JP3241159B2 - 自立走行車 - Google Patents

自立走行車

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JP3241159B2 JP09670893A JP9670893A JP3241159B2 JP 3241159 B2 JP3241159 B2 JP 3241159B2 JP 09670893 A JP09670893 A JP 09670893A JP 9670893 A JP9670893 A JP 9670893A JP 3241159 B2 JP3241159 B2 JP 3241159B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば建物の床面等
を掃除し、あるいは荷物を運搬する際に無人で走行する
自立走行車に関するものである。
【0002】
【従来の技術】立走行車は、自動的に床面等の走行路
を判断して走行するために、周囲を検知する複数の検知
手段(例えば超音波センサ)を備えており、同複数の超
音波センサによって検出した周囲の状況に基づいて自動
走行する。したがって、無人で建物の床面等の掃除や荷
物の運搬等をする装置に利用することができ、極めて有
用である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記自立走
行車において、例えば所定エリア内で、障害物等がない
エリアで走行させるにはよいが、不測の事態に対応する
ことができず、正確な走行が難しい。
【0004】そこで、自立走行車の各部位に超音波セン
サを配置するようにしているが、例えば、前方向や横方
向の距離測定、障害物等の検知には、それぞれ異なる特
性の超音波センサを必要とするため、組立程やコスト
の面で問題になっている。
【0005】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は車体の前方向や横方向等の距離測
定、障害物等の検知、転倒検知を同一特性の超音波セン
サを用いて行うことができ、ひいては組立程の簡略
化、コスト低下を図ることことができるようにした自立
走行車を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、車体の前面に配置された前方向検知手
段および障害物検知手段と、前記車体の側面に配置され
た横方向検知手段と、前記車体の底面に配置された転倒
検知手段と、前記各検知手段からの検知信号に基づいて
走行車輪の駆動部を制御する制御手段とを含み、前記各
検知手段にて前記車体の周辺を検知して無人で走行可能
な自立走行車において、前記前方向検知手段、前記障害
物検知手段、前記横方向検知手段および前記転倒検知手
段の各々に同一特性を有する超音波センサが用いられ、
前記制御手段は、前記各超音波センサに対する通電時間
を設定する通電タイマ、超音波発射時間を設定する発射
タイマおよび反射波の受付時間を設定する受付タイマを
含むタイマ部と、前記各検知手段について超音波発射時
点から反射波受信時点までの時間により距離データを算
出する距離算出部と、前記各検知手段ごとに設けられた
距離データ記憶用のメモリと、前記距離データにより障
害物の有無および転倒の可能性を判定する判定部とを備
え、前記受付タイマの受付時間が前記各検出手段ごとに
異なるように設定されており、前記前方向検知手段、前
記障害物検知手段および前記横方向検知手段について
は、それらの各受付時間内に反射波が受信された場合に
のみ、上記距離算出部にて距離データが算出されて上記
メモリに記憶されるとともに、その内部レジスタに距離
データ「有り」の情報がセットされ、前記転倒検知手段
については、その受付時間とほぼ同時間で反射波が受信
された場合を除いて、上記距離算出部にて距離データが
算出されて上記メモリに記憶されるとともに、その内部
レジスタに転倒可能性「有り」の情報がセットされるこ
とに特徴を有している。
【0007】上記構成のように、この発明によれば、走
行に際して前方向検知手段、障害物検知手段、横方向検
知手段および転倒検知手段の各々について、反射波の受
付時間が異なるように設定され、前方向検知手段、障害
物検知手段および横方向検知手段については、それらの
各受付時間内に反射波が受信された場合にのみ、また、
