JP3319107B2 - 移動作業ロボット - Google Patents
移動作業ロボットInfo
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Landscapes
- Electric Suction Cleaners (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動床面掃除機・自動
床面仕上げ装置等のように往復移動を繰り返しながら自
動的に作業を行う移動作業ロボットに関するものであ
る。
床面仕上げ装置等のように往復移動を繰り返しながら自
動的に作業を行う移動作業ロボットに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、作業機器に走行駆動装置・センサ
類および走行制御手段等を付加して、自動的に作業を行
う各種の移動作業ロボットが開発されている。例えば自
走式掃除機は、清掃機能として本体底部に吸込みノズル
やブラシなどを備え、移動機能として走行および操舵手
段と走行時の障害物を検知する障害物検知手段と位置を
認識する位置認識手段とを備え、この障害物検知手段に
よって清掃場所の周囲の壁等に沿って移動しながら位置
認識手段によって清掃区域を認識し、その清掃区域内全
体を移動して清掃するものである。区域内の移動清掃で
直進する際、従来においては図９に示すような走行制御
手段がとられていた。すなわち左右駆動モータの回転速
度を等しく制御する方法（図９の出力Ｃに基づく直進の
制御）、また、左右駆動輪の外周面の移動距離を等しく
するように駆動モータの回転速度を制御する方法（図９
の出力Ｄに基づく直進の制御）、あるいは、ジャイロセ
ンサで本体の方向を検出して所望の方向に走行するよう
駆動モータの回転速度を制御する方法（図９のジャイロ
２３の出力に基づく直進の制御）などである。
類および走行制御手段等を付加して、自動的に作業を行
う各種の移動作業ロボットが開発されている。例えば自
走式掃除機は、清掃機能として本体底部に吸込みノズル
やブラシなどを備え、移動機能として走行および操舵手
段と走行時の障害物を検知する障害物検知手段と位置を
認識する位置認識手段とを備え、この障害物検知手段に
よって清掃場所の周囲の壁等に沿って移動しながら位置
認識手段によって清掃区域を認識し、その清掃区域内全
体を移動して清掃するものである。区域内の移動清掃で
直進する際、従来においては図９に示すような走行制御
手段がとられていた。すなわち左右駆動モータの回転速
度を等しく制御する方法（図９の出力Ｃに基づく直進の
制御）、また、左右駆動輪の外周面の移動距離を等しく
するように駆動モータの回転速度を制御する方法（図９
の出力Ｄに基づく直進の制御）、あるいは、ジャイロセ
ンサで本体の方向を検出して所望の方向に走行するよう
駆動モータの回転速度を制御する方法（図９のジャイロ
２３の出力に基づく直進の制御）などである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の移動作業ロボットでは、直進時に次のような問
題があった。まず駆動モータの回転速度を等しくする方
法の場合であるが、駆動モータの速度制御のみでは、駆
動輪の滑りや片減り等のアンバランスにより生じる走行
方向の移動誤差に修正を施すことができない。また左右
駆動輪の外周面の移動距離を等しくする方法の場合で
は、駆動輪の接地面の移動距離を直接検出しているの
で、片減りの影響を受けずに直進走行できるが、一般的
に駆動モータの出力は減速機を介して駆動輪に伝達され
るため伝達の遅れや不感帯が存在し、駆動制御系が不安
定になりやすく調整も難しい。またジャイロセンサを用
いた方法の場合では、駆動輪の滑りや片減り等のアンバ
ランスの影響が本体の走行方向に現れるので、これを検
知して本体を所望の走行方向に直進させることはできる
が、センサは構造が精密で複雑なため高価であり、コス
トの上昇を招くという問題があった。
た従来の移動作業ロボットでは、直進時に次のような問
題があった。まず駆動モータの回転速度を等しくする方
法の場合であるが、駆動モータの速度制御のみでは、駆
動輪の滑りや片減り等のアンバランスにより生じる走行
方向の移動誤差に修正を施すことができない。また左右
駆動輪の外周面の移動距離を等しくする方法の場合で
は、駆動輪の接地面の移動距離を直接検出しているの
で、片減りの影響を受けずに直進走行できるが、一般的
に駆動モータの出力は減速機を介して駆動輪に伝達され
るため伝達の遅れや不感帯が存在し、駆動制御系が不安
定になりやすく調整も難しい。またジャイロセンサを用
