JP2660534B2 - 移動体の誘導走行制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工場、事務所あるいはビル内などで使用さ
れる無人搬送車、各種イベント会場、デパートにおける
客よせのための移動ロボット等、あらゆる移動体に関
し、これらの移動体をソフトウエアのデータに基づき予
定経路に沿って誘導走行する移動体の誘導走行制御装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来において、走行経路を示す誘導線に倣って移動体
を誘導走行させる方法があり、たとえば工場等で使用さ
れる無人搬送車では、床面に誘導磁界を発生する誘導線
を敷設し、上記搬送車に配設されたピックアップコイル
で上記誘導線から発生する磁界を検出して前記誘導線に
対する車両の横方向のずれ量を求め、これに基づいて前
記搬送車を上記誘導線に倣って誘導する。

この種の方法には、上記誘導線に倣って移動体を走行
させる他、床面に白線、アモルファステープ、アルミテ
ープ、磁気テープ、フェライトテープ、フェライト塗
料、蛍光塗料、レーザ光線等を敷設し、それぞれに倣っ
て移動体を走行させる方法があり、これらは商品として
の販売あるいは特許出願、学会発表等で広く知られてい
る。以下、上記誘導線等をならい線、上記誘導方法をな
らい線誘導方式と呼称することとする。

いずれにせよ、ならい線誘導方式とは、移動体に、な
らい線である誘導線等の被検出対象を検出するセンサを
配設し、該センサにて、移動体の車体がならい線に対し
て左右に逸脱しているか否か、つまりならい線に対する
移動体の横方向の偏差を検出して、この偏差が零になる
ように移動体の走行を制御するという制御上の原理に基
づくものである。

また、従来において、移動体の進行および移動量を検
出し、該検出値によって移動体の現在位置を逐次算出
し、この算出値に基づき移動体が所定の予定経路を辿る
ように移動体の走行を制御する一般的に推測航法と呼ば
れる誘導方法がある。

この種の誘導方法は、上記ならい線誘導方式と異な
り、予定経路を示すならい線を配設することなく、予定
経路を移動体に予め教示して、このソフトウエアのデー
タに基づいて、移動体が誘導走行するものであり、以下
これらを総称して自立走行誘導方式と呼称することとす
る。なお、この方式では、上記信号方向等の検出値に、
車輪のスリップ等に起因する検出誤差が発生し、この誤
差が算出した現在位置の累積誤差となって顕われる。こ
れは、結局、移動体の誘導精度を劣化させることになる
から、この種の方法では、上記する基本的な構成に加え
て移動体の予定経路に沿って標識等を間欠的に配設し、
該標識等を認識することによって上記現在位置を間欠的
に補正することが一般に行なわれる。

すなわち、自立走行誘導方式では、主としてつぎの
〜の処理が行なわれる。

移動体の現在位置を計算上の走行軌跡から算出する。

計算上の走行軌跡に含まれる累積誤差を間欠的にキャ
ンセルする。

予定経路上を走行するように、現在位置に基づき操舵
指令を発生する。

ここでの処理について説明する。まず進行方向を検
出して移動体の進行方向を求める。つぎに、上記現在位
置と予定経路上の目標地点とを結ぶ線分と前記進行方向
とのなす角を進路変更角として算出する。ここにおい
て、この進路変更角を算出してから、上記操舵指令を発
生するまでの処理系統は、移動体の構造の違い、すなわ
ち当の移動体がステアリング車であるか、両輪駆動車で
あるか、または全方向移動車であるか等々の走行系の仕
様に応じて異なる。したがってこの種の方式の装置の開
発、設計にあたっては、個々の仕様に応じた制御ソフト
を作成するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記ならい線方式の移動体は、原理的にも部品点数が
少なく材料費が安価である。これに加えて、最近は無人
搬送用として工場への導入が盛んになって出荷台数が増
えている。このようにこの方式の移動体の量産効果が大
きく、低価格である。しかも市場においてたとえば積載
重量、車体寸法、充電時間等に関して多種多様な仕様の
商品が市販されており、使用実績も多く、品質も安定し
ている。

一方、自立走行誘導方式の移動体は、原理的に部品点
数がきわめて多く、前記するように個々の仕様に応じた
制御ソフトを作成すること等々から開発コストや材料が
高くつく。しかも、用途が工場内無人搬送用のみなら
ず、食堂、病院、営業所、ホテル、事務所等々と多岐に
わたり、これら各客先の要求する仕様に応じて生産をし
ていたのでは、量産効果は薄く、生産コストを下げるこ
とは困難であり、普及が遅れていた。