転倒検知手段については、その受付時間とほぼ同時間で
反射波が受信された場合を除いて、距離データが算出さ
れ記憶される。なお、これ以外の場合は、距離データを
算出しない。
【0008】したがって、各検知手段が同一特性の超音
波センサであっても、それらの反射波受付時間を異なら
せることにより、各超音波センサを距離検出用、障害物
検出用、転倒検出用としてそれぞれ機能させることがで
きる。また、制御手段としても、受付時間内に反射波が
受信されたかどうかを監視するだけで、障害物の有無や
転倒危険性などの判定が可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図1な
いし図8を参照して詳しく説明する。まず、図1ないし
において、この自立走行車は、前方向の距離l1を
測定するために車体1の前面1aに配置した前方向セン
サ部(超音波センサ;検知手段)2と、車体1の横方向
の距離l2,l3を測定するために車体1の両側面1
b,1cにそれぞれ配置した横方向センサ部(超音波セ
ンサ;検知手段)3と、障害物を判定するために車体1
の前面1aに配置した障害物センサ部(超音波センサ;
検知手段)4と、床面との距離l4により車体1の転倒
を判定するために車体1の底面1dに配置した転倒セン
サ部(超音波センサ;検知手段)5と、車体1を走行さ
せるための左右車輪モータ6,7と、各超音波センサの
通電時間を設定する通電タイマ、各超音波の発射時間を
設定する発射タイマおよび反射波を受け付ける時間を設
定する受付タイマからなるタイマ部8aを有し、各超音
波センサを所定に作動して得た時間(超音波発射から反
射波の受信までの時間)に基づいて距離l1,l2,l
3,l4を測定し、障害物および転倒を判定し、この測
定および判定により当該車体1を走行、走行修正、走行
停止あるいは反転するように左右車輪モータ6,7を所
定に制御する制御装置8とを備えている。
【0010】具体的に説明すると、図4に示すように、
車体1の前面1aの中央には前方向の距離l1(例えば
反転位置等)を検知するための前方向センサ部2が4個
配置され、同前面1aの左右には障害物を検知するため
の障害物センサ部4がそれぞれ3個配置されている。
【0011】また、図5に示すように、車体1の側面の
左右側には横方向の距離l2,l3(例えば側壁の距離
等)を検知するための横方向センサ部3がそれぞれ4個
づつ配置されている。
【0012】さらに、図6に示すように、車体1の底面
には同車体1の転倒判定のための転倒センサ部5がそれ
ぞれ2個ずつ配置され、かつこの転倒センサ部5は前車
輪の前および後車輪の後に配置されている。
【0013】この発明において、前方向センサ部2、横
方向センサ部3、障害物センサ部4および転倒センサ部
5には同一特性の超音波センサが用いられている。
【0014】次に、上記構成の自立走行車の動作を図7
および図8のフローチャート図を参照して説明する。な
お、当該自立走行車が図2に示すに位置して走行してい
るものとする。
【0015】まず、前方向センサ部2、横方向センサ部
3、障害物センサ部4および転倒センサ部5によって所
定情報を得るために、制御装置8は内部のタイマ部8a
のタイマを作動する。なお、各前方向センサ部2、横方
向センサ部3、障害物センサ部4および転倒センサ部5
について、タイマ部8aの受付タイマ(サンプリングタ
イマ)の設定時間が異なっている。
【0016】前方向の距離および横方向の距離測定につ
いて、制御装置8は所定時間に設定されている受付タイ
マ(サンプリングタイマ)のスタートとともに(ステッ
プST1)、各前方向センサ部2および横方向センサ部
3からの超音波発射を制御する(ステップST2)。
【0017】続いて、上記各前方向センサ部2および横
方向センサ部3によって発射した超音波が壁等によって
反射された波の有無を判定し(ステップST3)、上記
サンプリングタイマの時間(例えば前方向については1
2ms、横方向については30ms)内に反射超音波を
受信したときに、上記サンプリングタイマを停止する
(ステップST4)。このサンプリングタイマの時間、
つまり超音波の発射から受信までの時間を距離に換算す
る(ステップST5)。制御装置8は前方向の距離l1
および左右横方向の距離l2,l3を内部のメモリに記
憶し(ステップST6)、内部レジスタ等のデータ無し
フラグをリセットする(ステップST7)。
