JP2002023847A

JP2002023847A - 無人搬送車の誘導装置

Info

Publication number: JP2002023847A
Application number: JP2000206592A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Terada; 守寺田; Yoneji Shibata; 米治柴田; Akira Onoda; 朗小野田; Shingo Shirota; 信吾代田
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd; Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd; Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2002-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】無人搬送車が演算する現在位置と進行方位を精
度の高いものとし、地上側に敷設する標識の間隔を狭め
る必要のない無人搬送車の誘導装置を提供する。【解決手段】車速センサ５とジャイロ２を搭載して移動
距離と進行方位を算出しながら指令された走行経路を走
行する無人搬送車の誘導装置において、車輪径を計測す
る車輪径センサ４を無人搬送車２０に設け、該車速セン
サ５の計測信号から演算される移動距離を車輪径センサ
４の計測信号を得て補正するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車速センサとジャ
イロを搭載し移動距離と進行方位を算出しながら目的地
へ走行する無人搬送車の誘導装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、エンコーダで車輪の回転数を
計測するとともにジャイロで車体の垂直軸周りの角速度
を計測して移動距離と進行方位を演算し、走行経路情報
に基づいて誘導走行する無人搬送車が知られており、電
磁誘導方式、磁気誘導方式、光学反射テープ認識方式な
どのように走行経路に誘導線や磁気テープなどのガイド
の敷設が不要であることと、走行経路を自由に変更でき
るという利点から、主として屋外で使用される無人搬送
車に実用されつつある。

【０００３】この誘導装置では、計測された車輪の回転
数から所定時間における移動距離を演算し、ジャイロか
らの角速度を積分して方位角を演算し、現在の位置と進
行方位を求め、予め設定された走行経路情報とのズレ量
（位置偏差）を算出してこれに相当する操舵角を操舵制
御装置へ与えることによって無人搬送車を誘導させるよ
うにしている。

【０００４】しかしながら、ジャイロおよび走行速度の
計測値には、ともに誤差が含まれており、位置および方
位は積分によって求めているので、移動距離が長く曲線
走行が多い程誤差が累積される。このため、走行経路の
出発点では所定の位置に正確に位置させ、無人搬送車が
有するデータをリセットし、絶対位置と方位を入力し、
また、走行経路に標識を一定間隔毎に設けて無人搬送車
にこれを検知させ、ジャイロと車速センサの計測信号か
ら演算した現在位置および方位のズレを補正し、無人搬
送車が走行経路から逸脱したり、目的の位置に到着でき
ないといったことが起こらないようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この誘導方式は走行経
路がさほど長くなく平坦である場合はよいが、例えば、
製鉄所構内におけるコイルや大型鋼材等の重量物を搬送
する場合のように、搬送距離が長く搬送速度も速く（時
速２０Ｋｍ以上）、また、走行経路に凹凸や傾斜がある
場合には、車速センサおよびジャイロによって計測し演
算した現在位置および方位の絶対位置に対するズレが大
きなものとなり、無人搬送車が走行経路から逸脱し易い
という問題がある。

【０００６】これを防止するために走行経路の標識を短
い間隔で設置するのでは、地上の工事が大掛かりなもの
となり、無人搬送車に車速センサとジャイロを搭載して
誘導する意味が薄れてしまう。そこで、本発明は、無人
搬送車が演算する現在位置と進行方位を精度の高いもの
とし、地上側に敷設する標識の間隔を狭める必要のない
無人搬送車の誘導装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では次の手段を採った。即ち、車速センサと
ジャイロを搭載して移動距離と進行方位を算出しながら
指令された走行経路を走行する無人搬送車の誘導装置に
おいて、車輪径を計測する車輪径センサを無人搬送車に
設け、該車速センサの計測信号から演算される移動距離
を車輪径センサの計測信号を得て補正するようにしたこ
とを特徴としている。

【０００８】車速センサとジャイロを搭載して現在位置
と進行方位を算出しながら指令された走行経路を走行す
る無人搬送車は、電磁誘導方式や磁気誘導方式のように
常時地上側から現在位置情報が与えられず、推測走行す
るものである。この現在位置と進行方位の演算値は、車
速センサとジャイロの計測値の誤差以上に、走行路面の
凹凸や傾斜、搬送物の積載重量による車輪径（タイヤ）
の変化やスリップなどによって精度が低下し、絶対値と
のズレが大きなものとなる。

【０００９】本発明では、位置の演算において最も大き
な影響がある車輪径の変化を計測し、車速センサの計測
信号から演算される移動距離を補正するようにしたもの
である。車輪径センサは、走行中の車輪径を直接または
間接に計測できるものであればどんなものでもよいが、
超音波やレーザによって路面からの高さを計測するのが
簡便である。また、出力信号は所定の値に対する変化し
た量を演算して送出するようにしてもよいし、路面から
の距離や空気圧を直接、走行距離演算部へ送出し、走行
距離演算部で補正量を算出するようにしてもよい。

