JP2580081Y2

JP2580081Y2 - 無人車の操舵制御装置

Info

Publication number: JP2580081Y2
Application number: JP1991056592U
Authority: JP
Inventors: 慎吾山田
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1991-07-19
Filing date: 1991-07-19
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2006-07-19
Also published as: JPH0510160U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は例えば無人フォークリフ
ト等に備えられた無人車の操舵制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば無人フォークリフトの操舵
制御装置としては、車体の進行方向を変える操舵輪に減
速機構を介して連結されたステアリングモータの回動量
を、同ステアリングモータの回動軸に連結されたロータ
リエンコーダによって検出し、その検出信号（フィード
バック信号）に基づいて予め用意されたステアリングモ
ータの回動量に対する操舵角のデータからそのときの操
舵角を割り出し、コントローラが操舵輪の操舵角を制御
するように構成したものが知られている。

【０００３】また、上記と違うタイプの無人フォークリ
フトの操舵制御装置としては、ロータリエンコーダをス
テアリングモータと操舵輪との間に配設された減速機構
の最終段に連結し、その検出信号（フィードバック信
号）に基づいてコントローラが予め用意された検出信号
の各値に対する操舵角のデータからそのときの操舵角を
割り出し、操舵輪の操舵角を制御するように構成したも
のが知られている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、前者、
即ちステアリングモータの回動軸にロータリエンコーダ
を連結したタイプの操舵制御装置は、ロータリエンコー
ダによってステアリングモータの回動量は正確に検出可
能であるが、減速機構の歯車のバックラッシュやチェー
ンの緩み等を要因とする操舵輪の操舵角の誤差は検出不
可能であり、その操舵角の誤差によって無人フォークリ
フトの走行精度及び停止精度等が悪化するという問題点
があった。

【０００５】また、後者、即ち減速機構の最終段にロー
タリエンコーダを連結したタイプの操舵制御装置は、ス
テアリングモータの回転量を減速機構を介して検出する
ため、ロータリエンコーダがコントローラに出力する検
出信号の１パルス当たりのステアリングモータの回動制
御量が先のタイプよりもはるかに多く必要となる。従っ
て、ステアリングモータの回動制御がラフになり、最終
的に微細な操舵制御することができない。

【０００６】本考案は上記問題点を解消するためになさ
れたものであって、その目的は操舵輪の操舵角を正確に
検出できるとともに、操舵輪を指定する操舵角に確実に
操舵して無人車の走行精度及び停止精度等の向上を図る
ことができる無人車の操舵制御装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案では上記目的を達
成するために、操舵輪を減速機構を介してステアリング
モータの回転に基づいて操舵制御する無人車の操舵制御
装置において、前記減速機構と操舵輪との間に設けら
れ、前記操舵輪の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記ステアリングモータに設けられ同モータの回動量を
検出するモータ回動量検出手段と、前記操舵輪の操舵角
を指令する操舵角指令手段と、前記操舵角検出手段から
の実操舵角と操舵角指令手段からの指令操舵角との偏差
を演算し、その偏差に基づくステアリングモータの回動
量を演算する回動量演算手段と、前記回動量演算手段の
演算結果と前記モータ回動量検出手段とに基づいて前記
ステアリングモータを駆動制御して前記操舵輪を前記指
令操舵角にするモータ駆動手段とからなる操舵制御装置
をその要旨とする。

【０００８】

【作用】従って、本考案によれば、無人車の減速機構と
操舵輪との間に設けられた操舵角検出手段によって操舵
輪の操舵角が検出され、ステアリングモータに設けられ
たモータ回動量検出手段によってモータの回動量が検出
される。そして、操舵角指令手段によって前記操舵輪の
操舵角が指令され、回動量演算手段によって前記操舵角
検出手段からの実操舵角と操舵角指令手段からの指令操
舵角との偏差が演算される。

【０００９】さらに、その後前記回動量演算手段によっ
て前記操舵角検出手段からの実操舵角と操舵角指令手段
からの指令操舵角との偏差に基づくステアリングモータ
の回動量が演算される。続いて、モータ駆動手段によっ
て前記回動量演算手段の演算結果と前記モータ回動量検
出手段によって検出されたステアリングモータの回動量
とに基づいて前記モータが駆動制御された後、前記操舵
輪が前記指令操舵角に駆動制御される。

