JP2006227673A - Autonomous travel device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無人搬送車の自律運転時の位置検出制御方法に関し、特に誘導路として床面に部分的に磁気テープや反射テープ等を敷設せずに、無人搬送車付属のカメラによって検出した位置ずれ情報と無人搬送車の車輪に設けたエンコーダによる経路積算値とにより搬送車の自立運転を高速にかつ精度良く、作業機器による屋内作業を行うようにした無人搬送車の自律走行装置に関するものである。 The present invention relates to a position detection control method during autonomous operation of an automated guided vehicle, and in particular, a position detected by a camera attached to the automated guided vehicle without partially laying a magnetic tape or a reflective tape on a floor surface as a guide path. It relates to an autonomous traveling device for automated guided vehicles that can perform self-sustained operation of the guided vehicle at high speed and with high accuracy and work indoors with work equipment, based on deviation information and the integrated value of the route provided by the encoders installed on the wheels of the automated guided vehicle. is there.
従来の無人搬送車の自律走行装置としては、自己の位置座標を求めて移動順序に従って目標地点に向かって走行し、目標地点近くで停止後、搭載した作業機器(作業ツールや監視カメラなど)の目標地点からのずれを修正して目標地点で作業機器による屋内作業を行うものがあった。 As a conventional autonomous traveling device for automatic guided vehicles, it determines its own position coordinates, travels toward the target point according to the movement order, stops near the target point, and then installs work equipment (work tools, surveillance cameras, etc.) There was one that corrected the deviation from the target point and performed indoor work with work equipment at the target point.
すなわち、この従来の無人搬送車の自律走行装置は、予め入力した移動プログラムに従って作業地点に移動する自走式台車と、この自走式台車の荷台上に設けた電子式光波測距測角儀と、自走式台車の荷台上に設けた動力駆動のXYテーブルと、XYテーブル上に設けた作業機器と、自走式台車の走行制御およびXYテーブルや作業機器の駆動制御を行う制御部とを有し、地図等を転写した環境モデルと、この環境モデル内における作業地点の座標と、自走式台車の移動、作業機器の位置出しおよび作業メニューに関するプログラムを制御部のコンピュータに予め入力し、出発点での自己位置同定を終えた自走式台車を作業地点に向かって移動させ、さらに、前記光波測距測角儀で床面の基準点に配置した反射ターゲットまでの距離を測定して作業地点の近くに停止した自走式台車と作業地点との間のずれ量を演算し、そのずれを前記XYテーブルで修正して作業機器を作業地点に位置決めし、その後、作業機器による作業を行うように構成されたものであった。
しかしながら、前記従来の構成では、自己の位置座標を求めて予め入力した移動順序に従って目標地点に向かって走行し、目標地点近くで停止後、搭載した作業機器(作業ツールや監視カメラなど)の目標地点からのずれを修正して目標地点で作業機器による作業を行うことになるため、移動中の位置ずれ修正が不可能であり、多数地点での作業を連続で短時間に行う等の場合に支障が生じるという問題があった。 However, in the above-described conventional configuration, the target position of the installed work equipment (such as a work tool or a monitoring camera) is obtained after traveling toward the target point according to the movement order input in advance by obtaining its own position coordinates and stopping near the target point. When the work equipment is operated at the target point by correcting the deviation from the point, it is impossible to correct the displacement during movement, and when working at many points in a short time, etc. There was a problem of causing trouble.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、移動中の位置ずれ修正が行え、多数地点での作業を連続で短時間に行うことを可能とする自律走行装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide an autonomous traveling device that can correct misalignment during movement and can continuously perform work at multiple points in a short time. To do.