【００１０】また、製鉄所構内におけるコイルや大型鋼
材等の重量物を搬送する無人搬送車のように各車輪を操
舵できるようにし、横行や斜行も行い走行路面には凹凸
や傾斜もあるような場合には、請求項２に記載のよう
に、車体前後の車輪に設けた車速センサと操舵角センサ
の計測信号から移動距離を算出するとともにジャイロの
計測信号から進行方位を算出し、車体の中心部に設けた
車体の傾斜を検知する傾斜センサの計測信号で進行方位
を補正するようにすれば、現在位値および進行方位の絶
対値に対するズレを小さくすることができる。

【００１１】なお、走行経路の出発点やポイントとなる
位置では、無人搬送車が有するデータをリセットし、地
上側から位置と方位を入力するのが望ましい。また、ジ
ャイロと車速センサの計測信号から演算した現在位置お
よび方位のズレを補正するため走行経路に標識を設けて
無人搬送車にこれを検知させる必要があるが、標識の間
隔は走行路面の状態や走行速度によって異なるものの１
００ｍ以内にするのがよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施形態
例に基づいて説明する。図１に示されるように、無人搬
送車２０は全長にわたり平らな荷台を有し、複数の車輪
を備え、各車輪はフレームに対してアームで取り付けら
れ、アームを回動することによって荷台の高さを変える
ことができるように構成されている。

【００１３】そして、例えば搬送物を載置した脚付きパ
レットに荷台を低くして潜り込み、荷台を上昇させて脚
付きパレットごと搬送物を担持して搬送することができ
る。また、車輪はそれぞれ個別に操舵できるように構成
されており、横行や斜行もできる。なお、２１は、運転
室で無人搬送車２０の走行制御系が故障した場合や無人
搬送に適さない場合に運転者によって運転できるように
するため設けられている。

【００１４】無人搬送車２０の前側と後側の左右の車輪
には、その回転を計測するロータリエンコーダからなる
車速センサ５が設けられ、車輪支持部には操舵角を計測
する操舵角センサ６が設けられている。また、車体の中
央上部には、回転角度の変化を計測するジャイロ２が搭
載され、その下方には地上側に設置されたＩＤタグを検
知するＩＤタグセンサ７が設けられている。また、無人
搬送車２０の前部と後部の走行方向軸線部には地上の標
識を検知するための磁気センサ１が設けられ、各車輪の
取付部には車輪径を計測する車輪径センサ４が設けられ
ている。さらに、無人搬送車２０の車体における絶対水
平状態から前後方向の傾斜と左右方向の傾斜を計測する
重鎮式の傾斜センサ３が車体中央部に設けられている。

【００１５】図２は、車輪径センサ４の取付状態の１例
を示すもので、車輪を支持するブラケット２３にシリン
ダ２２を取り付け、その最下端に車輪径センサ４を設け
ている。車輪径センサ４は路面からの距離を計測する超
音波センサで、路面から所定の高さ（１００ｍｍ）に取
り付けられているので、その距離が変化した場合には、
変化した量の計測信号が出力され、走行距離計算部１４
で車輪径に換算される。

【００１６】無人搬送車２０が搬送物を載置した脚付き
パレットに荷台を低くして潜り込むときには、ブラケッ
ト２３が折られ車輪径センサ４も下降するので、路面に
当たらないようにシリンダ２２で上昇させるようにして
いる。図３は、本実施形態による無人搬送車２０の走行
経路走行中における現在位置および方位の演算および補
正を行うシステムの構成を示すブロック図である。

【００１７】無人搬送車２０の現在位置および方位は、
ジャイロ２と傾斜センサ３の計測信号から方位角を演算
し、車速センサ５と操舵角センサ６と車輪径センサ４の
計測信号から移動距離を演算して求めている。まず、ジ
ャイロ（光ファイバジャイロ）２によって計測された無
人搬送車２０の車体垂直軸回り（Ｚ軸）の回転角速度は
方位角演算部１２に取り込まれる。また、傾斜センサ３
の計測信号は角速度補正演算部１３に取り込まれ、地球
自転角速度の変化分を演算し、ジャイロ角速度の補正量
を演算して方位角演算部１２へ出力される。方位角演算
部１２ではジャイロ２で計測した回転角速度と角速度補
正演算部１３の計測信号とから方位角が演算される。

【００１８】一方、移動距離の算出は、走行距離計算部
１４で、無人搬送車２０の前側と後側の左右の車輪に設
けられた車速センサ５と操舵角センサ６の計測信号およ
び車輪径センサ４の計測信号を基に各車軸別の速度を演
算し、算術平均して無人搬送車２０のＸ軸方向およびＹ
軸方向の速度を求め、これを時間積分して求めている。

【００１９】この場合、車輪（タイヤ）径は搬送物の積
載荷重によって変化するので、車輪径センサ４の計測信
号に基づいて車速を修正している。そして、位置計算部
１５は、走行距離計算部１４で演算された移動距離と上
記方位角演算部１２で演算された方位角とから現在位置
と進行方位を演算している。

