标签的技术。举例来说，可以采用光电近接开关、磁感应式、机械触发 式等识别标签。此外运算单元14能应用影像辨识技术判断自动搬运车12a是 否脱离轨道系统11。在一实施例中，无轨道区相关影像仅包括无轨道区16的 影像，而未包括与无轨道区16相邻的部分轨道的影像；当无轨道区相关影像 显示自动搬运车12a时，运算单元14辨识出自动搬运车12a进入无轨道区即 判定自动搬运车12a脱离轨道系统11。

自动搬运车12a于无轨道区16的路径规划可以有多种不同的实现方式， 后续将举数例说明。举例来说，当自动搬运车12a由轨道端点A’进入无轨道 区16且自动搬运车12a的目的地位置为轨道端点B’。运算单元14根据无轨 道区相关影像视觉计算自动搬运车12a与轨道端点B’的相对位置信息，并根 据无轨道区相关影像视觉计算自动搬运车12a’与轨道分支BB’的夹角信息 θ(t)。运算单元14根据相对位置信息及夹角信息θ(t)进行路径规划。由于影像 捕获设备13能连续地撷取无轨道区相关影像视觉，因此运算单元14能实时地 修正相对位置信息及夹角信息θ(t)，以进行适当的路径规划。

请同时参照图1、图3及图4，图4绘示为运算单元根据最小切入角度进 行最短路径规划的示意图。运算单元14除了利用相对位置信息及夹角信息θ(t) 进行路径规划外，运算单元14也能根据轨道分支BB’的最小切入角度θmin进 行自动搬运车12a于无轨道区16的最短路径规划。为了避免自动搬运车12a 进入轨道分支BB’时发生意外脱轨，自动搬运车12a在进入轨道分支BB’时能 以小于最小切入角度θmin的角度进入轨道分支BB’。最小切入角度θmin视自 动搬运车12a的能力而有所不同，而当自动搬运车12a离开轨道分支BB’时是 以朝向角θ1的方向前进。运算单元14根据最小切入角度θmin找出直线L1， 并根据轨道端点A’及朝向角θ1找出与直线L1相交的直线L2。运算单元14 根据直线L1及直线L2进行自动搬运车12a由轨道端点A’到轨道端点B’的最 短路径规划。

请同时参照图1、图3及图5，图5绘示为运算单元根据轨道端点及圆形 进行路径规划的示意图。运算单元14除了利用最小切入角度θmin进行路径规 划外，运算单元14也能根据轨道端点A’、轨道端点B’及圆形5进行路径规划。 运算单元14计算轨道分支AA’与轨道分支BB’延伸方向的相交点H。轨道端 点A’与相交点H的连线定义为线段A’H且轨道端点B’与相交点H的连线定 义为线段B’H。运算单元14选择线段A’H与线段B’H之中较短者，并以较短 者的实体轨道端点为一切点。于图5绘示中是以轨道端点A’为经过点。运算 单元根据经过点找到圆形5相切于轨道分支AA’与轨道分支BB’延伸方向，运 算单元14根据轨道端点A’、轨道端点B’、切点b’及圆形5进行自动搬运车 12a于无轨道区16的路径规划。运算单元14找出切点b’相切于线段B’H。自 动搬运车12a于无轨道区16的路径规划系于自动搬运车12a脱离轨道端点A’ 后沿圆形5的圆周前进至切点b’，后续再沿轨道分支BB’的直线延伸方向直线 前进至轨道端点B’。自动搬运车12a进入轨道端点B’后，则改由轨道系统 11导引。

请同时参照图1、图3及图6，图6绘示为运算单元根据轨道端点及椭圆 进行路径规划的示意图。运算单元14除了利用轨道端点A’、轨道端点B’及圆 形5进行路径规划外，运算单元14也能根据轨道端点A’、轨道端点B’及椭圆 形6进行路径规划。运算单元14计算轨道分支AA’与轨道分支BB’延伸方向 的相交点H。轨道端点A’与相交点H的连线定义为线段A’H且轨道端点B’ 与相交点H的连线定义为线段B’H。运算单元14找出平行轨道分支BB’并经 轨道端点A’的直线L3，并找出垂直于直线L3并经轨道端点B’的直线L4，直 线L3与直线L4相交于椭圆圆心O’。在本实施例中，线段B’H为线段A’H与 线段B’H的中较长者。运算单元14以轨道端点A’至椭圆圆心O’及轨道端点 B’至椭圆圆心O’为椭圆半径找出椭圆6。运算单元14根据轨道端点A’、轨道 端点B’及椭圆6进行自动搬运车12a于无轨道区16的路径规划。自动搬运车 12a于无轨道区16的路径规划系于自动搬运车12a脱离轨道端点A’后沿椭圆 6的圆周前进至轨道端点B’，后续自动搬运车12a进入轨道端点B’后，则改 由轨道系统11导引。

请参照图1、图3及图7，图7绘示为无线射频识别标签相邻设置于工作 站的示意图。前述自动搬运车导引系统1可还包括无线射频识别标签11e’、无 线射频识别标签11f’及无线射频识别标签11g’。无线射频识别标签11e’、无 线射频识别标签11f’及无线射频识别标签11g’是分别相邻设置于工作站17e、 工作站17f及工作站17g。运算单元14根据无轨道区相关影像及无线射频识别 标签11e’、无线射频识别标签11f’及无线射频识别标签11g’引导自动搬运车 12a由轨道端点A’依序经工作站17e、工作站17f及工作站17g后到达轨道端 点B’。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但 这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。