JP5561730B2 - 移動体の誘導制御システム及び誘導制御方法 - Google Patents
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Description
また、例えば、予期せぬ障害物が走行軌道上に設置された際、マーカーを再度設定し直さない限り、回避や方向転換などができない点などの問題があり、例えば走行軌道の変更を頻繁に行わねばならない環境や病院・施設等の人間共存環境での使用には適さない。
さらに、特許文献3〜7は、予め設置された誘導体の不連続に関する解決法の提案であり、誘導体上の走行軌道を変更するには、改めて誘導体の敷設を変更しなければならないといった問題がある。
前記走行軌道のうち、前記マーカーが存在する箇所においては、進行方向に対し所定幅を有するマーカー検出器を前記マーカーに沿わせるとともに、ひとつのマーカーの終端から次のマーカーに到るまで、手押しあるいは遠隔操作により、再現すべき軌道に沿って前記移動体を軌道習得走行させ、該軌道習得走行を開始したときからのサンプリングタイム(0、Δt、2Δt・・・)毎に、前記マーカー検出器の検出値の履歴(MS(0)、MS(Δt)、MS(2Δt)・・・)と、前記走行センサの検出値により算出した、前記移動体の二次元座標(x、y)上の走行軌道(p(0)、p(Δt)、p(2Δt)・・・)を記録する工程と、前記マーカー検出器の検出値MS(t)の履歴を、前記走行軌道と対比することにより、前記走行軌道に対する前記マーカーの二次元座標(x、y)を記憶する工程と、前記移動体が自律走行する際に、前記走行センサの検出値に基づいて、前記軌道習得走行時に得られた、前記走行軌道を再現するよう、前記移動体の駆動装置を制御するとともに、前記マーカーを通過する際に得られる前記マーカー検出器の検出値の履歴(MS(0)、MS(Δt)、MS(2Δt)・・・MS(t−Δt))と前記走行センサの検出値とにより算出した前記マーカーの二次元座標(x、y)と、前記軌道習得走行時に得られた前記マーカーの二次元座標(x、y)との誤差に基づいて、前記記録装置に記録した前記走行軌道を補正する工程とから構成した。
この磁気センサ3は、図4に示されるように、この例では、11個の磁気センサ素子31を等間隔に並べたものであり、磁気テープ1の真上を通過した磁気センサ素子31のみが1を出力することにより、磁気テープセンサ3のうち、どの磁気センサ素子31が磁気テープ1の真上を通過したかをサンプリングタイムΔt毎に判別できるようになっている。この例では中央の2つの磁気センサ素子31が磁気テープ1の真上を通過する状態を示している。
そして、この速度ベクトルをvx(t)、vy(t)、θ(t)成分毎に積分することにより、その時点での自律移動体2の位置・姿勢ベクトルp(t)=(x(t)、y(t)、θ(t))を演算することができ、この位置・姿勢ベクトルp(t)を時間とともに記憶することにより、移動体が通った軌道:p(t)を、p(0)(スタート時)、p(Δt)、p(2Δt)・・・p(1)(1秒後)・・・p(2)(2秒後)・・・のように、サンプリングタイムΔt毎に記録する。
ただし、この軌道p(t)は、車輪エンコーダの精度(分解能)あるいは走行面との滑りなどにより誤差を内在しているものであり、特に走行軌道に急なカーブなどが含まれている場合、駆動輪4a、4bに滑りが生じ、誤差を含んでいる。
本実施例では、図6に示されるように5本の磁気テープ1a〜1eを走行軌道の進行方向に沿って、所定の間隔で、必要最小限の位置に敷設する。
次に、磁気センサ情報と車輪エンコーダによる車速情報が取れる状態で移動体を手押しやマニュアル操縦により、走行させたい走行軌道上を走行させる。
いま、第1の磁気テープ1a手前のスタート地点Sから、磁気テープ1上を手押しあるいは遠隔操作で第1の磁気テープ1aをなぞり、第1の磁気テープ1aの末端から所望の軌道を走行させ、第2の磁気テープ1bの始端へと移動させる。以下同様に、磁気テープ1d、1eの順に、自律移動体2を走行させる。その際、磁気テープ1上の走行時も含めて、走行面上の障害物や、自律移動体2による作業等を考慮し、柔軟に軌道を走行させる。以下、この走行を軌道習得走行と称することとする。
その際、各サンプリングタイム毎に、それまでに作成されたMS(t)の履歴:MS(t−Δt)、MS(t−2Δt)、MS(t−3Δt)・・・・p(t)の履歴:p(t−Δt)、p(t−2Δt)、p(t−3Δt)・・・・とに基づいて演算された各磁気テープのx座標、y座標を使用して、最小2乗法等によりマッチングを行い、現在位置p(t)を補正し、さらに補正したp(t)に基づいて、MS(t)に対応する各磁気テープ1a〜1eのx座標及びy座標を修正する。これにより、車輪エンコーダの検出誤差が修正され、図7に示されるような正確な磁気テープマップを生成することができる。
スタート地点Sから第1の磁気テープ1aの始端に到るまで、軌道習得走行により取得したp(t)、すなわち(x(t)、y(t)、θ(t))が再現されるよう、車輪エンコーダの出力及びその積分値に基づいて、駆動輪4a、4bの駆動回転速度をフィードバック制御する。なお、このとき、軌道習得走行時の速度を再現するようにしてもよいし、自律移動体2の定格速度で走行させてもよい。