【００２０】この現在位置と進行方位は操舵制御部１６
へ送られ、走行経路の地図情報を記憶した走行コースデ
ータ部１７からの指令を満たすように操舵制御される。
一方、無人搬送車２０が走行経路に敷設された標識を通
過するときには現在位値および進行方位の補正が行われ
る。

【００２１】標識は走行経路に例えば８０ｍピッチで精
度よく敷設されており、位置情報として無人搬送車２０
へ与えることができる。磁気センサ１は、図４に示すよ
うに１０ｍｍ間隔で４８個の素子が設けられており、無
人搬送車２０が標識を通過するときに前方側と後方側の
磁気センサ１によって、標識を検出するが、そのときい
ずれの素子がＯＮになるかを検知することによって、車
体の方位のズレ角も知ることができる。

【００２２】この方位のズレ角は、ｔａｎ^-1（β／α）
を演算することによって算出される。ここで、βはズ
レ量、αは方位標識間距離である。磁気センサ１の検知
情報は方位角位置ズレ計算部１１が取り込み、演算した
方位角については方位角演算部１２に送られ方位角の補
正が行われる。また、位置情報は位置計算部１５に送ら
れ補正される。

【００２３】なお、無人搬送車２０の走行速度が速い場
合には位置計算部１５から操舵制御部１６や走行制御部
への位置情報出力に伝送遅れ（処理時間も含む）が無視
できなくなる。このため磁気センサ１が標識を検知して
から位置計算部１５が出力するまでの時間を計測して、
この間における位置の変化を計算して位置計算部１５の
出力を補正するようにしている。

【００２４】また、図３には示していないが、走行経路
の所定位置（出発地点や走行経路中でポイントとなる地
点）には、その地点の絶対位置（Ｘ、Ｙ、θ）情報が入
力されたＩＤタグが設置されており、図５に示すよう
に、ＩＤタグ検知器４からの電磁誘導により、当該位置
情報を得ることができる。

【００２５】即ち、無人搬送車２０がＩＤタグを通過す
るときにＩＤタグ検知器４からＩＤタグへ電磁誘導が行
われ、ＩＤタグでは誘導電圧を発生させて送信回路を作
動させ、絶対位置情報が送信される。なお、上記実施形
態例では、車輪径センサを超音波で路面からの距離を計
測するようにしたもので説明したが、レーザで路面から
の距離を計測するものでもよいし、タイヤの空気圧を計
測して車輪径を求めるようなものでも十分である。

【００２６】以上本発明はこの様な実施形態例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
において種々なる態様で実施し得る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の無人搬送
車の誘導装置は、車輪径を計測する車輪径センサを無人
搬送車に設け、該車速センサの計測信号から演算される
移動距離を車輪径センサの計測信号を得て補正するよう
にしたので、無人搬送車が演算して有する現在位値を高
精度なものとすることができ、走行経路に設置する標識
の間隔を広くすることができる。さらに、走行路面に凹
凸や傾斜がある場合には、請求項２に記載のように、車
体前後の車輪に設けた車速センサと操舵角センサの計測
信号から移動距離を算出するとともにジャイロの計測信
号から進行方位を算出し、車体の中心部に設けた車体の
傾斜を検知する傾斜センサの計測信号で進行方位を補正
するようにすれば、無人搬送車の有する現在位置および
進行方位の精度を高いものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による無人搬送車の外観構
成を示す側面図である。

【図２】同車輪径センサの取付状態を示す側面図であ
る。

【図３】同位置および方位の演算および補正を行う制
御ブロック図である。

【図４】同標識の検知状態を示す説明図である。

【図５】同ＩＤタグの検知状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１…磁気センサ２…ジャイロ３…傾斜センサ４…車輪径センサ５…車速センサ６…操舵角センサ７…ＩＤタグ検知器１１…方位角位置ズレ計算部１２…方位角演算部１３…角速度補正演算部１４…走行距離計算部１５…位置計算部１６…操舵制御部１７…走行コースデータ部２０…無人搬送車２１…運転室２２…シリンダ２３…ブラケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柴田米治愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号日本車輌製造株式会社内 (72)発明者小野田朗愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号日本車輌製造株式会社内 (72)発明者代田信吾長野県飯田市大休1879番地多摩川精機株式会社内Ｆターム(参考） 5H301 AA01 AA10 BB05 CC03 CC06 DD01 FF02 FF11 FF15 GG12 GG17 HH01 HH02 HH03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車速センサとジャイロを搭載して移動距離
と進行方位を算出しながら指令された走行経路を走行す
る無人搬送車の誘導装置において、車輪径を計測する車
輪径センサを無人搬送車に設け、該車速センサの計測信
号から演算される移動距離を車輪径センサの計測信号を
得て補正するようにしたことを特徴とする無人搬送車の
誘導装置。
【請求項２】車体前後の車輪に設けた車速センサと操舵
角センサの計測信号から移動距離を算出するとともにジ
ャイロの計測信号から進行方位を算出し、車体の中心部
に設けた車体の傾斜を検知する傾斜センサの計測信号で
進行方位を補正するようにしたことを特徴とする請求項
１記載の無人搬送車の誘導装置。