いた方法の場合では、駆動輪の滑りや片減り等のアンバ
ランスの影響が本体の走行方向に現れるので、これを検
知して本体を所望の走行方向に直進させることはできる
が、センサは構造が精密で複雑なため高価であり、コス
トの上昇を招くという問題があった。
【０００４】本発明は上記従来の移動作業ロボットが有
していた課題を解決しようとするものであって、高価な
ジャイロセンサを用いず、安定した駆動制御系で、駆動
輪の片減りを検出して修正を加えながら所望の方向に直
進走行できる移動作業ロボットを提供することを目的と
している。
していた課題を解決しようとするものであって、高価な
ジャイロセンサを用いず、安定した駆動制御系で、駆動
輪の片減りを検出して修正を加えながら所望の方向に直
進走行できる移動作業ロボットを提供することを目的と
している。
【０００５】
【課題を解決するための手段】 上記 の目的を達成するた
め、本体を移動させる駆動手段および操舵手段と、前記
駆動手段と前記操舵手段とを制御して前記本体の走行制
御を行う走行制御手段と、同一軸線上に設けた左右一対
の駆動輪と、その外周面が前記駆動輪の外周面に接触し
付勢される左右一対の円盤と、前記円盤の回転数を検出
して前記駆動輪の外周面の接地面に対する片減り分を修
正した移動距離を検出する左右一対の距離検出手段と、
清掃等の作業手段とを備え、前記走行制御手段は、前記
左右一対の距離検出手段の出力を各々フィードバックし
て、前記駆動手段および前記操舵手段を制御することに
より前記本体を直進させるようにするものである。更
に、駆動輪を駆動する駆動モータと、前記駆動モータの
回転数を検出する左右一対の回転検出手段と、前記回転
検出手段と距離検出手段との出力から両者の出力比を左
右それぞれについて計算し、左右の出力比の比Ｋを求め
る演算手段とを備え、走行制御手段は、前記演算手段の
出力比の比Ｋを基に、左右同一の指令値ＤＬ、ＤＲに対
して、左側の指令値ＤＬをＫ倍あるいは右側の指令値Ｄ
Ｒを１／Ｋ倍して新たな指令値とし、この新たな指令値
に前記回転検出手段からの出力を各々フィードバックし
て、前記駆動手段および前記操舵手段を制御することに
より前記本体を直進させる構成とするものである。
め、本体を移動させる駆動手段および操舵手段と、前記
駆動手段と前記操舵手段とを制御して前記本体の走行制
御を行う走行制御手段と、同一軸線上に設けた左右一対
の駆動輪と、その外周面が前記駆動輪の外周面に接触し
付勢される左右一対の円盤と、前記円盤の回転数を検出
して前記駆動輪の外周面の接地面に対する片減り分を修
正した移動距離を検出する左右一対の距離検出手段と、
清掃等の作業手段とを備え、前記走行制御手段は、前記
左右一対の距離検出手段の出力を各々フィードバックし
て、前記駆動手段および前記操舵手段を制御することに
より前記本体を直進させるようにするものである。更
に、駆動輪を駆動する駆動モータと、前記駆動モータの
回転数を検出する左右一対の回転検出手段と、前記回転
検出手段と距離検出手段との出力から両者の出力比を左
右それぞれについて計算し、左右の出力比の比Ｋを求め
る演算手段とを備え、走行制御手段は、前記演算手段の
出力比の比Ｋを基に、左右同一の指令値ＤＬ、ＤＲに対
して、左側の指令値ＤＬをＫ倍あるいは右側の指令値Ｄ
Ｒを１／Ｋ倍して新たな指令値とし、この新たな指令値
に前記回転検出手段からの出力を各々フィードバックし
て、前記駆動手段および前記操舵手段を制御することに
より前記本体を直進させる構成とするものである。
【０００６】
【作用】 上記のように構成された本発明によれば 、駆動
モータの回転数を検出する回転検出手段と、駆動輪の外
周面の移動距離を検出する距離検出手段の出力比を求め
ることにより、駆動輪の片減り状態を検出でき、この出
力に基づいて直進制御することにより、高価なジャイロ
センサを用いず、安定した駆動制御系で片減り分を修正
して所望の方向に直進走行できるものである。
モータの回転数を検出する回転検出手段と、駆動輪の外
周面の移動距離を検出する距離検出手段の出力比を求め
ることにより、駆動輪の片減り状態を検出でき、この出
力に基づいて直進制御することにより、高価なジャイロ
センサを用いず、安定した駆動制御系で片減り分を修正
して所望の方向に直進走行できるものである。
【０００７】
【実施例】（参考例１） 以下、本発明の参考例である移動作業ロボットの構成
を、自走式掃除機を例にとって図１・図２に基づいて説
明する。１は自走式掃除機の本体（以下単に本体と称す
る）、２Ｌ・２Ｒはそれぞれ本体１の左右に設けた駆動
輪で、駆動モータ３Ｌ・３Ｒで減速機４Ｌ・４Ｒを介し
