专利名称：自动搬运车导引系统及自动搬运车导引方法
技术领域：
本发明涉及一种自动搬运车导弓I系统及自动搬运车导弓I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 GuidedVehicle,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弓I系统及自动搬运车导弓I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弓I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。
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I la，、I lb，、11c，、I Id，、lie，、I If，、llg，: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Θ⑴:夹角信息Θ min:最小切入角度Θ1:朝向角
具体实施例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I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I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I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I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I可还包括无线射频识别(RadioFrequency Identification, RFID)标签11a’、无线射频识别标签lib’、无线射频识别标签11c’及无线射频识别标签lid’、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1%。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lib’、无线射频识别标签11c’或无线射频识别标签lid’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lib’、无线射频识别标签11c’及无线射频识别标签lid’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lib’、无线射频识别标签11c’或无线射频识别标签lid’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lib’、无线射频识别标签11c’或无线射频识别标签lid’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lib’、无线射频识别标签11c’或无线射频识别标签lid’其中之一时，自动搬运车12a将通过无线通信模块1%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lib’、无线射频识别标签11c’或无线射频识别标签lid’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Θ min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Θ min的角度进入轨道分支BB’。最小切入角度Θ min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Θ I的方向前进。运算单元14根据最小切入角度θπ η找出直线LI，并根据轨道端点Α’及朝向角Θ I找出与直线LI相交的直线L2。运算单元14根据直线LI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Θ min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I可还包括无线射频识别标签lie’、无线射频识别标签Hf’及无线射频识别标签llg’。无线射频识别标签lie’、无线射频识别标签Ilf’及无线射频识别标签Hg’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lie’、无线射频识别标签Hf’及无线射频识别标签Hg’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。
权利要求
1.一种自动搬运车导引系统，其特征在于，包括: 一轨道系统，用以导引一自动搬运车； 其中该自动搬运车适用于在该轨道系统上被导引而移动以及脱离该轨道系统而在一无轨道区移动； 一影像捕获设备，用以撷取一无轨道区相关影像，该无轨道区相关影像至少包括该无轨道区的影像；以及 一运算单元，用以判断该自动搬运车是否脱离该轨道系统，当该自动搬运车脱离该轨道系统时，由该运算单元根据该无轨道区相关影像导引该自动搬运车。
2.根据权利要求1所述的自动搬运车导引系统，其特征在于，该轨道系统包括一第一轨道分支及一第二轨道分支，该第一轨道分支包括一第一轨道端点，该第二轨道分支包括一第二轨道端点，当该自动搬运车由该第一轨道端点进入该无轨道区，该运算单元根据该无轨道区相关影像进行该自动搬运车于该无轨道区的路径规划及定位比对直到该自动搬运车由该第一轨道端点到达该第二轨道端点。
3.根据权利要求2所述的自动搬运车导引系统，其特征在于，还包括: 一第一无线射频识别标签，设置于该第一轨道端点； 一第二无线射频识别标签，设置于该第二轨道端点；以及 一无线射频识别标签读取装置，设置于该自动搬运车，用以读取该第一无线射频识别标签或第二无线射频识别标签，作为该运算单元导引该自动搬运车机制的触发。
4.根据权利要求3所述的自动搬运车导引系统，其特征在于，还包括: 一无线通信模块，设置于该自动搬运车，当该自动搬运车读取到该第一无线射频识别标签或该第二无线射频识别标签时，该无线通信模块通知该运算单元判断该自动搬运车是否脱离该轨道系统。
5.根据权利要求3所述的自动搬运车导引系统，其特征在于，该无轨道区相关影像为该无轨道区的影像，且当无轨道区相关影像显示该自动搬运车，该运算单元判断该自动搬运车脱离该轨道系统。
6.根据权利要求2所述的自动搬运车导引系统，其特征在于，该运算单元根据该无轨道区相关影像视觉计算该自动搬运车与该第二轨道端点的一相对位置信息，并根据该无轨道区相关影像视觉计算该自动搬运车与该第二轨道分支的一夹角信息，该运算单元根据该相对位置信息及该夹角信息进行路径规划。
7.根据权利要求2所述的自动搬运车导引系统，其特征在于，该运算单元根据该第二轨道分支的一最小切入角度进行该自动搬运车于该无轨道区的最短路径规划。
8.根据权利要求2所述的自动搬运车导引系统，其特征在于，该运算单元计算该第一轨道分支与该第二轨道分支延伸方向的一相交点，该第一轨道端点与该相交点的连线定义为一第一线段且该第二轨道端点与该相交点的连线定义为一第二线段，该运算单元选择该第一线段与该第二线段之中较短者，并以较短者的实体轨道端点为一经过点，该运算单元根据该经过点找到一圆形相切于该第一轨道分支与该第二轨道分支延伸方向，其中该圆形与该第二轨道分支延伸方向相切于一切点，该运算单元根据该第一轨道端点、该切点、该第二轨道端点及该圆形进行该自动搬运车于该无轨道区的路径规划。
9.根据权利要求2所述的自动搬运车导引系统，其特征在于，该运算单元计算该第一轨道分支与该第二轨道分支延伸方向的一相交点，该第一轨道端点与该相交点的连线定义为一第一线段且该第二轨道端点与该相交点的连线定义为一第二线段，该运算单元找出平行该第二轨道分支并经该第一轨道端点的第一直线，并找出垂直于该第一直线并经该第二轨道端点的第二直线，该第一直线与该第二直线相交于一椭圆圆心，该运算单元以该第一轨道端点至该椭圆圆心及该第二轨道端点至该椭圆圆心为椭圆半径找出一椭圆，该运算单元根据该第一轨道端点、该第二轨道端点及该椭圆进行该自动搬运车于该无轨道区的路径规划。
10.根据权利要求1所述的自动搬运车导引系统，其特征在于，还包括: 一操控界面，经该运算单元设定该自动搬运车的工作排程或目的地位置。
11.根据权利要求1所述的自动搬运车导引系统，其特征在于，还包括: 多个个无线射频识别标签，分别相邻设置于多个工作站，该运算单元根据该无轨道区相关影像及该些无线射频标签引导该自动搬运车由该第一轨道端点依序经该些工作站后到达该第二轨道端点。
12.一种自动搬运车导引方法，该自动搬运车适用于在一轨道系统上被导引而移动以及脱离该轨道系统而在一无轨道区移动，其特征在于，该自动搬运车导引方法包括: 撷取一无轨道区相关影像，该无轨道区相关影像至少包括该无轨道区的影像； 判断一自动搬运车是否脱离该轨道系统； 该自动搬运车未脱离该轨道系统时，由该轨道系统导引该自动搬运车；以及 该自动搬运车脱离该轨道系统时，根据该无轨道区相关影像导引该自动搬运车。
13.根据权利要求12所述的自动搬运车导引方法，其特征在于，该轨道系统包括一第一轨道分支及一第二轨道分支，该第一轨道分支包括一第一轨道端点，该第二轨道分支包括一第二轨道端点，当该自动搬运车由该第一轨道端点进入该无轨道区，根据该无轨道区相关影像进行该自动搬运车于该无轨道区的路径规划及定位比对直到该自动搬运车由该第一轨道端点到达该第二轨道端点。
14.根据权利要求13所述的自动搬运车导引方法，其特征在于，该第一轨道端点设置一第一无线射频识别标签，该第二轨道端点设置一第二无线射频识别标签，该自动搬运车系设置一无线射频识别标签读取装置，该无线射频识别标签读取装置设置于该自动搬运车，用以读取该第一无线射频识别标签或第二无线射频识别标签，作为根据该无轨道区相关影像导引该自动搬运车机制的触发。
15.根据权利要求14所述的自动搬运车导引方法，其特征在于，当该自动搬运车读取到该第一无线射频识别标签或该第二无线射频识别标签时，经由一无线通信模块通知一运算单元，该运算单元判断该自动搬运车是否脱离该轨道系统。
16.根据权利要求14所述的自动搬运车导引方法，其特征在于，该无轨道区的相关影像为该无轨道区的影像，且当无轨道区相关影像显示该自动搬运车，判断该自动搬运车脱离该轨道系统。
17.根据权利要求13所述的自动搬运车导引方法，其特征在于，该无轨道区相关影像导引步骤是根据该无轨道区相关影像视觉计算该自动搬运车与该第二轨道端点的一相对位置信息，并根据该无轨道区相关影像视觉计算该自动搬运车与该第二轨道分支的一夹角信息，该运算单元根据该相对位置信息及该夹角信息进行路径规划。
18.根据权利要求13所述的自动搬运车导引方法，其特征在于，该无轨道区相关影像导引步骤是根据该第二轨道分支的一最小切入角度进行该自动搬运车于该无轨道区的最短路径规划。
19.根据权利要求13所述的自动搬运车导引方法，其特征在于，该无轨道区相关影像导引步骤包括: 计算该第一轨道分支与该第二轨道分支延伸方向的一相交点，该第一轨道端点与该相交点的连线定义为一第一线段且该第二轨道端点与该相交点的连线定义为一第二线段； 选择该第一线段与该第二线段之中较短者，并以较短者的实体轨道端点为一经过点； 根据该经过点找到一圆形相切于该第一轨道分支与该第二轨道分支延伸方向，其中该圆形与该第二轨道分支延伸方向相切于一切点；以及 根据该第一轨道端点、该切点、该第二轨道端点及该圆形进行该自动搬运车于该无轨道区的路径规划。
20.根据权利要求13所述的自动搬运车导引方法，其特征在于，该无轨道区相关影像导引步骤包括: 计算该第一轨道分支与该第二轨道分支延伸方向的一相交点，该第一轨道端点与该相交点的连线定义为一第一线段且该第二轨道端点与该相交点的连线定义为一第二线段； 找出平行该第二轨道分支并经该第一轨道端点的第一直线，并找出垂直于该第一直线并经该第二轨道端点的第二直线，该第一直线与该第二直线相交于一椭圆圆心； 以该第一轨道端点至该椭圆圆心及该第二轨道端点至该椭圆圆心为椭圆半径找出一椭圆；以及 根据该第一轨道端点、该第二轨道端点及该椭圆进行该自动搬运车于该无轨道区的路径规划。
21.根据权利要求12所述的自动搬运车导引方法，其特征在于，还包括: 设定该自动搬运车的工作排程或目的地位置。
22.根据权利要求12所述的自动搬运车导引方法，其特征在于，多个无线射频识别标签分别相邻设置于多个工作站，该无轨道区相关影像导引步骤根据该无轨道区相关影像及该些无线射频标签引导该自动搬运车由该第一轨道端点依序经该些工作站后到达该第二轨道端点。
全文摘要
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。
文档编号G05D1/02GK103163883SQ20111045226
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月15日
发明者巫震华, 何侑伦, 卜悦茹, 郭静宜, 胡竹生 申请人:财团法人工业技术研究院