JP2682114B2 - 無人車の走行制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は無人搬送システム等に利用される無人車の
走行制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の走行制御装置として、走行経路に敷設
した誘導線に沿って無人車を操舵自走させるものが一般
的に知られている。この走行制御装置を適用した無人搬
送システムは、コンベアのような固定設備に代わる物流
システムとして機械製造の組付ライン等で実用化されて
いる。

この場合、無人車には走行輪を駆動させるための走行
用モータが設けられると共に、走行輪の実際の回転速度
を検出するための速度センサが設けられている。そし
て、その速度センサからの検出信号をフィードバックデ
ータとして入力することにより、無人車の走行速度が予
め定められた目標速度になるように走行用モータが制御
されるようになっている。即ち、予め定められた一定の
目標速度になるように無人車の速度制御が行われてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記従来の走行制御装置では、走行輪のス
リップや摩耗、或いは速度センサの検出誤差等により無
人車の速度制御に誤差が生じると、無人車の走行位置に
狂いが生じることになる。このため、予め定められた目
標速度になるように無人車を速度制御していても、予定
通りの時間に予定通りの位置を無人車が通過するといっ
た無人車の位置制御が正確に行えなくなる。つまり、無
人車の絶対位置を走行時間の経過に合わせて正確に制御
することができなくなる。

そこで、無人車の旋回、直進、右折及び左折等の各種
走行を指示するために従来使用されている走行用マーク
を利用して、それらを走行経路に沿って所定間隔で敷設
し、無人車の位置制御のための指標とした無人車の運行
制御装置も既に提案されている（特開昭63−267933）。

しかしながら、このような走行用マークでは、実用上
それらの間隔をあまり小さく制定することができない。
このため、各マーク間での位置制御が見込み制御になる
ことは避けられず、その間での位置制御の正確性に問題
が残った。従って、このような走行用マークを利用して
も、物流システムとしてはコンベア並の位置制御を期待
することができないという虞があった。

この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、無人車の走行中の絶対位置を高精度で
知ることが可能で、無人車の正確な位置制御を行い得る
無人車の走行制御装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するためにこの発明においては、走
行経路に敷設した誘導線に沿って無人車を操舵自走させ
ると共に、同走行経路上の所定走行区間にて予め定られ
た一定速度で無人車を走行させる無人車の走行制御装置
において、所定走行区間を無人車が走行する際の各走行
位置における予定通過時間が予め記憶された時間データ
記憶手段と、所定走行区間を無人車が走行する際の通過
時間を計時するための計時手段と、所定走行区間におい
て走行経路に沿って敷設され、各走行位置を一定ピッチ
毎に指示するために検出部と非検出部とを交互に連続的
に直列配置してなる被検出手段と、無人車の走行に伴っ
て被検出手段の検出部を連続的に検出するための検出手
段と、その検出手段からの連続的な検出信号に基いて無
人車の走行位置を演算する位置演算手段と、計時手段の
計時結果及び位置演算手段の演算結果に基いて、無人車
の各走行位置における実際の通過時間を割り出す時間割
り出し手段と、その時間割り出し手段により割り出され
た実際の通過時間と時間データ記憶手段に予め記憶され
た予定通過時間とを比較して、実際の通過時間が予定通
過時間と一致するように予め定められた一定速度を加減
する速度制御手段とを備えている。

［作用］ 従って、走行経路上の所定走行区間にて無人車が誘導
線に沿って予め定められた一定速度で操舵自走すること
により、検出手段は被検出手段の検出部を連続的に検出
する。このとき、位置演算手段は検出手段からの連続的
な検出信号、即ち被検出手段の検出部と非検出部に対応
する連続的な周期信号に基いて無人車の走行位置を演算
する。又、計時手段は所定走行区間を無人車が走行する
際の通過時間を計時する。