て左右独立に駆動される。９は、本体１に回転自在に取
り付けた従輪である。以上、駆動輪２Ｌ・２Ｒ・駆動モ
ータ３Ｌ・３Ｒ・減速機４Ｌ・４Ｒ・従輪９は本体１を
移動させる駆動手段と操舵手段を構成している。また５
Ｌ・５Ｒはそれぞれ駆動モータ３Ｌ・３Ｒに接続された
ロータリエンコーダ等からなる回転検出手段で、駆動モ
ータ３Ｌ・３Ｒの軸回転数を検出している。７Ｌ・７Ｒ
は床面に接触し同一軸線を中心に回転する左右の計測
輪、６Ｌ・６Ｒは計測輪７Ｌ・７Ｒの回転数を検出する
計測輪回転検出手段である。なお図２のＡ部の詳細につ
いては図３を用いて後述する。３１は蓄電池であり、本
体１の全体に電力を供給している。１１は本体１の周囲
に取り付けられた弾性材からなる緩衝体で、本体１が障
害物に衝突したときの衝撃を和らげる。１２は本体１の
周囲に本体１より突出する接触検知手段で、本体１の前
方や側方の壁面・柱・床面からの突起物・段差・家具・
人間等の障害物の接触を検出する。２２は本体１から障
害物までの距離を計測する測距手段で、本体１の周囲に
設けた超音波センサから構成されている。以上、接触検
知手段１２・測距手段２２は、本体１の周囲の障害物を
検知する障害物検知手段を構成している。２４は絨毯目
検出手段で、本体１の絨毯上の走行中に、本体１に回動
自由な支持軸を介して本体１に対するローラの角度を計
測し、絨毯目の方向と強さを検出する。２１は、駆動モ
ータ３Ｌ・３Ｒを制御し、本体１の走行制御を行なう走
行制御手段である。１４は電動送風機、１５は集塵室、
１６・１７はその内部に設けたフィルターである。１８
は本体１の底部に設けた床ノズルで、接続パイプ１９を
介して集塵室１５と連通している。２０はブラシで、円
板の周囲に植毛が施された構成となっており、本体１に
設けたモータによって回転駆動され、床面上のごみを本
体１の内側方向に掃き集める。以上、電動送風機１４・
集塵室１５・フィルタ１６・１７・床ノズル１８・接続
パイプ１９・ブラシ２０は、清掃手段を構成している。
を、自走式掃除機を例にとって図１・図２に基づいて説
明する。１は自走式掃除機の本体（以下単に本体と称す
る）、２Ｌ・２Ｒはそれぞれ本体１の左右に設けた駆動
輪で、駆動モータ３Ｌ・３Ｒで減速機４Ｌ・４Ｒを介し
て左右独立に駆動される。９は、本体１に回転自在に取
り付けた従輪である。以上、駆動輪２Ｌ・２Ｒ・駆動モ
ータ３Ｌ・３Ｒ・減速機４Ｌ・４Ｒ・従輪９は本体１を
移動させる駆動手段と操舵手段を構成している。また５
Ｌ・５Ｒはそれぞれ駆動モータ３Ｌ・３Ｒに接続された
ロータリエンコーダ等からなる回転検出手段で、駆動モ
ータ３Ｌ・３Ｒの軸回転数を検出している。７Ｌ・７Ｒ
は床面に接触し同一軸線を中心に回転する左右の計測
輪、６Ｌ・６Ｒは計測輪７Ｌ・７Ｒの回転数を検出する
計測輪回転検出手段である。なお図２のＡ部の詳細につ
いては図３を用いて後述する。３１は蓄電池であり、本
体１の全体に電力を供給している。１１は本体１の周囲
に取り付けられた弾性材からなる緩衝体で、本体１が障
害物に衝突したときの衝撃を和らげる。１２は本体１の
周囲に本体１より突出する接触検知手段で、本体１の前
方や側方の壁面・柱・床面からの突起物・段差・家具・
人間等の障害物の接触を検出する。２２は本体１から障
害物までの距離を計測する測距手段で、本体１の周囲に
設けた超音波センサから構成されている。以上、接触検
知手段１２・測距手段２２は、本体１の周囲の障害物を
検知する障害物検知手段を構成している。２４は絨毯目
検出手段で、本体１の絨毯上の走行中に、本体１に回動
自由な支持軸を介して本体１に対するローラの角度を計
測し、絨毯目の方向と強さを検出する。２１は、駆動モ
ータ３Ｌ・３Ｒを制御し、本体１の走行制御を行なう走
行制御手段である。１４は電動送風機、１５は集塵室、
１６・１７はその内部に設けたフィルターである。１８
は本体１の底部に設けた床ノズルで、接続パイプ１９を
介して集塵室１５と連通している。２０はブラシで、円
板の周囲に植毛が施された構成となっており、本体１に
設けたモータによって回転駆動され、床面上のごみを本
体１の内側方向に掃き集める。以上、電動送風機１４・
集塵室１５・フィルタ１６・１７・床ノズル１８・接続
パイプ１９・ブラシ２０は、清掃手段を構成している。
【０００８】図３（ａ）は図２のＡ部を裏からみた拡大
図であり、この図に基づいてＡ部の構成の詳細を説明す
る。計測輪７Ｌは駆動輪２Ｌと軸を共有しており、径は
同一である。計測輪７Ｌはベアリング５５Ｌを介して軸
に取り付けられているため、減速機４Ｌからの回転出力
は駆動輪２Ｌには伝達されるが、計測輪７Ｌには伝達さ