【0018】また、上記サンプリングタイマの時間が経
過しても、反射超音波の受信がなければ、ステップST
8からST9に進み、制御装置8は内部レジスタ等のデ
ータ無しフラグをセットする。
【0019】一方、障害物の判定について、制御装置8
は所定時間に設定されている受付タイマ(サンプリング
タイマ)のスタートとともに(ステップST10)、各
障害物センサ部4からの超音波発射を制御する(ステッ
プST11)。
【0020】続いて、上記各障害物センサ部4によって
発射した超音波が壁等によって反射した波の有無を判定
し(ステップST12)、上記サンプリングタイマの時
間(例えば2ms)内に反射超音波を受信したときに、
上記サンプリングタイマを停止する(ステップST1
3)。この反射超音波の受信により、制御装置8は前方
に障害物があると判定して内部レジスタ等の障害物検出
フラグをセットする(ステップST14)。
【0021】また、上記サンプリングタイマの時間が経
過しても、反射超音波の受信がなければ、ステップST
15からST16に進み、制御装置8は内部レジスタ等
の障害物検出フラグをリセットする。
【0022】なお、転倒の判定について、上述同様の
処理を実行するが、制御装置8は所定時間に設定されて
いる受付タイマ(サンプリングタイマ)の時間(例えば
1ms)内に各転倒センサ部5による超音波の反射があ
る場合には、床面に凸部があると判定して内部レジスタ
等の転倒検出フラグをセットする。また、受付タイマ時
間内に反射波の受信がない場合にも、床面に凹部がある
と判定して同じく内部レジスタ等の転倒検出フラグをセ
ットする。これに対して、上記反射波がサンプリングタ
イマの時間および同時間に近い値(時間)に受信された
場合には、上記内部レジスタ等の転倒検出フラグをリセ
ットする。
【0023】そして、当該車両1の走行時、制御装置8
は上記内部レジスタ等のフラグの状態を監視して左右車
輪モータ6,7を制御する。この場合、例えばデータフ
ラグ無しフラグがセットされているときには、内部メモ
リに記憶されている前方向が前方への走行が可能であ
り、また例えば走行方向の左側壁が遠くであると判定す
る。
【0024】なお、走行方向の右側壁に関しては例えば
当該走行の基準面(距離l3)とし、この基準面からの
発射超音波を受信しても、データ無しフラグをセットし
ないようになっている。また、障害物検出フラグおよび
転倒検出フラグがリセットされているときには、前方に
障害物がなく、また床面に凹凸部がなく、走行可能と判
定する。
【0025】しかし、上記データ無しフラグがリセット
されているときには、先が行き止まりであり、あるいは
走行方向の右側壁が近づいていることから、内部メモリ
に記憶されている測定データ(距離l1,l2)に基づ
いて当該車両1の反転位置を判定して同車両1の反転動
作を行い、あるいは右側壁に近づかないように同車両1
の走行を修正する。
【0026】また、上記障害物検出フラグがセットされ
ているときには、前方に走行の障害となるものがあると
判定し、当該車両1を停止制御する。さらに、上記転倒
検出フラグがセットされているときには、走行先に凹凸
部があり、転倒すると判定し、当該車両1を停止制御す
る。
【0027】このように、当該自立走行車の周囲等を検
知する前方向センサ部2、横方向センサ部3、障害物セ
ンサ部4および転倒センサ部5をタイマ部8aの超音波
センサの通電時間を設定する通電タイマ、各超音波の発
射時間を設定する発射タイマおよび反射波を受け付ける
時間を設定する受付タイマによって制御し、かつ各受付
タイマの時間を前方向センサ部2、横方向センサ部3、
障害物センサ部4および転倒センサ部5によって異なる
ようにしている。したがって、前方向センサ部2、横方
向センサ部3、障害物センサ部4および転倒センサ部5
としては同一特性のものを用いることができ、これによ
り当該自立走行車の組立程の簡略化、コスト低下を図
ることができる。
【0028】また、上記各センサ部によって当該自立走
行車の周囲を検知し、走行、反転、走行修正、走行停止
を行っていることから、同自立走行車の走行に際して安
全性を図ることができることは言うまでもない。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、無人走行を可能とするために周辺を検知する複数の