【００１０】

【実施例】以下、本考案を無人フォークリフトに具体化
した一実施例を図１〜３に基づいて説明する。

【００１１】図２に示すように、路面上には電磁誘導線
１が敷設され、無人車としての無人フォークリフト２の
走行経路が形成されている。また、前記電磁誘導線１上
の所定位置には、前記無人フォークリフト２へ運行情報
を指示するマークプレート３が配置され、同マークプレ
ート３の運行情報を無人フォークリフト２は、公知の方
法で読み取るようになっている。

【００１２】前記無人フォークリフト２は操舵輪及び駆
動輪を兼用する操舵輪としての後輪５の回転及びこれに
追従する一対の前輪６の正逆回転に従って前後進するよ
うになっている。そして、フォークリフト２の前進走行
時には、両フォーク７，８間においてアーム９上に設け
た前進用ピックアップコイル１０が、また、後進時には
ボディ中央底面に配設した後進用ピックアップコイル１
１が前記路面に敷設した電磁誘導線１を検出するように
なっている。

【００１３】また、フォークリフト２のボディ内には、
前記後輪５の操舵駆動及び回転駆動を行うステアリング
モータ１２及び走行用モータ１３と、これらの制御を行
う操舵角指令手段、回動量演算手段及びモータ駆動手段
としてのコントローラ１４が配設されている。なお、フ
ォークリフト２のボディ下面には、前記電磁誘導線１上
に配置されたマークプレート３を検知するためのマーク
プレートセンサ１５が取着されている。

【００１４】図１に示すように、前記ステアリングモー
タ１２はボディの水平フレーム１６に立設され、ステア
リングモータ１２の上部から突出した回転軸（図示せ
ず）には回動量検出手段としてのロータリエンコーダよ
りなる第１のステアリングセンサ１７が連結されてい
る。前記ステアリングモータ１２の回動は、前記水平フ
レーム１６の下面に連結固定されたケース１８内の減速
機構（図示せず）を介して、同ケース１８下方に突出す
る出力軸１９に伝達されるようになっている。

【００１５】また、このステアリングモータ１２の右側
には、前記走行用モータ１３がモータ固定ブラケット２
０上面に取付固定されている。また、同モータ固定ブラ
ケット２０の下面には同ブラケット２０に対して回動可
能にギアキャリア２１が配設され、同ギアキャリア２１
の上面には従動歯車２２が固着されている。

【００１６】そして、前記走行用モータ１３の出力軸
（図示せず）がモータ固定ブラケット２０を介して前記
ギアキャリア２１内に突出し、同キャリア２１内に設け
た歯車機構（図示せず）が走行用モータ１３によって回
転されるようになっている。さらに、この歯車機構から
ギアキャリア２１外に突出する出力軸２４が前記後輪５
に連結されており、走行用モータ１３の回転と連動して
後輪５が回転駆動されるようになっている。

【００１７】前記モータ固定ブラケット２０のステアリ
ングモータ１２側には、略コ字状の取付部２５が形成さ
れている。そして、同取付部２５の上下両壁２６，２７
間にベアリング２８を介して配置した回動バー２９の上
部周面上に駆動歯車３０が固着され、同駆動歯車３０が
前記ギアキャリア２１の従動歯車２２に噛合している。

【００１８】また、前記モータ固定ブラケット２０の取
付部２５の下壁２７から突出する回動バー２９の下端小
径部３１ａと、前記ケース１８から突出する出力軸１９
とがチェーンスプロケット３２によって連結されてい
る。そして、前記ステアリングモータ１２の回動がチェ
ーンスプロケット３２を介して回動バー２９に伝達さ
れ、さらには同回動バー２９の駆動歯車３０から従動歯
車２２を経てギアキャリア２１に伝わり、最終的に出力
軸１９を介して後輪５の操舵角が制御されるようになっ
ている。

【００１９】そして、前記モータ固定ブラケット２０の
上面から取付部２５の上方に延設した延伸片３３には、
回動バー２９の絶対位置に応じた信号を出力するアブソ
リュートエンコーダよりなる操舵角検出手段としての第
２のステアリングセンサ３４が取付固定され、前記取付
部２５の上壁２６から上方に突出する回動バー２９の上
端小径部３１ｂと連結されている。即ち、この第２のス
テアリングセンサ３４によって後輪５のそのときどきの
実操舵角Ｘが検出されるようになっている。