れない。５３Ｌは支点５４Ｌ（図の２点鎖線は９０度回
転させた投影図）を中心に回動するアームで、ロータリ
ーエンコーダ等からなる計測輪回転検出手段６Ｌを保持
している。５１Ｌは、計測輪回転検出手段６Ｌに取り付
けられた円盤で、アーム５３Ｌを駆動軸側に付勢するス
プリング５２Ｌの付勢力によって、その外周面が計測輪
７Ｌの外周面に接触し付勢される。以上がＡ部の詳細で
あるが、本実施例の意図するところは、計測輪７Ｌを設
けてその回転数を検出することであるので、図３（ａ）
の構成に限定するものではない。例えば図３（ｂ）に示
すように、本体１に回動自由に取り付けられた、駆動輪
２Ｌとはまったく別の軸５６Ｌを設け、これに計測輪７
Ｌを固定して、これに計測輪回転検出手段６Ｌを取り付
けた構成でもよい。なお右側（添え字Ｒ）の詳細につい
ては、上記の左側（添え字Ｌ）と同様なので説明を省略
する。
図であり、この図に基づいてＡ部の構成の詳細を説明す
る。計測輪７Ｌは駆動輪２Ｌと軸を共有しており、径は
同一である。計測輪７Ｌはベアリング５５Ｌを介して軸
に取り付けられているため、減速機４Ｌからの回転出力
は駆動輪２Ｌには伝達されるが、計測輪７Ｌには伝達さ
れない。５３Ｌは支点５４Ｌ（図の２点鎖線は９０度回
転させた投影図）を中心に回動するアームで、ロータリ
ーエンコーダ等からなる計測輪回転検出手段６Ｌを保持
している。５１Ｌは、計測輪回転検出手段６Ｌに取り付
けられた円盤で、アーム５３Ｌを駆動軸側に付勢するス
プリング５２Ｌの付勢力によって、その外周面が計測輪
７Ｌの外周面に接触し付勢される。以上がＡ部の詳細で
あるが、本実施例の意図するところは、計測輪７Ｌを設
けてその回転数を検出することであるので、図３（ａ）
の構成に限定するものではない。例えば図３（ｂ）に示
すように、本体１に回動自由に取り付けられた、駆動輪
２Ｌとはまったく別の軸５６Ｌを設け、これに計測輪７
Ｌを固定して、これに計測輪回転検出手段６Ｌを取り付
けた構成でもよい。なお右側（添え字Ｒ）の詳細につい
ては、上記の左側（添え字Ｌ）と同様なので説明を省略
する。
【０００９】図３（ａ）の構成により、計測輪７Ｌが回
転すると円盤５１Ｌは反対方向に回転し、計測輪回転検
出手段６Ｌは円盤５１Ｌの回転数を検出できる。また、
図３（ｂ）の構成では、計測輪回転検出手段６Ｌは軸５
６Ｌの回転数を検出できる。
転すると円盤５１Ｌは反対方向に回転し、計測輪回転検
出手段６Ｌは円盤５１Ｌの回転数を検出できる。また、
図３（ｂ）の構成では、計測輪回転検出手段６Ｌは軸５
６Ｌの回転数を検出できる。
【００１０】次に、本参考例の制御構成を図４の制御ブ
ロック図に基づいて説明する。計測輪回転検出手段６Ｌ
・６Ｒの出力は走行制御手段２１に伝達される。走行制
御手段２１は、この出力を判断して駆動モータ３Ｌ・３
Ｒに制御信号を出力し、本体１の移動方向・走行距離を
制御する。本参考例では走行制御手段２１は、直進手段
４１を有している。直進手段４１は、計測輪回転検出手
段６Ｌ・６Ｒの出力を判断して、ゲインＧ・ＤＡ変換を
通して駆動モータ３Ｌ・３Ｒに駆動命令を出力し、本体
１を直進させる。
ロック図に基づいて説明する。計測輪回転検出手段６Ｌ
・６Ｒの出力は走行制御手段２１に伝達される。走行制
御手段２１は、この出力を判断して駆動モータ３Ｌ・３
Ｒに制御信号を出力し、本体１の移動方向・走行距離を
制御する。本参考例では走行制御手段２１は、直進手段
４１を有している。直進手段４１は、計測輪回転検出手
段６Ｌ・６Ｒの出力を判断して、ゲインＧ・ＤＡ変換を
通して駆動モータ３Ｌ・３Ｒに駆動命令を出力し、本体
１を直進させる。
【００１１】図４の構成により、直進手段４１は、左右
同一の指令値（ＤＬ＝ＤＲ）に計測輪回転検出手段６Ｌ
・６Ｒからの出力をフィードバックして、計測輪７Ｌ・
７Ｒの回転数が同一になるように、駆動モータ３Ｌ・３
Ｒを制御できる。
同一の指令値（ＤＬ＝ＤＲ）に計測輪回転検出手段６Ｌ
・６Ｒからの出力をフィードバックして、計測輪７Ｌ・
７Ｒの回転数が同一になるように、駆動モータ３Ｌ・３
Ｒを制御できる。
【００１２】以上の全構成により、計測輪７Ｌ・７Ｒ
は、その左右それぞれの位置において本体１が移動した
距離分だけ回転し、走行制御手段２１はこの回転分から
移動軌跡を認識できる。よって、駆動輪２Ｌ・２Ｒに滑
りがあっても、移動軌跡において、実走行と走行制御手
段２１の認識は一致し、この認識により正確な直進制御
をすることができる。つまり、本実施例によれば、高価
なジャイロを用いず、駆動輪２Ｌ・２Ｒの滑りに関係な
く正確な軌跡を計測しながら所望の方向に直進走行でき