この補正は、第1の磁気テープ1aの始端から終端に到るまで継続される。
また、マーカー自体をバーコードにし、CCD素子の検出値に基づき、自律移動体2に種々の制御指令を与えるようにすることもできる。
2 自律移動体
3 磁気センサ
4a、4b 駆動輪
Claims (4)
- 床面等に設置されたマーカーと、該マーカーを検出して予め定められた走行軌道に沿って移動体を自律走行させる移動体の誘導制御システムにおいて、
前記マーカーは床面に離隔して複数配置されており、
前記移動体は、進行方向に対し所定幅の検出部を備えたマーカー検出器と、走行面における2次元座標及び走行方向を検出する走行センサとを備え、
前記移動体が軌道習得走行する際に、前記マーカー上、及び離隔したマーカー間の走行軌道に沿って走行させられたとき、前記軌道習得走行を開始したときからのサンプリングタイム(0、Δt、2Δt・・・)毎に、前記マーカー検出器の検出値の履歴(MS(0)、MS(Δt)、MS(2Δt)・・・)と、前記走行センサの検出値により算出した、前記移動体の二次元座標(x、y)上の走行軌道(p(0)、p(Δt)、p(2Δt)・・・)を記録する記録装置と、
前記マーカー検出器の検出値(MS(t))の履歴を、前記走行軌道(p(t))と対比することにより、前記走行軌道(p(t))に対する前記マーカーの二次元座標(x、y)を記憶する記憶手段とを有し、
前記移動体が自律走行する際に、前記走行センサの検出値に基づいて、前記軌道習得走行時に得られた、前記走行軌道を再現するよう、前記移動体の駆動装置を制御するとともに、前記マーカーを通過する際に得られる前記マーカー検出器の検出値の履歴(MS(0)、MS(Δt)、MS(2Δt)・・・MS(t−Δt))及び前記走行センサの検出値により算出した前記マーカーの二次元座標(x、y)と、前記軌道習得走行時に得られた前記マーカーの二次元座標(x、y)との誤差に基づいて、前記記録装置に記録した前記走行軌道を補正するようにしたことを特徴とする移動体の誘導制御システム。 - 前記軌道習得走行時において、前記移動体が前記マーカー上を走行する際、特定のサンプリングタイミング(t)で得られた前記マーカーの二次元座標(x、y)を、その直前までの前記マーカー検出器の検出値の履歴(MS(0)、MS(Δt)、MS(2Δt)・・・MS(t−Δt))と前記走行軌道(p(0)、p(Δt)、p(2Δt)・・・p(t−Δt))に基づいて算出された、前記マーカーの二次元座標(x、y)を使用して補正し、補正された前記マーカーの2次元座標(x、y)に基づいて、前記軌道習得走行時に記憶した前記走行軌道に対する前記マーカーの二次元座標(x、y)を更新するようにした請求項1記載の移動体の誘導制御システム。
- 前記自律走行時において、前記マーカー上を走行する際、特定のサンプリングタイミング(t)で得られた前記移動体の二次元座標(x、y)を、その直前までの前記走行軌道(p(t−Δt)、p(t−2Δt)、p(t−3Δt)・・・・)と、前記マーカー検出器の検出値の履歴(MS(t−Δt)、MS(t−2Δt)、MS(t−3Δt)・・・)に基づいて算出した対応するマーカーの二次元座標(x、y)により補正するようにした請求項1また2に記載の移動体の誘導制御システム。
- 床面等に設置されたマーカーと、該マーカーを検出して予め定められた走行軌道に沿って移動体を自律走行させるための誘導制御方法において、
移動体の走行軌道に基づいて床面等にマーカーを分散して離隔配置する工程と、
前記走行軌道のうち、前記マーカーが存在する箇所においては、進行方向に対し所定幅を有するマーカー検出器を前記マーカーに沿わせるとともに、ひとつのマーカーの終端から次のマーカーに到るまで、手押しあるいは遠隔操作により、再現すべき軌道に沿って前記移動体を軌道習得走行させ、該軌道習得走行を開始したときからのサンプリングタイム(0、Δt、2Δt・・・)毎に、前記マーカー検出器の検出値の履歴(MS(0)、MS(Δt)、MS(2Δt)・・・)と、前記走行センサの検出値により算出した、前記移動体の二次元座標(x、y)上の走行軌道(p(0)、p(Δt)、p(2Δt)・・・)を記録する工程と、
前記マーカー検出器の検出値MS(t)の履歴を、前記走行軌道と対比することにより、前記走行軌道に対する前記マーカーの二次元座標(x、y)を記憶する工程と、
前記移動体が自律走行する際に、前記走行センサの検出値に基づいて、前記軌道習得走行時に得られた、前記走行軌道を再現するよう、前記移動体の駆動装置を制御するとともに、前記マーカーを通過する際に得られる前記マーカー検出器の検出値の履歴(MS(0)、MS(Δt)、MS(2Δt)・・・MS(t−Δt))と前記走行センサの検出値とにより算出した前記マーカーの二次元座標(x、y)と、前記軌道習得走行時に得られた前記マーカーの二次元座標(x、y)との誤差に基づいて、前記記録装置に記録した前記走行軌道を補正する工程とからなる誘導制御方法。
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