【００２０】次に、上記のように構成した無人フォーク
リフト２の電気的構成を図３のブロック図に基づいて説
明する。前記ボディに配設されたコントローラ１４は、
中央処理装置（以下ＣＰＵという）３６、制御プログラ
ムを予め記憶したＲＯＭ３７、前記ＣＰＵ３６の演算結
果等を一時記憶するＲＡＭ３８、パルス発生ボード３９
及びサーボボード４０、さらにモータ駆動部４１ａ，ｂ
とから構成されており、前記ＣＰＵ３６はＲＯＭ３７に
記憶されている制御プログラムに従って無人フォークリ
フト２の走行処理動作及び荷役処理動作を実行するよう
になっている。

【００２１】前記ＣＰＵ３６の入力側には前進用ピック
アップコイル１０及び後進用ピックアップコイル１１が
接続され、両ピックアップコイル１０，１１からの検出
信号に基づいてステアリングモータ１２を駆動制御する
ようになっている。また、ＣＰＵ３６にはマークプレー
トセンサ１５が接続され、同マークプレートセンサ１５
はマークプレート３を検出した場合、ＣＰＵ３６にその
旨の信号を出力するようになっている。さらに、ＣＰＵ
３６には第２のステアリングセンサ３４が接続され、同
第２のステアリングセンサ３４は前記後輪５のそのとき
どきの絶対位置（実操舵角）Ｘを検出し、その検出値を
ＣＰＵ３６に出力するようになっている。

【００２２】前記第２のステアリングセンサ３４がＣＰ
Ｕ３６に出力する実操舵角Ｘは、フォークリフト２が直
進状態、即ち後輪５が時計方向及び反時計方向ともに回
動されていない場合には９０°（基準位置）、そして、
例えば後輪５が基準位置から時計方向へ９０°回動した
場合には０°、また、後輪５が基準位置から反時計方向
へ９０°回動した場合には、１８０°となっている。

【００２３】一方、ＣＰＵ３６の出力側にはモータ駆動
部４１ａを介して走行用モータ１３が接続され、前記モ
ータ駆動部４１ａはＣＰＵ３６からの駆動制御信号に基
づいて前記走行用モータ１３を駆動するようになってい
る。また、ＣＰＵ３６の出力側にはパルス発生ボード３
９が接続され、ＣＰＵ３６は前記パルス発生ボード３９
に後述する回動データＰ0 を出力するようになってい
る。

【００２４】前記パルス発生ボード３９にはサーボボー
ド４０が接続され、パルス発生ボード３９は前記回動デ
ータＰ0 に基づいて後述する駆動制御パルス数Ｐ01を前
記サーボボード４０へ出力するようになっている。同サ
ーボボード４０にはモータ駆動部４１ｂが接続され、サ
ーボボード４０は駆動制御パルス数Ｐ01に基づいてモー
タ駆動部４１ｂへステアリングモータ１２を駆動させる
ための駆動パルス信号を出力するようになっている。ま
た、前記第１のステアリングセンサ１７はステアリング
モータ１２の回動量に対するパルス信号Ｐ1 を前記サー
ボボード４０に出力するようになっている。

【００２５】そして、ＣＰＵ３６は前記マークプレート
センサ１５からマークプレート３を検出した旨の信号を
入力した場合、その運行情報を割り出し、その運行情報
が例えば、フォークリフトを停止させてスピンターンを
行わせるものであった場合、走行用モータ１３を停止さ
せるとともに、前記第２のステアリングセンサ３４から
出力されるそのときの後輪５の実操舵角Ｘを入力し、そ
の実操舵角Ｘと前記ＲＯＭ３７に予め記憶されたスピン
ターンのための指令操舵角としての指定操舵角Ｙとの偏
差としての差角Ｚ（＝実操舵角Ｘ−指定操舵角Ｙ）を演
算するようになっている。

【００２６】なお、本実施例では前記ＲＯＭ３７に予め
記憶された指定操舵角Ｙは、無人フォークリフト２にス
ピンターンをさせるべく０°に設定されている。そし
て、ＣＰＵ３６は前記差角Ｚを演算した後、その差角Ｚ
を予め設定された差角Ｚに対応するステアリングモータ
１２の回動量の回動データＰ0 に変換し、前記パルス発
生ボード３９へ出力するようになっている。同パルス発
生ボード３９はＣＰＵ３６から回動データＰ0 を入力す
ると、その回動データＰ0 に対応するステアリングモー
タ１２を駆動するための駆動制御パルス数Ｐ01を発生し
てサーボボード４０へ出力するようになっている。