る移動作業ロボットを提供することができる。ちなみに
駆動輪２Ｌ・２Ｒの滑りはどのような時によく生じるか
というと、始動・停止を含めた加減速の時である。そし
て滑り量が左右で異なると、本体の方向が変化してしま
う。本実施例によれば、本体の方向が変化してもこれを
検出でき、直進制御にフィードバックできる。
は、その左右それぞれの位置において本体１が移動した
距離分だけ回転し、走行制御手段２１はこの回転分から
移動軌跡を認識できる。よって、駆動輪２Ｌ・２Ｒに滑
りがあっても、移動軌跡において、実走行と走行制御手
段２１の認識は一致し、この認識により正確な直進制御
をすることができる。つまり、本実施例によれば、高価
なジャイロを用いず、駆動輪２Ｌ・２Ｒの滑りに関係な
く正確な軌跡を計測しながら所望の方向に直進走行でき
る移動作業ロボットを提供することができる。ちなみに
駆動輪２Ｌ・２Ｒの滑りはどのような時によく生じるか
というと、始動・停止を含めた加減速の時である。そし
て滑り量が左右で異なると、本体の方向が変化してしま
う。本実施例によれば、本体の方向が変化してもこれを
検出でき、直進制御にフィードバックできる。
【００１３】なお、駆動モータ３Ｌ・３Ｒの回転数を回
転検出手段５Ｌ・５Ｒで検出しておけば、計測輪７Ｌ・
７Ｒの回転数と比較して、駆動手段の異常が検出でき
る。例えば、計測輪７Ｌ・７Ｒだけ回転して駆動モータ
３Ｌ・３Ｒの回転数出力がなければ、回転検出手段５Ｌ
・５Ｒが故障している、反対に、駆動モータ３Ｌ・３Ｒ
の回転数出力はあるが、計測輪７Ｌ・７Ｒの出力がない
時は、計測輪回転検出手段６Ｌ・６Ｒの故障か、あるい
は駆動輪２Ｌ・２Ｒがスリップしているかであると判断
できる。
転検出手段５Ｌ・５Ｒで検出しておけば、計測輪７Ｌ・
７Ｒの回転数と比較して、駆動手段の異常が検出でき
る。例えば、計測輪７Ｌ・７Ｒだけ回転して駆動モータ
３Ｌ・３Ｒの回転数出力がなければ、回転検出手段５Ｌ
・５Ｒが故障している、反対に、駆動モータ３Ｌ・３Ｒ
の回転数出力はあるが、計測輪７Ｌ・７Ｒの出力がない
時は、計測輪回転検出手段６Ｌ・６Ｒの故障か、あるい
は駆動輪２Ｌ・２Ｒがスリップしているかであると判断
できる。
【００１４】（実施例１） 以下、本発明の実施例である移動作業ロボットの構成
を、自走式掃除機を例にとって図５に基づいて説明す
る。基本的には参考例１の図１・図２とほぼ共通であ
り、異なるのはＢ部である。８Ｌ・８Ｒは、駆動輪２Ｌ
・２Ｒの外周面の移動距離を検出する距離検出手段であ
る。
を、自走式掃除機を例にとって図５に基づいて説明す
る。基本的には参考例１の図１・図２とほぼ共通であ
り、異なるのはＢ部である。８Ｌ・８Ｒは、駆動輪２Ｌ
・２Ｒの外周面の移動距離を検出する距離検出手段であ
る。
【００１５】次に図５のＢ部の詳細について図６を用い
て説明する。図６は図５のＢ部を裏からみた拡大図であ
る。この図に基づいてＢ部の構成の詳細を説明する。５
３Ｌは支点５４Ｌ（図の２点鎖線は９０度回転させた投
影図）を中心に回動するアームで、ロータリーエンコー
ダ等からなる距離検出手段８Ｌを保持している。５１Ｌ
は、距離検出手段８Ｌに取り付けられた円盤で、アーム
５３Ｌを駆動軸側に付勢するスプリング５２Ｌの付勢力
によって、その外周面が駆動輪２Ｌの外周面に接触し付
勢される。なお右側（添え字Ｒ）の詳細については、上
記の左側（添え字Ｌ）と同様なので説明を省略する。
て説明する。図６は図５のＢ部を裏からみた拡大図であ
る。この図に基づいてＢ部の構成の詳細を説明する。５
３Ｌは支点５４Ｌ（図の２点鎖線は９０度回転させた投
影図）を中心に回動するアームで、ロータリーエンコー
ダ等からなる距離検出手段８Ｌを保持している。５１Ｌ
は、距離検出手段８Ｌに取り付けられた円盤で、アーム
５３Ｌを駆動軸側に付勢するスプリング５２Ｌの付勢力
によって、その外周面が駆動輪２Ｌの外周面に接触し付
勢される。なお右側（添え字Ｒ）の詳細については、上
記の左側（添え字Ｌ）と同様なので説明を省略する。
【００１６】図６の構成により、駆動輪２Ｌが回転する
と円盤５１Ｌは反対方向に回転し、距離検出手段８Ｌは
円盤５１Ｌの回転数を検出できる。つまり、駆動軸の回
転数ではなく、駆動輪２Ｌの外周面の移動距離を、円盤
５１Ｌの回転数に置き換えて検出できる。
と円盤５１Ｌは反対方向に回転し、距離検出手段８Ｌは
円盤５１Ｌの回転数を検出できる。つまり、駆動軸の回
転数ではなく、駆動輪２Ｌの外周面の移動距離を、円盤
５１Ｌの回転数に置き換えて検出できる。
【００１７】次に、本実施例の制御構成を図７の制御ブ
ロック図に基づいて説明する。駆動モータ３Ｌ・３Ｒの