このように従来においては、ならい線を必要とせず、
ソフトウエアで走行経路を教示できる機能を有する自立
走行誘導方式の移動体を、客先の要求する仕様に応じて
市場に低価格で供給することは困難であった。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、上記するように既に市場に存在す
る多種多様なならい線方式の安価な移動体本体を利用し
て、上記自立走行誘導方式の機能を備えた移動体の誘導
走行制御装置を市場に低価格にて提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の第１発明では、ならい線によって設定された
予定経路に対する移動体のずれを検出するずれ検出手段
と、この検出手段によって得られたずれが所定値となる
よう移動体を操舵制御する操舵制御手段とを具え、なら
い線誘導方式によって走行する移動体に、移動体の予定
経路を記憶する記憶手段と、移動体の現在位置および走
行方向を逐次検出する位置方向検出手段と、前記記憶手
段および位置方向検出手段の出力に基づき移動体の予定
経路上の目標位置と移動体上の所定位置とを結ぶ線分が
移動体の走行方向に対してなす角度を算出し、この角度
を該角度に対応する前記ずれ検出手段のずれ量に変換す
る変換手段と、この変換手段から出力されるずれ量が前
記ずれ検出手段で検出されるよう前記ずれ検出手段に前
記ならい線による検出データとは異なる疑似的データを
付与する疑似データ付与手段とを具えるようにする。

また、本発明の第２発明では、ならい線によって設定
された予定経路に対する移動体のずれを検出するずれ検
出手段と、この検出手段によて得られたずれが所定値と
なるよう移動体を操舵制御する操舵制御手段とを具え、
ならい線誘導方式によって走行する移動体に、移動体の
予定経路を記憶する記憶手段と、移動体の現在位置およ
び走行方向を逐次検出する位置方向検出手段と、前記記
憶手段および位置方向検出手段の出力に基づき移動体の
予定経路上の目標位置と移動体上の所定位置とを結ぶ線
分が移動体の走行方向に対してなす角度を算出し、この
角度を該角度に対応する前記ずれ検出手段のずれ量に変
換する変換手段と、を具え、前記変換手段から出力され
るずれ量を前記操舵制御手段に入力し、該ずれ量に基づ
いて操舵制御するようにする。

また、本発明の第３発明では、ならい線によって設定
された予定経路に対する移動体のずれを検出するずれ検
出手段と、移動体の予定経路を記憶する記憶手段と、移
動体の現在位置および走行方向を逐次検出する位置方向
検出手段と、前記記憶手段および位置方向検出手段の出
力に基づき移動体の予定経路上の目標位置と移動体上の
所定位置とを結ぶ線分が移動体の走行方向に対してなす
角度を算出し、この角度を該角度に対応する前記ずれ検
出手段のずれ量に変換する変換手段と、前記ずれ検出手
段および変換手段の出力と択一選択する選択手段と、こ
の選択手段によって選択された方のずれ量に基づき該ず
れ量が所定値となるよう移動体を操舵制御する操舵制御
手段とを具えるようにする。

〔作用〕

すなわち本発明の第１の発明では、変換手段は、検出
された移動体の現在位置および走行方向と、記憶された
予定経路とに基づいて、自立走行誘導方式の原理に基づ
く上記角度を求め、これをならい線誘導方式によって走
行する移動体のずれ検出手段が検出し得る対応するずれ
量に変換する演算処理を行なう。

疑似データ付与手段は、ならい線誘導方式によって走
行する移動体のずれ検出手段で上記ずれ量が発生するよ
うに路面に布設されたならい線とは異なる被検出対象を
該ずれ検出手段に疑似データとして付与する。したがっ
て、ならい線誘導方式によって走行する移動体は、路面
に布設されたならい線に倣って走行するのではなく、記
憶された予定経路に沿って自立走行する。

また、本発明の第２の発明では、上記第１発明と同様
に、変換手段は上記ずれ量を求める。このずれ量は、な
らい線誘導方式によって走行する移動体のずれ検出手段
で発生するようなずれ量である。そこで、このずれ量を
移動体のずれ検出手段の後段の操舵制御手段に入力す
る。したがってならい線誘導方式によって走行する移動
体は、路面に布設されたならい線に倣って走行するので
はなく、記憶された予定経路に沿って自立走行する。

また、本発明の第３発明は、上記第２発明の構成に対
して、変換手段によって得られるずれ量と路面に布設さ
れたならい線による検出データに基づき得られたずれ量
のいずれを操舵制御手段に入力するかを選択する手段を
加え構成した。したがって、選択手段が変換手段によっ
て得られるずれ量を選択した場合は、移動体は記憶され
た予定経路に沿って自立走行し、またならい線による検
出データに基づき得られたずれ量を選択すると、移動体
は、路面に布設されたならい線に倣って走行する。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。

まず、本発明に適用されるならい線誘導方式および自
立走行誘導方式について説明する。

以下、自立走行誘導方式について説明する。

第10図は、ならい線誘導方式の一例として、工場の床
面に敷設された白線に沿って走る無人搬送車の全体構成
を示し、第11図は、この無人車に搭載される誘導走行制
御装置のブロック図を示し、第５図は無人車のラインセ
ンサが上記白線を検出する態様を示し、第12図は無人車
の前輪ステアリング機構の構成を示す。

第10図に示すように、工場の床面の無人車200の予定
経路上には床と区別できる光の反射率を有する白線テー
プ201が敷設されている。一方、無人車200には、ライン
センサ210、光源211、操舵量演算部220、ステアリング
制御部230および前輪駆動部240がそれぞれ配設、搭載さ
れている。