【００２７】そして、同サーボボード４０は前記パルス
発生ボード３９から駆動制御パルス数Ｐ01を入力した場
合、モータ駆動部４１ｂへ駆動パルス信号を出力して前
記ステアリングモータ１２を駆動させるとともに、第１
のステアリングセンサ１７からステアリングモータ１２
の回動量に相当するパルス信号Ｐ1 とを入力し、前記パ
ルス発生ボード３９からの駆動制御パルス数Ｐ01と第１
のステアリングセンサ１７からのパルス信号Ｐ1 とを比
較するようになっている。

【００２８】そして、前記サーボボード４０はパルス発
生ボード３９からの駆動制御パルス数Ｐ01と第１のステ
アリングセンサ１７からのパルス信号Ｐ1 とが一致、即
ちステアリングモータ１２が前記差角Ｚに対応する角度
（回動データに基づく角度）まで回動した場合、モータ
駆動部４１ｂへの駆動パルス信号の出力を停止してステ
アリングモータ１２の駆動を停止するようになってい
る。

【００２９】そして、ＣＰＵ３６は前記第２のステアリ
ングセンサ３４から後輪の実操舵角Ｘを入力し、再度実
操舵角Ｘと指令操舵角Ｙとの差角Ｚを演算し、その差角
Ｚが０°になったかを確認するようになっている。つま
り、ＣＰＵ３６はステアリングモータ１２が差角Ｚに対
応する角度まで回動された後、後輪５が指令操舵角Ｙま
で操舵されたか確認するようになっている。

【００３０】さて、続いて上記の構成を有する無人フォ
ークリフト２の作用について説明する。まず、無人フォ
ークリフト２が電磁誘導線１に沿って通常走行を開始す
ると、ＣＰＵ３６はマークプレートセンサ１５がマーク
プレート３を検出したか否かを判別し、マークプレート
センサ１５がマークプレート３を検出したと判断した場
合には、フォークリフト２を通常走行から低速走行に切
換走行させるとともに、第２のステアリングセンサ３４
からそのときの後輪５の実操舵角Ｘを入力する。

【００３１】そして、ＣＰＵ３６は前記第２のステアリ
ングセンサ３４からの実操舵角ＸとＲＯＭ３７に予め記
憶された指令操舵角Ｙ（０°）との差角Ｚを演算し、前
記差角Ｚを回動データＰ0 に変換してから、その回動デ
ータＰ0 をパルス発生ボード３９へ出力する。同パルス
発生ボード３９は前記ＣＰＵ３６から入力した回動デー
タＰ0 に対応する駆動制御パルス数Ｐ01をサーボボード
４０へ出力する。

【００３２】前記パルス発生ボード３９から回動データ
Ｐ0 に対応する駆動制御パルス数Ｐ01を入力したサーボ
ボード４０は、モータ駆動部４１ｂへ駆動パルス信号を
出力してステアリングモータ１２を駆動させ、後輪５を
時計方向へ回動させるとともに、第１のステアリングセ
ンサ１７からステアリングモータ１２の回動量に対する
パルス信号Ｐ1 を入力する。

【００３３】次に前記サーボボード４０によって前記回
動データＰ0 に対する駆動制御パルス数Ｐ01と、前記第
１のステアリングセンサ１７から出力されたステアリン
グモータ１２の回動量に対するパルス信号Ｐ1 とが比較
される。そして、前記駆動制御パルス数Ｐ01とパルス信
号Ｐ1 とが一致した場合には、ＣＰＵ３６は再度第２の
ステアリングセンサ３４からそのときの後輪５の実操舵
角Ｚを入力して、指令操舵角Ｙとの差角Ｚを演算し、そ
の差角Ｚが０°になったかを判別する。

【００３４】前記差角Ｚが０°となった場合には、回動
データＰ0 も０となるため、パルス発生ボード３９から
サーボボード４０へ出力される駆動制御パルス数Ｐ01も
０となりステアリングモータ１２の駆動は停止される。
一方、前記駆動制御パルス数Ｐ01とパルス信号Ｐ1 とが
一致しなかった場合サーボボード４０は、前記駆動制御
パルス数Ｐ01とパルス信号Ｐ1 とが一致するまでモータ
駆動部４１ｂへパルス駆動信号を出力してステアリング
モータ１２を駆動させ、後輪５を指定操舵角Ｙまで操舵
制御する。

【００３５】以上詳述したように、本実施例の操舵制御
装置を備えた無人フォークリフト２によれば、ステアリ
ングモータ１２にロータリエンコーダよりなる第１のス
テアリングセンサ１７を、また、減速機構の最終段にア
ブソリュートロータリエンコーダよりなる第２のステア
リングセンサ３４の２つのステアリングセンサを設けた
ことによって、ステアリングモータ１２の回動量（パル
ス信号Ｐ1 ）及び後輪５のそのときの実操舵角Ｘとを検
出することができ、減速機構の歯車のバックラッシュや
チェーンの緩み等が生じても、前記第２のステアリング
センサ３４によってその誤差値が検出される。

【００３６】そして、前記第１のステアリングセンサ１
７及び第２のステアリングセンサ３４との検出値に基づ
いてステアリングモータ１２の回動量をフィードバック
制御するように構成したので、確実に指定操舵角Ｙで後
輪５が操舵される。従って、無人フォークリフト２が旋
回する際の軌跡や停止位置等が狂うことがなくなり、ボ
ディが大きく蛇行したりスピンターン終了後も電磁誘導
線１、即ち走行経路からコースアウトすることがなくな
る。

【００３７】なお、本考案は上記実施例に限定されるも
のではなく、考案の趣旨を逸脱しない範囲で例えば次の
ように構成することもできる。（１）上記実施例では、無人車として無人フォークリフ
ト２で具体化したが、この無人フォークリフト２に代え
て例えば無人搬送車や種々の無人車で具体化してもよ
い。

【００３８】（２）上記実施例では、無人車としての無
人フォークリフト２は電磁誘導線１に沿って走行する誘
導タイプの無人フォークリフト２で構成したが、この誘
導タイプの無人フォークリフト２に代えて、無人車自身
の判断で運行する自律運行タイプの無人フォークリフト
等で構成してもよい。

【００３９】（３）上記実施例では、ＲＯＭ３７に予め
記憶した指定操舵角Ｙは０°であったが、これを例えば
４５°、６０、１２０°等種々の指定操舵角Ｙで設定し
てもよい。

【００４０】（４）上記実施例では、操舵角検出手段と
しての第２のステアリングセンサ３４は、後輪５の絶対
位置を検出することができるアブソリュートロータリエ
ンコーダを使用したが、この第２のステアリングセンサ
３４をアブソリュートロータリエンコーダに代えてポテ
ンショメータやインクリメンタルロータリエンコーダと
リミットスイッチの組み合わせ等のセンサを使用し、こ
のセンサの出力する抵抗値に対する後輪５の実操舵角Ｘ
を予めＲＯＭ３７へ記憶させておき、ＣＰＵ３６によっ
てそのセンサの抵抗値に対する後輪５の実操舵角Ｘを演
算するように構成してもよい。

【００４１】

【考案の効果】以上詳述したように本考案によれば、操
舵輪の操舵角を正確に検出できるとともに、操舵輪を指
定する操舵角に確実に操舵して無人車の走行精度及び停
止精度等の向上を図ることができるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を具体化した実施例の無人フォークリフ
トの操舵制御装置を示す一部背断面図である。

【図２】無人フォークリフトの平面図である。

【図３】無人フォークリフトの電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

２…無人車としての無人フォークリフト、５…操舵輪と
しての後輪、１２…ステアリングモータ、１４…操舵角
指令手段、回動量演算手段及びモータ駆動手段としての
コントローラ、１７…モータ回動量検出手段としての第
１のステアリングセンサ、３４…操舵角検出手段として
の第２のステアリングセンサ、Ｘ…実操舵角、Ｙ…指令
操舵角、Ｚ…偏差としての差角

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 6/00 B62D 5/04 B62D 7/08

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】操舵輪を減速機構を介してステアリング
モータの回転に基づいて操舵制御する無人車の操舵制御
装置において、前記減速機構と操舵輪との間に設けられ、前記操舵輪の
操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記ステアリングモータに設けられ同モータの回動量を
検出するモータ回動量検出手段と、前記操舵輪の操舵角を指令する操舵角指令手段と、前記操舵角検出手段からの実操舵角と操舵角指令手段か
らの指令操舵角との偏差を演算し、その偏差に基づくス
テアリングモータの回動量を演算する回動量演算手段
と、前記回動量演算手段の演算結果と前記モータ回動量検出
手段とに基づいて前記ステアリングモータを駆動制御し
て前記操舵輪を前記指令操舵角にするモータ駆動手段と
からなる操舵制御装置。