回転数を検出する回転検出手段５Ｌ・５Ｒの出力と、駆
動輪２Ｌ・２Ｒの外周面の移動距離を検出する距離検出
手段８Ｌ・８Ｒの出力は、走行制御手段２１に伝達され
る。走行制御手段２１は、この出力を判断して駆動モー
タ３Ｌ・３Ｒに制御信号を出力し、本体１の移動方向・
走行距離を制御する。本実施例では走行制御手段２１
は、直進手段４１と演算手段４２を有している。まず演
算手段４２は、左側の回転検出手段５Ｌと距離検出手段
８Ｌの出力から両者の比ＰLM／ＰLWを、また一方、右側
についても同様に出力比ＰRM／ＰRWを計算する。次に左
右それぞれの出力比の比Ｋを計算し直進手段４１に出力
する。次に、直進手段４１はまず、演算手段４２の出力
をもとに、左側の速度指令値ＤＬをＫ倍（あるいは右側
の速度指令値ＤＲを１／Ｋ倍）してこれを新たな速度指
令値とする。次にこの指令値に対して、回転検出手段５
Ｌ・５Ｒの出力を判断して、ゲインＧ・ＤＡ変換を通し
て駆動モータ３Ｌ・３Ｒに駆動命令を出力し、本体１を
直進させる。
ロック図に基づいて説明する。駆動モータ３Ｌ・３Ｒの
回転数を検出する回転検出手段５Ｌ・５Ｒの出力と、駆
動輪２Ｌ・２Ｒの外周面の移動距離を検出する距離検出
手段８Ｌ・８Ｒの出力は、走行制御手段２１に伝達され
る。走行制御手段２１は、この出力を判断して駆動モー
タ３Ｌ・３Ｒに制御信号を出力し、本体１の移動方向・
走行距離を制御する。本実施例では走行制御手段２１
は、直進手段４１と演算手段４２を有している。まず演
算手段４２は、左側の回転検出手段５Ｌと距離検出手段
８Ｌの出力から両者の比ＰLM／ＰLWを、また一方、右側
についても同様に出力比ＰRM／ＰRWを計算する。次に左
右それぞれの出力比の比Ｋを計算し直進手段４１に出力
する。次に、直進手段４１はまず、演算手段４２の出力
をもとに、左側の速度指令値ＤＬをＫ倍（あるいは右側
の速度指令値ＤＲを１／Ｋ倍）してこれを新たな速度指
令値とする。次にこの指令値に対して、回転検出手段５
Ｌ・５Ｒの出力を判断して、ゲインＧ・ＤＡ変換を通し
て駆動モータ３Ｌ・３Ｒに駆動命令を出力し、本体１を
直進させる。
【００１８】図７の構成により、演算手段４２は、左側
の回転検出手段５Ｌと距離検出手段８Ｌの出力から両者
の比ＰLM／ＰLWを、また一方、右側についても同様に出
力比ＰRM／ＰRWを計算し、さらに左右それぞれの出力比
の比Ｋを計算し直進手段４１に出力する。よって直進手
段４１は、まず、演算手段４２の出力をもとに、もとの
左右同一の指令値（ＤＬ＝ＤＲ）に駆動輪２Ｌ・２Ｒの
片減りの修正を加えることができる。つまり、左側の速
度指令値ＤＬをＫ倍（あるいは右側の速度指令値ＤＲを
１／Ｋ倍）してこれを新たな速度指令値とする。次にこ
の新たな指令値に対して、回転検出手段５Ｌ・５Ｒから
の出力をフィードバックして、ゲインＧ・ＤＡ変換を通
して駆動モータ３Ｌ・３Ｒに駆動命令を出力し、片減り
の影響を修正した形での直進制御をすることができる。
の回転検出手段５Ｌと距離検出手段８Ｌの出力から両者
の比ＰLM／ＰLWを、また一方、右側についても同様に出
力比ＰRM／ＰRWを計算し、さらに左右それぞれの出力比
の比Ｋを計算し直進手段４１に出力する。よって直進手
段４１は、まず、演算手段４２の出力をもとに、もとの
左右同一の指令値（ＤＬ＝ＤＲ）に駆動輪２Ｌ・２Ｒの
片減りの修正を加えることができる。つまり、左側の速
度指令値ＤＬをＫ倍（あるいは右側の速度指令値ＤＲを
１／Ｋ倍）してこれを新たな速度指令値とする。次にこ
の新たな指令値に対して、回転検出手段５Ｌ・５Ｒから
の出力をフィードバックして、ゲインＧ・ＤＡ変換を通
して駆動モータ３Ｌ・３Ｒに駆動命令を出力し、片減り
の影響を修正した形での直進制御をすることができる。
【００１９】以上の全構成により、駆動モータ３Ｌ・３
Ｒの回転数と駆動輪２Ｌ・２Ｒの外周面の移動距離の比
を左右で比較し、比が左右で異なれば、駆動輪２Ｌ・２
Ｒの径が左右で異なる（片減り）という判断ができる。
この結果を直進の速度指令値に反映させるので、片減り
分を修正した直進制御ができる。ちなみに、左駆動輪２
Ｌの径が右駆動輪２Ｒより小さいという片減り状態で、
演算手段４２による比の計算の修正をせずに回転検出手
段５Ｌ・５Ｒの出力に基づいて直進走行させると、図８
に示すように、本体１は円弧状の軌跡を描いて左に傾い
ていく。ところで、駆動輪２Ｌ・２Ｒの移動距離を検出
している距離検出手段８Ｌ・８Ｒの出力を、直進手段４
１に直接フィードバックすれば、片減りの影響を受けず
に直進走行させることができるが、実際には、駆動モー
タ３Ｌ・３Ｒの出力は減速機４Ｌ・４Ｒを介して駆動輪