ラインセンサ210は無人車200の車体202の中心軸線Ａ
が白線201に対して左右にずれているか否かを検出する
センサであり、その中心が上記軸線Ａと一致するように
前輪202aの近傍に配設されている。

光源211は、ラインセンサ210の視野を照射する態様で
車体202に配設されている。

光源211から光が照射されると、ラインセンサ210は、
この光の反射を捕え、第５図に示すように、センサ210
の視野内において白線201の中心点Ｂとラインセンサ210
の視野の中心点Ｃとの偏差Δｘ′を検出する。なお、こ
の偏差Δｘ′の符号は、無人車200の進行方向が白線201
に対して左方向にずれている場合を＋、右方向にずれて
いる場合を−とする。

第11図の操舵量演算部220のラインセンサアンプ221
は、ラインセンサ210で検出した偏差に対して工学単位
の変換等の所要の処理を施し、正確な偏差量Δｘ′を出
力し、これを操舵量演算装置222に加える。同演算装置2
22では、上記偏差Δｘ′を零にするための操舵指令信号
α_Ｓを演算する。たとえば、無人車200が進行方向に対
して左に2cmずれている状態を補正するためには、前輪2
02aに進行方向に対して右に５゜のステアリング角を与
えればよいことが予めわかっている。したがってアンプ
221から＋2cmを示す偏差信号Δｘ′が出力されている場
合には、操舵量演算装置222は前輪202aに右に５゜のス
テアリング角を与えるための操舵指令信号α_Ｓを発生す
る。

こうして得られた指令信号α_Ｓはステアリング制御部
230に加えられる。このステアリング制御部230は、指令
信号α_Ｓを目標値として前輪202aのステアリング角を制
御するフィードバック制御系を構成している。すなわち
ステアリング角検出器231（たとえば摺動抵抗器が使用
される）では、随時の前輪202aのステアリング角が検出
され、この検出値は、上記指令信号α_Ｓに対してフィー
ドバック信号α_ｐとして与えられる。そして、これら信
号の偏差信号α_Ｓ−α_ｐがサーボ制御装置232に加えら
れ、同制御装置232は、上記偏差信号が零になるように
ステアリングモータ233の回転速度を制御する。こうし
て制御されるステアリングモータ233の正転、逆転の駆
動力は、第12図に示すようにステアリング機構234のギ
アボックス234a、ねじ234bを介して、レバー台234cに伝
達され、該レバー台234cをねじ234bの軸心方向に往復自
在に移動させる。

レバー台234cはレバー台234dに係合されていて、上記
レバー台234cの移動に伴い、レバー台234dを揺動させ
る。この結果レバー台234dに支持された前輪202aのステ
アリング角が矢印Ｄ方向に変化し、最終的に同ステアリ
ング角が目標値（右５゜）に達するようになされる。

一方、前輪駆動部240の走行モータ241は、同図に示す
ようにギアボックス242、タイミングベルト243を介して
前輪202aを回転駆動する。走行長測定用パルスエンコー
ダ244は走行モータ241の回転数を検出するものであり、
同エンコーダ244は、無人車200の走行距離を記録する必
要がある場合に使用される。

このようにステアリング制御部230によって前輪202a
のステアリング角が無人車200が白線に沿うように制御
され、かつ前輪駆動部240によって前輪202aが回転駆動
されるので、無人車200は、走行経路に沿って誘導走行
される。なお、このような白線に沿って走行する前輪ド
ライブ、前輪ステアリングの３輪仕様の無人搬送車は、
現在最も低価格で販売されているものの１つである。な
お、この種の無人車の仕様としては、その他に前輪ドラ
イブ、前輪ステアリングの４輪仕様、後輪ドライブ仕
様、後輪ステアリング仕様、クローラあるいはタイヤで
ある左右輪を独立に駆動することによって操舵を行なう
いわゆる両輪駆動方式を採用する仕様等々多種多様の仕
様がある。

なお、走行経路を示すならい線およびこれを検出し
て、ならい線に対する車体の横方向の偏差を発生するな
らい線偏差検出器としては、上記白線およびラインセン
サの他第１表の組み合わせのものがある。

以下、自立走行誘導方式について説明する。

第13図は、上記自立走行誘導方式における前輪ドライ
ブ、前輪ステアリングの無人搬送車（３輪仕様）の全体
構成を示し、第14図はこの無人車に搭載される誘導走行
制御装置のブロック図を示す。

第13図に示すように、工場の床面には無人車300の予
定経路に沿って誘導標識301が間欠的に配設されてい
る。一方、無人車300の車体302の前方には、これら標識
301を認識し得る態様で誘導標識検出器303が配設される
とともに、無人車300の進行方向を検出するジャイロコ
ンパス304が配設されている。そして車体302の前輪302a
には、同車輪302aの回転数に基づき、当の無人車300の
単位時間あたりの走行長を検出するパルスエンコーダ30
5が付設されている。誘導走行操舵指令作成装置306は、
これら誘導標識検出器303、ジャイロコンパス304および
エンコーダ305の出力に基づき、前輪302aを操舵するた
めの指令信号を作成するものである。なお、ステアリン
グ制御部310および前輪駆動部320は、上記ならい線誘導
方式におけるステアリング制御部230および前輪駆動部2
40と同一の構成である。この場合、前輪駆動部240のエ
ンコーダ244は、上記エンコーダ305に対応している。

以下、上記誘導走行操舵指令装置306において行なわ
れる処理について説明する。第15図は一般に進行方向お
よび走行長の検出値に基づく無人車300の随時の現在位
置の計算方法の原理を示す。すなわち、同図に示すよう
に予め設定された初期位置（x₀,y₀）から無人車300が走
行を開始すると、上記エンコーダ305は随時の走行長l₁,
1₂,1₃,…を検出する。一方、それら各時点における無人
車300の進行方向を示すｘ軸と無人車300の進行方向との
なす角θ₁,θ₂,θ₃,…をジャイロコンパス304は検出す
る。

したがって随時における現在位置（n,ｎ）（ｎ＝
1,2,3…）は、 のごとく演算される。

第16図は、上記（１）式によって得られる現在位置を
時間の経過とともにプロットした無人車300の走行軌跡
（同図の破線にて示す）と無人車300の実際の現在位置
とを同様にプロットした無人車300の走行軌跡（同図の
実線にて示す）をそれぞれ表わしたものである。

同図に示すように上記ジャイロコンパス304およびエ
ンコーダ305の検出値のみに基づき演算された上記現在
位置（_n,_ｎ）は、無人車300が長きにわたって走行
を続けるにつれて無人車300の実際の現在位置（x_n,y_n）
に対して大きなずれを生じているのがわかる。

こうした累積誤差が生じる原因は、上記（１）式にお
けるθ_i,i_iがそれぞれジャイロコンパス304、エンコー
ダ305の各検出誤差θ_εｉ,l_εｉを含むこと、および
_n,_ｎの演算にあたって、それぞれに計算上のケタ落
ち等に起因する誤差ε_xi,ε_yiが生じることによって上
記（１）式の演算値_n,_ｎには、 のごとく、それぞれ誤差_εｎ，_εｎが含まれること
による。

そこで、誘導走行操舵指令作成装置306は、こうした
誤差を含む現在位置を間欠的に補正する処理を行なう。

すなわち第17図に示すように、前記誘導標識301の中
心位置の位置座標（x_zj,y_zj）（ｊ＝1,2,3,…）が予め
操舵指令作成装置306に格納されている。

同図において破線は、上記（１）式の演算に基づく無
人車300の走行軌跡を示し、実線は、無人車300の実際の
走行軌跡を示す。

いま、無人車300が位置座標（x_zj,y_zj）の標識301を
時刻ｔにおいて通過した場合を想定すると、第18図
（ａ）に示すように計算上、走行軌跡（破線）は、該標
識301と位置（_zi,_zi）で交わる予定であったのが、
無人車300が標識301と実際には同時刻において位置（x
_zi,y_zi）で交差した場合には、この位置（x_zi,y_zi）を
真の位置として補正すればよい。が、この際、時刻ｔに
おける真の位置を上記位置（x_zi,y_zi）に補正するので
なく、 補正計算する間に無人車300が進んでしまうことを考慮
して、現在位置を位置（_i,_ｉ）、 に補正する。ここで、ｍは、補正計算をする時間によっ
て定まる整数である。具体的には、上記（３）式におえ
る（x_zi,y_zi）は以下のようにして求められる。

すなわち、第17図（ｂ）に示すように誘導標識301
は、２本の平行線とそれと交差する１本の斜め線から構
成された図形である。そこで誘導標識検出器303は、無
人車300の走行軌跡が標識301と交わる点b,c,eを検出す
る。そして、操舵指令作成装置306は、この検出結果と
上記エンコーダ305の出力から点b,c間の走行長l₁、点c,
e間の走行長l₂を求め、三角形abcと三角形cdeの相似性
からx₁,x₂およびy₁,y₂を比例計算し、交差点ｃの座標
（x_zi,y_zi）を求める。そして、これを上記（３）式に
代入して、現在位置（_i,_ｉ）を求める。なお、この
際上記点b,cの位置座標は予め記憶されているものとす
る。なお、標識301としては、光学反射板、ビーズ球、
あるいは磁石等が使用される。

さらに操舵指令作成装置306は、上記（３）式で間欠
的に補正される無人車300の現在位置に基づき、無人車3
00を予定経路に沿って走行させるための操舵指令（前輪
302のステアリング角指令）を作成する。以下、この操
舵指令を作成する手順について説明する。

第19図に示すように無人車300が走行すべき曲線また
は直線の予定経路が点列p₀,p₁,p₂,p₃,p₄,p₅,…で表現さ
れているものとする。点列の位置座標は予め教示され、
操舵指令作成装置306に格納されている。同図に示すよ
うに無人車300が位置（_i,_ｉ）に存在しているもの
とすると、上記格納された予定経路のうちつぎの目標地
点であるp₄（x_p4,y_p4）に向けて車体の進行方向つまり
車体の進路をδだけ変更する。