そして、時間割り出し手段は、計時手段の計時結果及
び位置演算手段の演算結果に基いて、無人車の各走行位
置における実際の通過時間を割り出す。又、速度制御手
段は、割り出された実際の通過時間と時間データ記憶手
段に予め記憶された予定通過時間とを比較して、実際の
通過時間が予定通過時間と一致するように、予め定めら
れた一定速度を加減する。

これによって、無人車が各走行位置を予定通過時間通
りに通過するように位置制御される。

［実施例］ 以下、この発明を機械製造の組付ラインに具体化した
一実施例を図面に基いて詳細に説明する。

第４図は複数の無人車１を用いた無人搬送システムの
概略構成を示している。この実施例において路面上に
は、誘導線（例えば微小低周波電流を導通させる誘導
線）２が略四角形状に敷設されて走行経路３を形成して
いる。この走行経路３の一つの直線部分の路側には、所
定走行区間としての複数の組付ステーション４を包含す
る組付エリア５が配設されている。各組付ステーション
４には各種組付部品が予め配列されると共に、それらの
部品を組付ける作業者Ｍが配属されている。又、この組
付エリア５の手間側、即ち無人車１の進行方向Ｆの上流
側において走行経路３には、部品組付け前のワークＷを
無人車１に搭載搬入するための搬入ステーション６が配
設されている。更に、組付エリア５の下流側において走
行経路３には、部品組付けを終了したワークＷを無人車
１から移載搬出するための搬出ステーション７が配設さ
れている。

又、組付エリア５の入口側において走行経路３には、
無人車１が組付エリア５に進入したことを指示するため
の進入マーク８が配設され、組付エリア５の出口側にお
いて走行経路３には、無人車１が組付エリア５から進出
したことを指示するための進出マーク９が配設されてい
る。第5,6図に示すように、前記各マーク8,9は複数枚
（この場合それぞれ４枚）の鉄板片10の配列組合せによ
って互いに異なるパターンに形成されたものであり、無
人車１の進行方向Ｆに対して誘導線２を挟んだ左右両側
にて各鉄板片10が適宜に配置されている。

無人車１は前記走行経路３に沿って走行するものであ
り、誘導線２により誘導されて操舵自走するために誘導
線２を検知して横変位を修正する操舵機構と、同誘導線
２に沿って走行するための走行機構とを備えている。こ
の実施例では、第2,3図に示すように車体11の下面中央
部に操舵機構及び走行機構を構成する左右一対の駆動輪
12が設けられ、同じく車体11の下面前後左右両側に補助
輪13がそれぞれ設けられている。又、誘導線２を検知す
るために、車体11の下面前側には微小低周波電流に感応
する電磁式のピックアップコイル14が設けられている。
更に、組付エリア５の入口側及び出口側に設けられた進
入マーク８及び進出マーク９を読み取るために、車体11
の下面略中央部には各マーク8,9の鉄板片10を検出する
ための複数（この場合６個）の近接センサよりなるマー
クセンサ15が配設されている。即ち、このマークセンサ
15は前記各マーク8,9の鉄板片10の配置間隔と同一寸法
で取付けられ、各鉄板片10を対向検知することにより各
マーク8,9のパターンを読み取る、即ち組付エリア５へ
の進入及び進出の指示をそれぞれ読み取るようになって
いる。

一方、車体11の上面は荷台16になっており、その荷台
16にワークＷが載置される。又、この実施例において、
無人車１の前側には、作業者Ｍ等との接触を検知する機
能を備えたバンパセンサ17が取付けられている。そし
て、このバンパセンサ17に作業者Ｍ等の障害物が接触し
たときに、無人車１の緊急停止が行われるようになって
いる。

この実施例では、組付エリア５内における作業者Ｍの
部品組付け作業を容易にするために、組付エリア５内に
おける無人車１の走行速度を予め定められた一定速度で
ある微速度（例えば、0.75m/分〜1.75m/分）になるよう
に設定されている。又、組付エリア５内では、互いに前
後する各無人車１が予め定められた一定間隔Ｄだけ隔て
て走行するように設定されている。