検知手段を備えた自立走行車において、この自立走行車
の前方向の距離および横方向の距離を測定し、障害物お
よび同自立走行車の転倒を判定するために、同自立走行
車の前面、両側面および底面の各々に複数のセンサ部を
設けるとともに、同自立走行車を制御する制御装置に
それらセンサ部を作動するための通電タイマ、発射タ
イマおよび受付タイマを含むタイマ部を設け、各センサ
部の受付タイマの時間を異なるようにし、タイマ部の時
間に基づいて各センサ部を作動して車両周囲を検知し、
この周囲の検知によって車両の走行、反転、走行修理、
走行停止を行うようにしたので、各センサ部として同一
特性の超音波センサを用いることができ、これにより当
該自立走行車の組立程の簡略化、コスト低下を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す自立走行車の概略的
制御ブロック図。
【図2】図1に示す自立走行車の概略的平面図。
【図3】図1に示す自立走行車の概略的側面図。
【図4】図1に示す自立走行車の概略的前面図。
【図5】図1に示す自立走行車の概略的側面図。
【図6】図1に示す自立走行車の概略的底面図。
【図7】図1に示す自立走行車の動作を説明する概略的
フローチャート図。
【図8】図1に示す自立走行車の動作を説明する概略的
フローチャート図。
【符号の説明】
1 車体(自立走行車の) 1a 前面(自立走行車の) 1b,1c 側面(自立走行車の) 2 前方向センサ部(前方の検知手段) 3 横方向センサ部(両側壁の検知手段) 4 障害物センサ部 5 転倒センサ部 6 右車輪モータ 7 左車輪モータ 8 制御装置(マイクロコンピュータ) 8a タイマ部(通電タイマ、発射タイマ、受付タイ
マ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車体の前面に配置された前方向検知手段
    および障害物検知手段と、前記車体の側面に配置された
    横方向検知手段と、前記車体の底面に配置された転倒検
    知手段と、前記各検知手段からの検知信号に基づいて走
    行車輪の駆動部を制御する制御手段とを含み、前記各検
    知手段にて前記車体の周辺を検知して無人で走行可能
    自立走行車において、前記前方向検知手段、前記障害物検知手段、前記横方向
    検知手段および前記転倒検知手段の各々に同一特性を有
    する超音波センサが用いられ、 前記制御手段は、前記各超音波センサに対する通電時間
    を設定する通電タイマ、超音波発射時間を設定する発射
    タイマおよび反射波の受付時間を設定する受付タイマを
    含むタイマ部と、前記各検知手段について超音波発射時
    点から反射波受信時点までの時間により距離データを算
    出する距離算出部と、前記各検知手段ごとに設けられた
    距離データ記憶用のメモリと、前記距離データにより障
    害物の有無および転倒の可能性を判定する判定部とを備
    え、 前記受付タイマの受付時間が前記各検出手段ごとに異な
    るように設定されており、前記前方向検知手段、前記障
    害物検知手段および前記横方向検知手段については、そ
    れらの各受付時間内に反射波が受信された場合にのみ、
    上記距離算出部にて距離データが算出されて上記メモリ
    に記憶されるとともに、その内部レジスタに距離データ
    「有り」の情報がセットされ、前記転倒検知手段につい
    ては、その受付時間とほぼ同時間で反射波が受信された
    場合を除いて、上記距離算出部にて距離データが算出さ
    れて上記メモリに記憶されるとともに、その内部レジス
    タに転倒可能性「有り」の情報がセットされる ことを特
    徴とする自立走行車。
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JP2016016321A (ja) * 2014-07-10 2016-02-01 フォルヴェルク・ウント・ツェーオー、インターホールディング・ゲーエムベーハーVorwerk & Compagnie Interholding Gesellshaft Mit Beschrankter Haftung 自動走行床掃除機である移動装置

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