すなわち、第20図に示すように進路変更角δはつぎの
目標点をp_n（x_pn,y_pn）（ｎ＝1,2,3,…）として次式で
表わされる。

δ＝θ−φ …（４） ここで、θは無人車300の進行方向がｘ軸となす角で
あり、ジャイロコンパス304の出力から得られる。そし
て、φは無人車300の現在位置Ｔ（_i,_ｉ）とつぎの
目標点p_n（x_pn,y_pn）とを結ぶ線（目標進路）がｘ軸と
なす角であり、演算 φ＝tan^-1［（y_pn−_ｉ）／（x_pn−_ｉ）］ によって得られる。

つぎに操舵指令作成装置306は、（４）式で得られた
進路変更角δに基づき無人車300の進行方向が目標進路
と一致するように無人車300の操舵角s₁を示す操舵指令
信号を作成し、これを出力する。

第21図は、上記進路変更角δと操舵角s₁と幾何学的関
係を示す。

同図から明らかなように操舵角s₁は、（５）式のごと
く表わされる。

s₁＝tan^-1［Rsinδ／（Ｌ−l₁） …（５） ここで、 Ｌ＝Rcosδ l₁は車体中心とステアリング中心との距離である。

以上のようにして誘導走行操舵角指令装置306から操
舵角s₁が出力される。

この操舵角s₁は、第14図に示すステアリング制御部31
0に加えられる。ステアリング制御部310では、前記なら
い線誘導方式のステアリング制御部230と同様の処理が
行なわれる。

すなわち上記（５）式で得られた操舵角指令信号s₁を
目標値として前輪303aのステアリング角を制御する。一
方、前輪駆動部320では、前記ならい線誘導方式の前輪
駆動部240と同様に前輪302aを回転駆動する処理が行な
われる。こうして、無人車300は、教示、記憶された走
行経路に沿って誘導走行される。

なお、この種の無人車の仕様としては、ならい線誘導
方式と同様に前輪ドライブ、前輪ステアリングの４輪車
や、後輪ドライブや後輪ステアリングあるいは、クロー
ラやタイヤによる左右輪の独立駆動方式つまり両輪駆動
方式などのステアリング方式が使用されている。

車体の構造が、前輪ステアリング式であれば、前記説
明するように前輪の向きを点p_nの方向を向けるように制
御したが、クローラや両輪駆動による操舵方式であれ
ば、左右のクローラは車輪の回転数差を制御してその場
で旋回するかもしくは徐々に点p_nの方向を車体が向くよ
うに制御しつつ無人車を走行させるようにする。

たとえば、無人車300が両輪駆動である場合には、上
記（４）式で得られる進路変更角δに基にして、左右の
車輪を回転駆動する各モータに対して与えるべき速度指
令信号v_L,v_Rの比を操舵指令信号として作成する。

すなわち、操舵指令信号s₂としては、第22図に示すご
とく となる。

ここに であり、θは車体の向きの変化、l₃は車体中心と右また
は左車輪の中心との距離である（第22図参照）。

いずれにせよ、自立走行誘導方式では、移動体がつぎ
なる目標値に移動するための指令信号を作成する必要が
あり、この際走行系の仕様がステアリング車か、両輪駆
動車かもしくは全方向移動車等々の違いにより適用すべ
き制御則が個々に応じて異なっていて、無人車の走行系
の仕様に応じて個々の操舵指令信号を作成する必要があ
る。

なお上記の例では、ジャイロコンパス304の検出値か
ら無人車300の進行方向と基準となるｘ軸方向とのなす
角θを得るようにしたが下記第２表に示す各センサを用
いて、それぞれの各センサの出力から上記θを得るよう
にしてもよい。

上記２表に示すようにセンサとしてジャイロコンパス
と地磁気センサを使用する場合はそれらの出力からその
ままθが得られる。また、レートジャイロと両輪回転数
差をセンサとして用いた場合には、出力を時間または走
行長で積分することによってθが得られることになる。

第１図は本発明に係る移動体の誘導走行制御装置を搭
載した無人搬送車（前輪ドライブ、前輪ステアリングの
３輪仕様）の全体構成を示し、第２図は、この誘導走行
制御装置のブロック図を示す。

以下、前記した符号と同一のものは、同一機能を示す
ものとする。

第１図に示すように床面には誘導標識301が配設さ
れ、無人搬送車100の車体202には、ラインセンサ210、
操舵量演算部220、ステアリング制御部230、前輪駆動部
240、誘導標識検出器303、ジャイロコンパス304、パル
スエンコーダ305がそれぞれ配設されるとともに、後述
する誘導走行操舵指令作成装置110、偏差信号変換装置1
20および上記ラインセンサ210に当接される態様で偏差
量指示装置130がそれぞれ配設、搭載されている。

以下、第２図を用いて実施例を詳述する。

ジャイロコンパス304、パルスエンコーダ305および誘
導標識検出器303の各出力および教示、記憶された予定
経路の各目標位置とに基づき、操舵指令作成装置110
は、前記（４）式に示す進路変更角δを演算する。同指
令作成装置110の演算結果は偏差信号変換装置120に加え
られる。

この偏差信号変換装置120では、予定経路に対する無
人車300の横方向の偏差Δｘが上記進路変更角δに基づ
いて求められる。

第３図は、無人車100の上面図を示す。前輪202aの中
心位置を現在位置であるＴ（_i,_ｉ）、予定経路上の
次の目標点をp_n（x_pn,y_pn）とし、これら各点を結ぶ直
線Tp_nがラインセンサ210と交差する点をＱとする。する
とラインセンサ210の中心点Ｌと上記Ｑとの偏差Δｘ
は、前輪202aの中心位置とラインセンサ210の中心位置
との距離l_yを用いて、 Δｘ＝l_y・tanδ …（７） と表わされる。ただし、Δｘの符号は、無人車100が走
行経路に対して左方向にずれている場合を＋、右方向に
ずれている場合を−とする。こうして得られるΔｘは、
前記第５図における白線201の中心点Ｂとラインセンサ2
10の視野の中心点Ｃとの偏差Δｘ′に対応している。

このように偏差信号変換装置120では、車体202特有の
寸法l_yを用いて進路変更角δに応じた偏差Δｘが出力さ
れる。

上記（７）式のごとく得られた偏差信号Δｘは、偏差
量指示装置130に加えられる。偏差量指示装置130は、ラ
インセンサ210において上記偏差信号Δｘが発生するよ
うにラインセンサ210の被検出対象（白線）を同センサ2
10に付与するものである。具体的には第４図に示すよう
に、反射板130g上に、白線201′をその軸線方向がライ
ンセンサ210の長手方向と直交する態様で配設し、ライ
ンセンサ210の視野（同図に破線にて示す）内における
白線の中心点Ｂ′とラインセンサ210の中心点Ｃ′との
偏差が上記（７）式におけるΔｘとなるように（ちなみ
にΔｘの符号も対応するように）反射板台130aの位置を
ねじ130bの軸心方向に沿って制御するものである。

偏差量指示装置130は、第２図に示すごとく、上記偏
差信号Δｘを目標値として反射板台130aの位置を制御す
るフィードバック制御系を構成している。

摺動抵抗器130cでは、反射板台130aの位置を示す信号
（絶対値は距離Ｂ′Ｃ′、符号は前記第３図において定
義した符号）Δx_pが随時検出され、この信号がフィード
バック信号として上記偏差信号Δｘに与えられる。そし
てこれら各信号の偏差信号Δｘ−Δx_pがサーボ制御装置
130dに加えられ、同制御装置130dは、上記偏差信号が零
になるようにモータ130eの回転速度を制御する。こうし
て制御されるモータ130eの正転、逆転の駆動力は、ギア
ボックス130f、ねじ130bに伝達され、反射板台130aを往
復自在に移動させて、最終的に上記目標値Δｘが得られ
る位置に反射板台130aを持っていく。

かくして、ラインセンサ210は、この目標値である白
線201′の中心点Ｂ′とラインセンサ210の視野の中心点
Ｃ′との偏差Δｘを検出する。以下この偏差Δｘを示す
信号は、操舵量演算部220に加えられ、同演算部220にて
前記ならい線誘導方式の演算部と同様の処理が施され
て、前輪202aに上記偏差Δｘを零にするためのステアリ
ング角を示す操舵指令信号α_Ｓが発生される。この指令
信号α_Ｓは、ステアリング制御部230に加えられ、同制
御部230において前記ならい線誘導方式の制御部と同様
の処理が施されて前輪202aのステアリング角を上記Δｘ
が零になるように制御する。一方、前輪駆動部240にお
いても前記ならい線方式の前輪駆動部と同様の処理が施
され、前輪202aを回転駆動する。しかして、無人車100
としては教示、記憶された予定経路に沿って誘導走行す
るようになされる。

以上説明したようにこの実施例では、ならい線（白
線）の敷設を要せず、教示、記憶された予定経路に沿っ
て自立走行するという機能をならい線方式の安価な車両
本体（第２図に二点鎖線にて示す部分）を利用して実現
できる。

なおこの実施例では、上記車両本体が前輪ドライブ、
前輪ステアリングの３輪仕様の無人搬送車である場合を
示したが、客先の要求する仕様に応じてたとえこの部分
が異なる仕様になったとしても、同図に破線にて示す部
分は共通の装置として使用することができるので、その
量産効果は大きく、自立走行誘導方式の多種多様な仕様
に応じるための生産技術（小量多品種生産）に貢献する
こと大である。

また、実施例では、反射板130g上に白線201′を配設
するようにしているが、利用すべきならい線誘導方式の
車両本体に配設されているならい線偏差検出器の態様
（前記第１表）に応じて、反射板130g上に配設すべき被
検出対象を変えるようにすればよい。

なお、この場合第６図に示すように車体の中心線に対
称に左右にフォトトランジスタ210′L,210′Ｒを設ける
車体202′を利用する場合には、偏差量指示装置130′と
して第７図のように構成する実施も可能である。すなわ
ち、偏差信号変換装置120において前記（７）式に基づ
く偏差Δｘ（第６図参照）が求められると、この偏差信
号Δｘに基づき、演算器130′ａにおいて右フォトトラ
ンジスタ210′Ｒに与える光量L_Rと左フォトトランジス
タ210′Ｌに与える光量L_Lの差が偏差Δｘに相当するよ
うに、すなわちL_R−L_L＝Δｘとなるように、 演算 （ただしＡは一定の値） が行なわれる。

光量発生器130′R,130′Ｌは、上記（８）式で演算さ
れたL_R,L_Lにそれぞれ対応する光量を発生して、これら
をそれぞれフォトトランジスタ210′R,210′Ｌに付与す
る。

このような左右別々のならい線偏差検出器としてはピ
ックアップコイルや磁気センサや、CdSなどを用いる例
があるが光量もしくは磁束、磁界等各媒体に応じて発生
器を変えるようにすればよい。

いずれにせよ、偏差量指示装置130としては、前記
（７）式で得られる偏差Δｘをならい線誘導方式の車両
本体のならい線偏差検出器に被検出信号として付与する
ものであれば、その構成態様は任意である。

また、この偏差量指示装置130を使用しない実施も可
能である。

第８図は、上記装置130を使用しない本発明に係る誘
導走行制御装置のブロック図を示す。

この場合、同図に示すように偏差信号変換装置120で
演算された偏差Δｘは、上記偏差量指示装置130を介す
ることなく、操舵量演算装置222に直接加えられる。こ
うした構成を有する装置は、前記説明するようなならい
線偏差検出器の種類に応じた偏差量指示装置を用意する
必要がないので、同図の破線部においてさらに共通化を
図ることができ、さらに量産効果を向上させることがで
きる。

以上のように、本実施例では、自立走行誘導方式の機
能を有する無人車を市場に低価格にて提供することがで
きるのであるが、必要に応じて、同無人車をならい線誘
導方式の機能を持たせて、つまり予定経路を示すならい
線に沿って走行させたい場合がある。

前記するように自立走行誘導方式では、無人車の現在
位置が間欠的に補正なされるものの、やはり前記累積誤
差は発生し、したがってこれに起因して誘導精度の劣化
は免れ得ない。

一方、ならい線誘導方式の誘導精度は自立走行誘導方
式に対してはるかに高いという面がある。

そこで、誘導精度が必要とされる領域、たとえば搬送
物等の積荷の積み込み、積み降ろしが行なわれる領域で
は、その領域における位置決めを正確ならしめるために
ならい線を敷設し、この領域内においてのみ無人車をな
らい線誘導方式の機能を持たせて誘導させないという要
請がある。

第９図は、こうした要請に好適な本発明に係る誘導走
行制御装置のブロック図を示す。

同図に示す切換手段140は、偏差信号変換装置120で演
算された偏差Δx₁あるいは、ラインセンサ210が白線201
を検出するとによって、発生する偏差Δx₂のいずれかを
操舵量演算装置222に選択的に付与するものであり、こ
の選択はたとえば予めティーチングされた内容に基づき
行なわれる。たとえば、上記位置決めのための領域に白
線を布設しておき無人車が白線201の始点まできたら、
“偏差Δx₁に代えて偏差Δx₂を操舵量演算装置222に加
える”という具合にティーチングしておけば、同領域に
おいて正確な偏差Δx₂に基づき無人車は位置決めされ
る。

なおこの場合、切換手段140による信号の選択は、ラ
インセンサ210の検出信号に基づき、白線201があるか否
かを２値的に判断し、この判断結果に基づき上記切換手
段140の信号の切り換えを行なうこともできる。また、
切換手段140を手動にて切り換えることも可能である。

なお、また、こうした自立走行誘導方式の機能となら
い線誘導方式の機能とを必要に応じて切り換える方法と
しては、第２図に示す制御装置であれば、ラインセン
サ、ラインセンサアンプを別途設け、これらによる偏差
Δx₂と同図のラインセンサ210に基づく偏差Δx₁とを操
舵量演算部220の操舵量演算装置222に付与するものとし
て選択的に切り換えるようにすればよい。

なお、実施例では本発明が適用される対象を無人搬送
車としたが、もちろん移動ロボット等、所望の走行ルー
トに沿って走行することが必要なあらゆる移動体に適用
されることはもちろんである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ならい線を必要
とせず、ソフトウエアで走行経路を教示して、該経路に
沿って誘導走行する移動体の多品種少量生産がきわめて
低コストで実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る移動体の誘導走行制御装置を搭
載した無人搬送車の全体構成図、第２図は、第１図に示
す誘導走行制御装置のブロック図、第３図は、第１図に
示す偏差信号変換装置で行なわれる演算の原理を説明す
るために用いる図、第４図は、第２図に示す偏差量指示
装置の構成を例示した図、第５図は、ならい線誘導方式
におけるセンサの検出態様を例示した図、第６図は、セ
ンサとしてフォトトランジスタが配設される無人搬送車
を示す図、第７図は、偏差量指示装置の他の構成例を示
すブロック図、第８図、第９図は、本発明に係る誘導走
行制御装置の他の実施例を示すブロック図、第10図は、
ならい線誘導方式によって走行する無人搬送車の全体構
成図、第11図は、第10図に示す誘導走行制御装置のブロ
ック図、第12図は、第11図に示すステアリング機構の構
成を例示した図、第13図は、自立走行誘導方式による無
人搬送車の全対構成図、第14図は、第13図に示す無人搬
送車に搭載された誘導走行制御装置を示すブロック図、
第15図は、自立走行誘導方式による無人搬送車の現在位
置の演算原理を説明するために用いる図、第16図は、間
欠補正を行なわない場合の走行軌跡のずれを示す図、第
17図は、誘導標識の配置態様を例示した図、第18図
（ａ），（ｂ）は誘導標識による位置の補正の原理を説
明するために用いる図、第19図は、教示、記憶された目
標点に向かって無人搬送車が走行する態様を例示した
図、第20図は、教示、記憶された目標点に向かって無人
搬送車が走行する場合の無人搬送車の姿勢を幾何的に示
す図、第21図は、自立走行誘導方式の前輪ドライブ、前
輪ステアリングの３輪仕様の無人搬送車における操舵角
と進路変更角の幾何的関係を示す図、第22図は、両輪駆
動仕様の無人搬送車の操舵角と進路変更角の幾何的関係
を示す図。 100……無人搬送車、 110……誘導走行操舵指令装置、 120……偏差信号変換装置、 130,130′……偏差量指示装置、 130′ａ……演算器、130a……反射板台、 130b……ねじ、130c……摺動抵抗器、 130d……サーボ制御装置、130e……モータ、 130f……ギアボックス、130g……反射板、 130′R,130′Ｌ……光量発生器、 140……切換手段、201,201′……白線、 202……車体、202a…前輪、 210……ラインセンサ、 210R,210L…フォトトランジスタ、 240……前輪駆動部、301……誘導標識、 303……誘導標識検出器、 304……ジャイロコンパス、 305……パルスエンコーダ。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ならい線によって設定された予定経路に対
   する移動体のずれを検出するずれ検出手段と、この検出
   手段によって得られたずれが所定値となるよう移動体を
   操舵制御する操舵制御手段とを具え、ならい線誘導方式
   によって走行する移動体に適用される移動体の誘導走行
   制御装置であって、 移動体の予定経路を記憶する記憶手段と、 移動体の現在位置および走行方向を逐次検出する位置方
   向検出手段と、 前記記憶手段および位置方向検出手段の出力に基づき移
   動体の予定経路上の目標位置と移動体上の所定位置とを
   結ぶ線分が移動体の走行方向に対してなす角度を算出
   し、この角度を該角度に対応する前記ずれ検出手段のず
   れ量に変換する変換手段と、 この変換手段から出力されるずれ量が前記ずれ検出手段
   で検出されるよう前記ずれ検出手段に前記ならい線によ
   る検出データとは異なる疑似的データを付与する疑似デ
   ータ付与手段と を具えるようにした移動体の誘導走行制御装置。
2. 【請求項２】ならい線によって設定された予定経路に対
   する移動体のずれを検出するずれ検出手段と、この検出
   手段によって得られたずれが所定値となるよう移動体を
   操舵制御する操舵制御手段とを具え、ならい線誘導方式
   によって走行する移動体に適用される移動体の誘導走行
   制御装置であって、 移動体の予定経路を記憶する記憶手段と、 移動体の現在位置および走行方向を逐次検出する位置方
   向検出手段と、 前記記憶手段および位置方向検出手段の出力に基づき移
   動体の予定経路上の目標位置と移動体上の所定位置とを
   結ぶ線分が移動体の走行方向に対してなす角度を算出
   し、この角度を該角度に対応する前記ずれ検出手段のず
   れ量に変換する変換手段と を具え、前記変換手段から出力されるずれ量を前記操舵
   制御手段に入力し、該ずれ量に基づいて操舵制御するよ
   うにした移動体の誘導走行制御装置。
3. 【請求項３】ならい線によって設定された予定経路に対
   する移動体のずれを検出するずれ検出手段と、 移動体の予定経路を記憶する記憶手段と、 移動体の現在位置および走行方向を逐次検出する位置方
   向検出手段と、 前記記憶手段および位置方向検出手段の出力に基づき移
   動体の予定経路上の目標位置と移動体上の所定位置とを
   結ぶ線分が移動体の走行方向に対してなす角度を算出
   し、この角度を該角度に対応する前記ずれ検出手段のず
   れ量に変換する変換手段と、 前記ずれ検出手段および変換手段の出力を択一選択する
   選択手段と、 この選択手段によって選択された方のずれ量に基づき該
   ずれ量が所定値となるよう移動体を操舵制御する操舵制
   御手段と を具えるようにした移動体の誘導走行制御装置。