２Ｌ・２Ｒに伝達されるため、伝達の遅れや不感帯が生
じ、制御系が不安定になりやすく調整も難しいという問
題がある。よって、本実施例によれば、高価なジャイロ
センサを用いず、安定した駆動制御系で、駆動輪の片減
りを検出して修正を加えながら直進制御し、所望の方向
に直進走行できる移動作業ロボットを提供することがで
きる。
Ｒの回転数と駆動輪２Ｌ・２Ｒの外周面の移動距離の比
を左右で比較し、比が左右で異なれば、駆動輪２Ｌ・２
Ｒの径が左右で異なる（片減り）という判断ができる。
この結果を直進の速度指令値に反映させるので、片減り
分を修正した直進制御ができる。ちなみに、左駆動輪２
Ｌの径が右駆動輪２Ｒより小さいという片減り状態で、
演算手段４２による比の計算の修正をせずに回転検出手
段５Ｌ・５Ｒの出力に基づいて直進走行させると、図８
に示すように、本体１は円弧状の軌跡を描いて左に傾い
ていく。ところで、駆動輪２Ｌ・２Ｒの移動距離を検出
している距離検出手段８Ｌ・８Ｒの出力を、直進手段４
１に直接フィードバックすれば、片減りの影響を受けず
に直進走行させることができるが、実際には、駆動モー
タ３Ｌ・３Ｒの出力は減速機４Ｌ・４Ｒを介して駆動輪
２Ｌ・２Ｒに伝達されるため、伝達の遅れや不感帯が生
じ、制御系が不安定になりやすく調整も難しいという問
題がある。よって、本実施例によれば、高価なジャイロ
センサを用いず、安定した駆動制御系で、駆動輪の片減
りを検出して修正を加えながら直進制御し、所望の方向
に直進走行できる移動作業ロボットを提供することがで
きる。
【００２０】
【発明の効果】 以上のように本発明によれば 、駆動モー
タの回転数を検出する回転検出手段と、駆動輪の外周面
の移動距離を検出する距離検出手段の出力比を求めるこ
とにより、駆動輪の片減り状態を検出でき、この出力に
基づいた修正を加えて直進制御することにより、高価な
ジャイロセンサを用いず、安定した駆動制御系で片減り
分を修正して、所望の方向に直進走行できるものであ
る。
タの回転数を検出する回転検出手段と、駆動輪の外周面
の移動距離を検出する距離検出手段の出力比を求めるこ
とにより、駆動輪の片減り状態を検出でき、この出力に
基づいた修正を加えて直進制御することにより、高価な
ジャイロセンサを用いず、安定した駆動制御系で片減り
分を修正して、所望の方向に直進走行できるものであ
る。
【図１】本発明の移動作業ロボットの一参考例を示す自
走式掃除機の縦断面図
走式掃除機の縦断面図
【図２】同自走式掃除機の横断面図
【図３】同自走式掃除機の要部の構成説明図
【図４】同自走式掃除機の走行制御手段の制御ブロック
図
図
【図５】本発明の移動作業ロボットの一実施例を示す自
走式掃除機の横断面図
走式掃除機の横断面図
【図６】同自走式掃除機の要部の構成説明図
【図７】同自走式掃除機の走行制御手段の制御ブロック
図
図
【図８】同自走式掃除機の動作説明図
【図９】従来の移動作業ロボットの走行制御手段の制御
ブロック図
ブロック図
１ 本体 ２ 駆動輪 ３ 駆動モータ ４ 減速機 ５ 回転検出手段 ６ 計測輪回転検出手段 ７ 計測輪 ８ 距離検出手段 ９ 従輪 ２１ 走行制御手段 ４１ 直進手段 ４２ 演算手段
フロントページの続き (72)発明者 藪内 秀隆 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 小川 光康 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 藤原 俊明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 江口 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 乾 弘文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 石橋 崇文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 黒木 義貴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−81104（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−250032（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−267104（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−20508（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−112111（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−296318（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−63211（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 1/02