そして、そのために無人車１の位置制御を行うべく、
この実施例では第４図に示すように、組付エリア５に対
応した走行経路３において、無人車１の走行位置を指示
する被検出手段としての磁気テープ18が誘導線２と平行
に配設されている。即ち、磁気テープ18は進入マーク８
から進出マーク９までにわたって走行経路３の路面上に
貼着されている。第3,7図に示すように、磁気テープ18
は無人車１の走行位置を一定ピッチ毎に指示するため
に、検出部としてのＮ極18aと非検出部としてのＳ極18b
とをテープ本体上にてそれぞれ交互に連続的に直列配置
して着時形成したものである。

又、無人車１の走行に伴って磁気テープ18のＮ極18a
及びＳ極18bを連続的に検出するために、車体11の下面
間側には検出手段としての磁気センサ19が配設されてい
る。この磁気センサ19は磁気テープ18のＮ極18aに対し
てプラスに感応し、Ｓ極18bに対してマイナスに感応す
るようになっている。そして、無人車１の走行に伴って
磁気センサ19が磁気テープ18の上をトレースすることに
より、磁気センサ19からは第７図に示すように無人車１
の走行速度に相対した周期Ｔでパルス信号が出力され
る。

尚、この実施例では、無人車１の位置制御等を精密に
行うために、駆動輪12の一回転に対して少なくとも十数
個のパルス信号が得られるように、磁気テープ18におけ
るＮ極18a及びＳ極18bの配置ピッチαを設定している。
例えば、直径200mmの駆動輪12では、１回転で約628mmだ
け進むので、十数個のパルス信号を得るには、Ｎ極18a
及びＳ極18bの配置ピッチαが50mm以下となる。この場
合の配置ピッチαを小さくすればするほど、位置制御の
スケールをより細かくすることができることは勿論であ
る。

次に、上記のように構成した走行制御装置の電気的構
成を第１図に従って説明する。

マイクロコンピュータ21は２つのタイプ22a,22bを内
蔵した位置演算手段、時間割り出し手段及び速度制御手
段としての中央処理装置（CPU）22、組付エリア５内を
無人車１が走行する際の各走行位置における予定通過時
間、制御プログラム等を予め記憶した時間データ記憶手
段としての読み出し専用のメモリ（ROM）23、CPU22の演
算結果等を一時記憶する読み出し及び書き替え可能なメ
モリ（RAM）24とから構成され、ROM23に記憶した制御プ
ログラムに従って走行処理動作を実行する。尚、各タイ
マ22a,22bのうち、一方のタイマ22aは、組付エリア５内
を無人車１が走行する際の通過時間を計時する計時手段
を構成している。

CPU22は予め定められた制御プログラムに基いてモー
タ駆動回路25に速度指令信号を出力し、左側の駆動輪12
に駆動連結された直流モータよりなる左側走行用モータ
26の回転方向及び回転速度を制御する。同様に、CPU22
はモータ駆動回路27に速度指令信号を出力し、右側の駆
動輪12に駆動連結された直流モータよりなる右側走行用
モータ28の回転方向及び回転速度を制御する。又、CPU2
2は各走行用モータ26,28の回転方向及び回転速度を検出
する速度センサ29,30からの検出信号を入力し、その時
々の各走行用モータ26,28の走行方向及び走行速度を演
算する。

一方、CPU22はピックアップコイル14からの検出信号
を入力し、その検出信号に基いて各走行用モータ26,28
を駆動させ、無人車１が誘導線２に沿って走行するよう
に操舵制御を行う。又、CPU22はマークセンサ15からの
検出信号を入力し、その検出信号に基いて進入マーク８
及び進出マーク９の有無を判断する。

そして、CPU22はマークセンサ15からの検出信号に基
いて進入マーク８の存在を判断した時、無人車１が組付
エリア５に進入したものとして、同組付エリア５内にお
ける微速度走行及び位置制御の処理動作を実行する。

即ち、CPU22は無人車１を所定の微速度で走行させる
ために、各走行モータ26,28の回転速度を制御する。
又、CPU22は無人車１の走行位置を判断するために、磁
気センサ19からの連続的なパルス信号を計数し始め、そ
の時々におけるパルス信号の計数値に基いて、基準位置
となる磁気テープ18の一端、即ち組付エリア５の入口側
からの無人車１の走行位置、即ち絶対位置を演算する。
このとき、CPU22はタイマ22aによる通過時間の計時を合
わせて開始する。そして、CPU22は、タイマ22aにて計時
された通過時間及び前記演算された絶対位置に基いて、
無人車１の各走行位置における実際の通過時間を割り出
す。又、CPU22は、割り出された実際の通過時間とROM23
にに予め記憶された予定通過時間とを比較し、それらが
一致しているか否かを判断する。そして、CPU22は、割
り出された実際の通過時間がROM23に記憶された予定通
過時間と一致するように、各走行用モータ26,28の回転
速度を補正する。即ち、予め定められた一定の微速度を
加減して補正する。

加えて、CPU22は磁気センサ19からのパルス信号に基
いて無人車１の実際の走行速度を割り出すために、タイ
マ22bによりその時々の前記パルス信号の周期Ｔを計測
する。

又、CPU22は無人車１が組付エリア５に進入している
と判断しているときに、バンパセンサ17から緊急停止指
令の信号を入力することにより、各走行用モータ26,28
を停止させて無人車１の停止制御を直ちに行う。又、バ
ンパセンサ17からの信号入力がなくなることにより、CP
U22は無人車１を自動的に始動させるために各走行用モ
ータ26,28を起動させて走行制御を直ちに再開する。

更に、CPU22はマークセンサ15からの検出信号に基い
て進出マーク９の存在を判断した時、無人車１が組付エ
リア５から進出したものとして、微速度走行及び位置制
御を終了する。

次に、上記のように構成した走行制御装置の作用につ
いて説明する。

今、搬入ステーション６にてワークＷを搭載した無人
車１が誘導線２に沿って操舵自走しながら組付エリア５
に到達すると、マークセンサ15により進入マーク８が検
出され、CPU22は組付エリア５に進入したものとして所
定の微速度走行及び位置制御を開始する。

即ち、CPU22は無人車１を微速度走行させるために、
各走行用モータ26,289を所定の回転速度に制御する。

又、CPU22は無人車１の走行位置を判断するために、
磁気テープ18の検出に基く磁気センサ19からの連続的な
パルス信号を計数し始め、その計数値に基いてその時々
における無人車１の走行位置、即ち組付エリア５の入口
側からの絶対位置を演算する。これによって、組付エリ
ア５内における無人車１の走行に伴った絶対位置を常に
高精度で知ることができる。

合わせて、CPU22はタイマ22aによる計時を開始し、そ
の時々における通過時間を計時する。

そして、CPU22はその通過時間の計時結果及び前記絶
対位置の演算結果に基いて、無人車１の各走行位置にお
ける実際の通過時間を割り出し、その割り出した実際の
通過時間がROM23に記憶された予定通過時間と一致する
ように、各走行用モータ26,28の回転速度を加減する。

この結果、組付エリア５内においては、無人車１が予
定通りの時間に予定通りの位置を通過するといった位置
制御を正確に行うことができる。即ち、駆動輪12のスリ
ップや摩耗、各速度センサ29,30の検出誤差等により無
人車１の速度制御に誤差が生じても、無人車１の走行位
置を常に正確に保つことができる。これによって、組付
エリア５内における各無人車１の間隔Ｄを一定に保つよ
うにすることができる。

ここで、進入マーク８を通過して組付エリア５に進入
した無人車１は各組付ステーション４の側方を通過し、
その通過に伴って各作業者ＭがワークＷに対する部品組
付けを適宜に行う。そして、この部品組付けの際に、作
業者Ｍが無人車１のバンパセンサ17に接触して無人車１
が緊急停止すると、その停止時間分だけ無人車１の実際
の通過時間が予定通過時間から遅れることになる。

従って、このような場合には無人車１が再び始動する
と、CPU22が各走行用モータ26,28の回転速度を上げるよ
うに適宜に制御するので、無人車１の走行速度が調整さ
れて前記停止時間分の通過遅れを補正することができ
る。

又、この実施例では、磁気センサ19からのパルス信号
の周期Ｔをタイマ22bによりその時々に計測して実際の
走行速度を割り出すようにしているので、無人車１の実
際の走行速度が所定の微速度になるように常に正確に制
御することができる。

そして、組付エリア５にて部品組付けの終了したワー
クＷを搭載した無人車１が組付エリア５から進出する
と、マークセンサ15により進出マーク９が検出され、CP
U22は組付エリア５から進出したものとして前記微速度
走行及び位置制御を終了する。

その後、組付エリア５から進出した無人車１は搬出ス
テーション７へ走行し、同ステーション７にてワークＷ
の移載搬出が終了すると、次のワークＷを再び搭載する
ために搬入ステーション６へ向かって走行する。

上記のようにこの実施例では、組付エリア５に磁気テ
ープ18を設けて同エリア５内における無人車１の位置制
御及び速度制御を正確に行うことができる。又、そのた
めに、路面には磁気テープ18を貼着するだけでよく、路
面を特に加工する必要がないので、施工を簡略化できる
と共に、施工費を低減することができる。

しかも、無人車の各種走行を指示するための走行用マ
ークを指標として利用して位置制御を行う場合とは異な
り、細かいピッチで配置したＮ極18a、Ｓ極18bにより、
位置制御の精度を向上させることができる。

尚、この発明は前記実施例に限定されるものではな
く、発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を
適宜に変更して次のように実施することもできる。

（１）前記実施例では、被検出手段としての磁気テープ
18を設けると共に、検出手段としての磁気センサ19を設
けて無人車１の走行位置を演算するように構成したが、
第8,9図に示すように、被検出手段として明部31a及び暗
部31bを一定ピッチで交互に連続的に直列配置してなる
光反射テープ31を走行経路に沿って配設すると共に、検
出手段として前記光反射テープ31の明部31aからの反射
光を検出する光センサ32を車体11の下面前側に設けて無
人車１の走行位置を演算するように構成してもよい。

合わせて、第８図に示すように光反射テープ31を誘導
線として兼用してもよい。この場合、第９図に示すよう
に、光反射テープ31の途中に、前記組付エリア５の進入
マーク８及び進出マーク９に相当する明部31a及び暗部3
1bよりなる特別なパターンA,Bの部分の、一定の配置ピ
ッチよりなるピッチパターンＣの部分とを設け、光セン
サ32によるそれら各パターンA,B,Cの検知に応じたパル
ス信号の周期を変化させるように構成することにより、
光反射テープ31を走行用マークとして兼用することもで
きる。これによって、走行経路３からは誘導線２そのも
のを省略できるばかりでなく、無人車１からはピックア
ップコイル14、マークセンサ15等を省略することがで
き、構成を簡略化することができる。

又、前記光反射テープ31を改良したものとして、第10
図に示すように、暗部33aで縁取りした中に明部33bを一
定ピッチで配置した光反射テープ33を設けてもよい。こ
の光反射テープ33によれば、路面上の光環境から受ける
影響を極力排除して、より正確な反射光を得ることがで
きる。

（２）前記実施例における磁気テープ18のＮ極18aを検
出する磁気素子と、Ｓ極18bを検出する磁気素子とをそ
れぞれ無人車１に設けて、各磁気素子の理論和を演算す
るように構成することにより、前記光反射テープ31と同
様に、磁気テープ18を誘導線として兼用することもでき
る。

（３）前記実施例では、組付エリア５を所定走行区間と
して磁気テープ18を設けて無人車１の位置制御等を行う
ように構成したが、走行経路３の全域に渡って磁気テー
プ18を設けて無人車１の位置制御等を行うように構成し
てもよい。

（４）前記実施例では、Ｎ極18a及びＳ極18bを有する磁
気テープ18を路面上に貼着したがＮ極とＳ極とが交互に
連続的に並ぶように、複数の磁石片を路面に直接敷設し
てもよい。

（５）前記実施例では、組付エリア５内を無人車１が予
め定められた一定の微速度に対応して走行する際の、各
走行位置における予定通路時間をROM23に予め記憶し
て、無人車１の位置制御等を行うように構成したが、そ
れらの微速度及び予定通過時間等のデータを変更する変
更指令データを誘導線等を介し、必要に応じて無人車の
CPUに入力して、無人車の位置制御等を適宜に変更して
もよい。即ち、各走行位置を通過すべき予定通過時間を
適宜に早めたり遅めたりするように構成してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、無人車の走行
中の絶対位置を高精度で知ることができて、無人車の正
確な位置制御を行うことができるという優れた効果を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図はこの発明を具体化した一実施例を示す
図面であって、第１図は走行制御装置の電気的構成を示
すブロック図、第２図は無人車等の側面図、第３図は無
人車等の平面図、第４図は無人搬送システムの概略構成
図、第５図は進入マークの平面図、第６図は進出マーク
の平面図、第７図は磁気テープとそれに対応するパルス
信号を説明するための図である。第８図はこの発明を具
体化した別の実施例を示す無人車等の平面図、第９図は
同じく別の実施例を示す光反射テープとそれに対応する
パルス信号を説明するための図、第10図は改良型の光反
射テープを示す平面図である。 図中、１は無人車、２は誘導線、３は走行経路、５は所
定走行区間としての組付エリア、18は被検出手段として
の磁気テープ、18aは検出部としてのＮ極、18bは非検出
部としてのＳ極、19は検出手段としての磁気センサ、22
は位置演算手段、時間割り出し手段及び速度制御手段と
してのCPU、22aは計時手段としてのタイマ、23は時間デ
ータ記憶手段としてのROM、31,33は被検出手段としての
光反射テープ、32は検出手段としての光センサ、αは配
置ピッチである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行経路に敷設した誘導線に沿って無人車
   を操舵自走させると共に、同走行経路上の所定走行区間
   にて予め定られた一定速度で無人車を走行させる無人車
   の走行制御装置において、 前記所定走行区間を前記無人車が走行する際の各走行位
   置における予定通過時間が予め記憶された時間データ記
   憶手段と、 前記所定走行区間を前記無人車が走行する際の通過時間
   を計時するための計時手段と、 前記所定走行区間において前記走行経路に沿って敷設さ
   れ、前記各走行位置を一定ピッチ毎に指示するために検
   出部と非検出部とを交互に連続的に直列配置してなる被
   検出手段と、 前記無人車の走行に伴って前記被検出手段の検出部を連
   続的に検出するための検出手段と、 前記検出手段からの連続的な検出信号に基いて前記無人
   車の走行位置を演算する位置演算手段と、 前記計時手段の計時結果及び前記位置演算手段の演算結
   果に基いて、前記無人車の各走行位置における実際の通
   過時間を割り出す時間割り出し手段と、 前記時間割り出し手段により割り出された前記実際の通
   過時間と前記時間データ記憶手段に予め記憶された前記
   予定通過時間とを比較して、前記実際の通過時間が前記
   予定通過時間と一致するように前記予め定められた一定
   速度を加減する速度制御手段と を備えた無人車の走行制御装置。