上記目的を達成するために、本発明の自律走行装置は、自律走行車付属カメラにて天井、壁面の目標地点を検出し、予め入力した目標地点との位置ずれ情報を算出し、経路積算値および前期位置ずれ情報を台車運動方程式に算入して台車位置制御を行い、移動しながら目標地点からのずれを修正し、作業機器による屋内作業を行うものである。 In order to achieve the above object, the autonomous traveling device of the present invention detects the target point of the ceiling and wall surface with the camera attached to the autonomous traveling vehicle, calculates positional deviation information from the target point input in advance, and calculates the route integrated value. In addition, the position information of the previous term is included in the movement equation of the carriage to control the position of the carriage, correct the deviation from the target point while moving, and perform the indoor work with the work equipment.
本構成によって、移動中での位置ずれ修正が可能となり、多数地点での作業を連続で短時間に行うことを可能となる。 With this configuration, it is possible to correct misalignment during movement, and work at multiple points can be performed continuously in a short time.
以上のように、本発明の自律走行装置によれば、自律走行車付属カメラにて天井、壁面の目標地点を検出し、予め入力した目標地点との位置ずれ情報を算出し、経路積算値および前期位置ずれ情報を台車運動方程式に算入して台車位置制御を行う構成を有するため、移動しながら目標地点からのずれを修正し、多数地点での作業機器による屋内作業を連続で短時間に行うことができるという効果を奏する。 As described above, according to the autonomous traveling device of the present invention, the target point of the ceiling and wall surface is detected by the autonomous vehicle-attached camera, the positional deviation information with respect to the target point input in advance is calculated, the route integrated value and Since it has a configuration to control the position of the trolley by adding the position information of the previous term to the trolley equation of motion, the displacement from the target point is corrected while moving, and indoor work with work equipment at multiple points is performed in a short time continuously. There is an effect that can be.
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に示すように、駆動手段10は自律走行車1の前後進、および左右側の移動を制御するものであって、駆動手段10は自律走行車1を右側に移動させるよう左側走行モータ111を駆動する左側モータ駆動部11と、自律走行車1掃除機を左側に移動させるよう右側走行モータ121を駆動する右側モータ駆動部12とから構成されている。左側走行モータ111と右側走行モータ121には図示しない駆動輪がそれぞれ取付けられている。
As shown in FIG. 1, the driving means 10 controls the forward and backward travel and the left and right movements of the autonomous traveling
さらに、走行距離検出手段20は、駆動手段10により移動される自律走行車1の走行距離を検出するものであって、走行距離検出手段20は、駆動手段10の制御により駆動する左側駆動輪の回転数、すなわち、左側走行モータ111の回転数に比例するパルス信号を発生させて自律走行車1が右側に移動した走行距離を検出する左側エンコーダ21と、駆動手段10の制御により駆動する右側駆動輪の回転数、すなわち、右側走行モータ121の回転数に比例するパルス信号を発生させて自律走行車1が左側に移動した走行距離を検出する右側エンコーダ22とから構成されている。
Further, the travel distance detection means 20 detects the travel distance of the autonomous traveling
また、方向各検出手段30は、駆動手段10により移動される自律走行車1の走行方向変化を検出するものであって、この方向角検出手段30は駆動手段10により移動される自律走行車1の回転時に変化する電圧レベルにしたがって自律走行車1の回転速度を感知して走行方向変化を検出するジャイロセンサなどの方向角センサである。
Each direction detecting means 30 detects a change in the traveling direction of the autonomous traveling
位置ずれ情報算出手段40は、駆動手段10により移動される自律走行車1の走行経路に存在する天井および壁面までの目標地点を検出し予め入力した目標地点との位置ずれ情報を算出するものであって、この位置ずれ情報算出手段40は自律走行車1の走行経路に存在する天井および壁面までの目標地点を検出する自律走行車付属カメラ部41から構成されている。
The positional deviation information calculation means 40 detects the target point to the ceiling and wall surface existing on the travel route of the
位置ずれ情報算出手段40の自律走行車付属カメラ部41は、自律走行車1の走行経路に存在する天井および壁面までの目標地点を検出する自律走行車付属カメラ411の画像を入力処理する第1のセンサ駆動部412と、自律走行車付属カメラ411を所望の方向へ回転させるステップインモータ413と、ステップインモータ413を駆動するステップインモータ駆動部414とから構成されている。
The autonomous traveling vehicle-attached
また、図1において、制御手段50は、走行距離検出手段20により検出された走行距離データ、および方向各検出手段30により検出された走行方向データが所定時間間隔で入力されて自律走行車1の現在位置を演算し、位置ずれ情報算出手段40により算出された天井および壁面までの目標地点に対する位置ずれ情報が入力され、その情報結果にしたがって自律走行車1の走行経路を制御することによって、自律走行車1が正常軌道から逸脱せずに目標地点まで正確に走行できるよう制御する中央処理装置CPUである。
Further, in FIG. 1, the control means 50 receives the travel distance data detected by the travel distance detection means 20 and the travel direction data detected by the direction detection means 30 at predetermined time intervals, so that the
以下、上記のように構成された自律走行車の位置認識方法、および制御方法とその作用効果について説明する。図2は本実施形態における自律走行車の走行制御動作順を示すフローチャートであり、図中のSはその各ステップを表す。 Hereinafter, the position recognition method and control method of the autonomous vehicle configured as described above, and the operation and effect thereof will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a traveling control operation order of the autonomous traveling vehicle in the present embodiment, and S in the figure represents each step.
まず、ユーザーが自律走行車1の所定位置に装着されている動作スイッチをオンさせると、ステップS1では図示しない電源手段から供給される駆動電圧を制御手段50から入力されて自律走行車1を走行作業機能に適するよう初期化させながらユーザーの入力した作業命令に従って動作を開始する。
First, when the user turns on an operation switch mounted at a predetermined position of the
次いで、ステップS2では作業初期に走行領域内の所定位置に任意の方向へ置かれた自律走行車1に装着された第1の自律走行車付属カメラ411から、ステップインモータ413の駆動にしたがって回転されながら自律走行車1の走行経路に存在する天井および壁面までの目標地点を検出することにより、自律走行車1と目標地点に対する位置ずれ情報を算出する。
Next, in step S2, the first autonomous traveling vehicle attached
自律走行車1と前方壁面WFとの角度を演算する例を図3を参照して説明する。
An example of calculating the angle between the
第1の自律走行車付属カメラ411を所定角度に回転させつつ壁面WFまでの距離を測定した時、i番目の方向が壁面WFと垂直の方向であると仮定すれば、i−1、i+1番目の方向の距離d(i−1)、d(i)、d(i+1)は下記式を満足させる。
If the i-th direction is a direction perpendicular to the wall surface WF when the distance to the wall surface WF is measured while rotating the
cos△θ・d(i−1)=cos△θ・d(i+1)=d(i)であれば
cos-1{d(i)/d(i−1)}=cos-1{d(i)/d(i+1)}=△θである。
If cos Δθ · d (i−1) = cos Δθ · d (i + 1) = d (i), then cos −1 {d (i) / d (i−1)} = cos −1 {d ( i) / d (i + 1)} = Δθ.
もし、d(i−1)=d(i)であるか、d(i+1)=d(i)である場合には、
0<cos-1{d(i)/d(i−1)}<△θ
0<cos-1{d(i)/d(i+1)}<△θ
を満足する方向中から最短距離を示す方向が壁面WFと垂直の方向iに最も近いことを類推することができる。すなわち、i方向が壁面WFと垂直の方向であれば、i方向と自律走行車1の正面のなす角θiは、自律走行車1と壁面WFのなす角θに近似であると見なすことができる。
If d (i−1) = d (i) or d (i + 1) = d (i),
0 <cos −1 {d (i) / d (i−1)} <Δθ
0 <cos −1 {d (i) / d (i + 1)} <Δθ
It can be inferred that the direction showing the shortest distance from the directions satisfying is closest to the direction i perpendicular to the wall surface WF. That is, if the i direction is a direction perpendicular to the wall surface WF, the angle θi formed between the i direction and the front surface of the
次いで、ステップS3では制御手段50から出力される制御信号を駆動手段10に入力して右側走行モータ121を駆動させることにより、自律走行車1をθiだけ左側に回転させて自律走行車1を前方の壁面WFに垂直に整列させ、ステップS4で第1の自律走行車付属カメラ411から第1のセンサ駆動部412により、図4に示すように、自律走行車1の左側が壁面WLからの離隔距離d1を算出してその算出された離隔距離データd1を制御手段50に出力する。
Next, in step S3, a control signal output from the control means 50 is input to the drive means 10 to drive the right traveling
さらに、第1の自律走行車付属カメラ411から第1のセンサ駆動部412により、図4に示すように、自律走行車1の右側が壁面WRからの離隔距離d2を算出してその算出された離隔距離データd2を制御手段50に出力する。
Further, as shown in FIG. 4, the right side of the autonomous
この際、離隔距離データをd1>d2とすれば、駆動手段10では制御手段50から出力される制御信号が入力されて右側走行モータ121を駆動させることにより、自律走行車1を左側に90°回転させて(d1+d2)/2になる中間地点に移動させる。
At this time, if the separation distance data is d1> d2, the driving means 10 receives the control signal output from the control means 50 and drives the right traveling
上記過程を繰り返すと、図5に示すような複雑な構造の走行領域内でも走行領域(部屋)の中心点に移動できるようになるため、ステップS5では自律走行車1の位置が中心点であるかを判別し、部屋の中心点でない場合(NOのとき)には、前記ステップS4に戻り自律走行車1が部屋の中心点に移動する時までステップS4以下の動作を繰返し行う。
If the above process is repeated, it becomes possible to move to the center point of the travel area (room) even in a travel area having a complicated structure as shown in FIG. 5, so that the position of the
前記ステップS5での判別の結果、自律走行車1の位置が部屋の中心点の場合(YESのとき)には、大きさと構造の知られている空間(走行領域)で現在の位置は把握しているものの、方向は分からない状態であるため、ステップS6に進んで制御手段50は、最終的に方向を把握するために左側走行モータ111と右側走行モータ121を駆動させることにより、自律走行車1を部屋の中心点から壁面に垂直になるよう移動させる。
As a result of the determination in step S5, when the position of the
上記のような方法で現在の位置座標を得た自律走行車1は、ステップS9に進んであらかじめ入力されている走行経路にしたがって掃除、あるいは監視などの付与された作業を行うための始発点(原点)に移動しながらステップS10に進んで付与された作業を行うようになる。
The
次いで、ステップS11では自律走行車1が付与された作業を行いつつ走行を終えたかを判別し、走行を終えていない場合(NOのとき)には、前記ステップS10に戻りステップS10以下の動作を繰返し行い、走行を終えた場合(YESのとき)には、自律走行車1の走行動作を停止しつつ動作を終了する。
Next, in step S11, it is determined whether or not the traveling is completed while performing the work assigned to the
本発明の自律走行装置は、移動しながら目標地点からのずれを修正し、自立運転を高速にかつ精度良く行えるという効果を奏するものであり、多数地点での作業機器による屋内作業を連続で短時間に行うことができるようにした無人搬送車の自律運転時の位置検出制御にも適用できる。 The autonomous traveling device of the present invention has the effect of correcting the deviation from the target point while moving and performing autonomous operation at high speed and with high accuracy. It can also be applied to position detection control during autonomous operation of an automated guided vehicle that can be performed in time.
10 駆動手段
11 左側モータ駆動部
12 右側モータ駆動部
20 走行距離検出手段
21 左側エンコーダ
22 右側エンコーダ
30 方向各検出手段
40 位置ずれ情報算出手段
41 自律走行車付属カメラ部
50 制御手段
411 第1の自律走行車付属カメラ
412 第1のセンサ駆動部
413 ステップインモータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Drive means 11 Left
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