Claims (2)
- 【請求項１】 本体を移動させる駆動手段および操舵手
段と、前記駆動手段と前記操舵手段とを制御して前記本
体の走行制御を行う走行制御手段と、同一軸線上に設け
た左右一対の駆動輪と、その外周面が前記駆動輪の外周
面に接触し付勢される左右一対の円盤と、前記円盤の回
転数を検出して前記駆動輪の外周面の接地面に対する片
減り分を修正した移動距離を検出する左右一対の距離検
出手段と、清掃等の作業手段とを備え、前記走行制御手
段は、前記左右一対の距離検出手段からの出力を各々フ
ィードバックして、前記駆動手段および前記操舵手段を
制御することにより前記本体を直進させるようにした移
動作業ロボット。 - 【請求項２】 駆動輪を駆動する駆動モータと、前記駆
動モータの回転数を検出する左右一対の回転検出手段
と、前記回転検出手段と距離検出手段との出力から両者
の出力比を左右それぞれについて計算し、左右の出力比
の比Ｋを求める演算手段とを備え、走行制御手段は、前
記演算手段の出力比の比Ｋを基に、左右同一の指令値Ｄ
Ｌ、ＤＲに対して、左側の指令値ＤＬをＫ倍あるいは右
側の指令値ＤＲを１／Ｋ倍して新たな指令値とし、この
新たな指令値に前記回転検出手段からの出力を各々フィ
ードバックして、前記駆動手段および前記操舵手段を制
御することにより前記本体を直進させるようにした請求
項１記載の移動作業ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31952393A JP3319107B2 (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | 移動作業ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31952393A JP3319107B2 (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | 移動作業ロボット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07175518A JPH07175518A (ja) | 1995-07-14 |
| JP3319107B2 true JP3319107B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=18111187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31952393A Expired - Fee Related JP3319107B2 (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | 移動作業ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3319107B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011075369A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fujitsu Ltd | 移動体位置推定支援装置 |
| CN114851223A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-08-05 | 武汉理工大学 | 用于墙体检测的仿生机器人、图像处理装置及工作方法 |
| CN115682649B (zh) * | 2022-10-24 | 2023-08-08 | 深圳市行知行机器人技术有限公司 | 抹干机构及清洗装置 |
-
1993
- 1993-12-20 JP JP31952393A patent/JP3319107B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07175518A (ja) | 1995-07-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |