JP7400700B2 - 全方向移動車の走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、全方向移動車の走行制御装置に関する。

全方向移動車の走行制御装置としては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の全方向移動車の走行制御装置は、車両本体に設けられた４つの全方向移動車輪をそれぞれ回転させる４つの走行モータと、これらの走行モータの回転数及び回転方向を制御することで、全方向移動車を直進、斜行及び横行させる制御部とを備えている。

特開２０１９－３０５８６号公報

全方向移動車輪を回転させる走行モータとして、安価な速度制御モータを使用する場合には、全方向移動車輪の精密な位置決めが困難である。このため、全方向移動車輪を目標停止位置に正確に停止させることは困難となる。回転角を正確に制御することが可能なステッピングモータを使用すれば、全方向移動車輪の精密な位置決めが可能となる。しかし、速度制御モータと比較してステッピングモータの単価は高いため、全方向移動車の製造コストが高くなってしまう。

本発明の目的は、安価な走行モータを使用しても、目標停止位置に対する全方向移動車の停止精度を向上させることができる全方向移動車の走行制御装置を提供することである。

本発明の一態様は、前後進時に回転する複数の全方向移動型車輪を具備した全方向移動車を目標停止位置まで走行させる全方向移動車の走行制御装置において、全方向移動型車輪を独立に回転駆動させる複数の走行モータと、目標停止位置に対する全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差を検知する誤差検知部と、全方向移動車が目標停止位置に向かって前後進している状態で、誤差検知部により検知された全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差に基づいて、角度誤差及び位置誤差が小さくなるように複数の走行モータを制御する走行制御処理を実行する走行制御部とを備える。

走行モータの一つである安価な速度制御モータは、不感帯を有している。このため、速度制御モータを停止状態から微小量だけ回転させることは難しい。しかし、速度制御モータが回転している状態で、速度制御モータの回転速度を微小に増減させることは容易に行える。本発明は、そのような知見に基づいて成されている。

即ち、本発明の一態様に係る全方向移動車の走行制御装置においては、全方向移動車が目標停止位置に向かって前後進している状態で、目標停止位置に対する全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差が検知される。そして、全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差に基づいて、角度誤差及び位置誤差が小さくなるように複数の走行モータが制御される。このとき、全ての全方向移動型車輪が回転して全方向移動車が前後進している状態で、複数の走行モータの制御が行われる。このため、各走行モータが不感帯を有する場合でも、不感帯を使用しなくて済み、各走行モータの回転速度を微小量だけ変化させることが可能となる。従って、特に高価かつ高性能の走行モータを使用しなくても、全方向移動車の旋回方向の角度精度及び左右方向の位置精度が高くなる。これにより、安価な走行モータを使用しても、目標停止位置に対する全方向移動車の停止精度が向上する。

走行制御部は、全方向移動車が目標停止位置に向かって前後進するように複数の走行モータを制御した後、全方向移動車が角度誤差がある方向とは反対の方向に旋回するように複数の走行モータを制御すると共に、全方向移動車が位置誤差がある方向とは反対の方向に横移動するように複数の走行モータを制御してもよい。

このような構成では、全方向移動車が目標停止位置に向かって前後進している状態で、全方向移動車が角度誤差がある方向とは反対の方向に旋回するように複数の走行モータが制御されると共に、全方向移動車が位置誤差がある方向とは反対の方向に横移動するように複数の走行モータが制御される。従って、走行モータが不感帯を有する場合でも、不感帯が使用されないため、目標停止位置に対する全方向移動車の停止精度が確実に向上する。

走行制御装置は、走行制御部による走行制御処理の実行前に、全方向移動車の前後進が停止した状態で、誤差検知部により検知された全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差に基づいて、角度誤差及び位置誤差が小さくなるように複数の走行モータを制御する事前制御部を更に備えてもよい。

全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差が大きいときは、走行モータの回転量を増大させればよい。従って、走行モータの回転速度を微小に変化させるために全方向移動車を予め前後進させる必要がない。そこで、全方向移動車の前後進が停止した状態で、全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差に基づいて、角度誤差及び位置誤差が小さくなるように複数の走行モータを制御することにより、目標停止位置の手前に十分な走行スペースがない場合でも、目標停止位置に対する全方向移動車の停止精度が向上する。

事前制御部は、誤差検知部により検知された旋回方向の角度誤差が規定角度以上であるときに、全方向移動車が角度誤差がある方向とは反対の方向に旋回するように複数の走行モータを制御すると共に、誤差検知部により検知された左右方向の位置誤差が規定距離以上であるときに、全方向移動車が位置誤差がある方向とは反対の方向に横移動するように複数の走行モータを制御してもよい。

このような構成では、旋回方向の角度誤差が規定角度以上であるときは、全方向移動車が角度誤差がある方向とは反対の方向に旋回するように複数の走行モータが制御される。左右方向の位置誤差が規定距離以上であるときは、全方向移動車が位置誤差がある方向とは反対の方向に横移動するように複数の走行モータが制御される。従って、目標停止位置の手前に十分な走行スペースがない場合でも、目標停止位置に対する全方向移動車の停止精度が確実に向上する。

走行制御装置は、全方向移動車が目標停止位置に到達したときに、全方向移動車の停止精度が規定値以上であるかを判断し、全方向移動車の停止精度が規定値以上でないときは、異常制御処理を実行する異常制御部を更に備えてもよい。

このような構成では、全方向移動車の停止精度が規定値よりも低いときは、異常制御処理が実行されるため、何らかの要因で全方向移動車が目標停止位置からずれたままとなる事態を防止することができる。

異常制御部は、全方向移動車の停止精度が規定値以上でないときは、異常制御処理として、全方向移動車が目標停止位置よりも手前の制御再開位置まで戻るように複数の走行モータを制御し、走行制御部は、全方向移動車が制御再開位置に戻ったときは、走行制御処理を再度実行してもよい。

このような構成では、全方向移動車の停止精度が規定値よりも低いときは、全方向移動車が制御再開位置まで戻り、制御再開位置から目標停止位置への全方向移動車の走行制御が再度行われる。従って、全方向移動車が一度目標停止位置からずれて停止した場合でも、最終的に目標停止位置に対する全方向移動車の停止精度が向上する。

本発明によれば、安価な走行モータを使用しても、目標停止位置に対する全方向移動車の停止精度を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る全方向移動車の走行制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示された走行制御装置が適用される全方向移動車の平面図である。 図１に示された走行制御装置が適用されない全方向移動車の平面図である。 目標停止位置の一例を全方向移動車と共に示す平面図である。 図１に示された走行制御部により実行される制御処理の手順の詳細を示すフローチャートである。 図１に示された異常制御部により実行される制御処理の手順の詳細を示すフローチャートである。 図１に示された走行モータである速度制御モータの特性を示すグラフである。 速度制御モータを使用する場合に生じ得る不具合を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る全方向移動車の走行制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図９に示された事前制御部により実行される制御処理の手順の詳細を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図中、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る全方向移動車の走行制御装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、本実施形態の走行制御装置１は、図２に示されるような全方向移動車２に搭載されている。全方向移動車２は、前後方向、左右方向及び旋回方向の３方向に移動することが可能な車両である。

全方向移動車２は、車両本体３と、この車両本体３の前後左右に配置された複数（ここでは４つ）の全方向移動型車輪４Ａ～４Ｄ（以下、単に車輪４Ａ～４Ｄ）とを具備している。車輪４Ａは、左前輪である。車輪４Ｂは、右前輪である。車輪４Ｃは、左後輪である。車輪４Ｄは、右後輪である。

図２（ａ）に示される全方向移動車２の車輪４Ａ～４Ｄは、４５度オムニホイールである。図２（ｂ）に示される全方向移動車２の車輪４Ａ～４Ｄは、メカナムホイールである。これらの全方向移動車２の前後進時には、全ての車輪４Ａ～４Ｄが回転する。

従って、本実施形態の走行制御装置１は、図３に示されるように、前後進時に回転しない車輪５１を有する全方向移動車５０には適用されない。図３（ａ）に示される全方向移動車５０の４つの車輪５１は、９０度オムニホイールである。全方向移動車５０の前後進時には、前後２つの車輪５１が回転しない。図３（ｂ）に示される全方向移動車２の３つの車輪５１は、１２０度間隔オムニホイールである。全方向移動車５０の前後進時には、後の車輪５１が回転しない。

本実施形態の走行制御装置１は、全方向移動車２を制御開始位置から目標停止位置Ｐまで走行させる装置である。制御開始位置は、目標停止位置Ｐの正面手前側の任意の位置である。目標停止位置Ｐは、例えば図４（ａ）に示されるように、全方向移動車２と充電器２０との接続を行う位置である。目標停止位置Ｐは、図４（ｂ）に示されるように、全方向移動車２から積み降ろし用のコンベア２５に荷物Ｍを移載する位置であってもよい。

図１に戻り、走行制御装置１は、レーザセンサ５と、カメラ６と、コントローラ７と、４つの走行モータ８Ａ～８Ｄと、警報器９とを備えている。

レーザセンサ５は、目標停止位置Ｐ（図４参照）に向けてレーザを照射し、レーザの反射光を受光することにより、全方向移動車２から目標停止位置Ｐまでの距離を検出する。レーザセンサ５としては、例えば２Ｄまたは３Ｄのレーザレンジファインダが使用される。カメラ６は、目標停止位置Ｐを含む全方向移動車２の周辺領域を撮像する画像センサである。

コントローラ７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等により構成されている。コントローラ７は、レーザセンサ５の検出データ及びカメラ６の撮像画像を入力し、全方向移動車２の走行制御に関する処理を実行し、走行モータ８Ａ～８Ｄ及び警報器９を制御する。

走行モータ８Ａ～８Ｄは、車輪４Ａ～４Ｄをそれぞれ独立に回転駆動させる電動モータである。走行モータ８Ａ～８Ｄとしては、速度制御モータが使用される。警報器９は、警報音（ブザー）を発生させたり、警報表示を行う。

コントローラ７は、誤差算出部１１と、走行制御部１２と、異常制御部１３とを有している。

誤差算出部１１は、レーザセンサ５の検出データ及びカメラ６の撮像画像に基づいて、目標停止位置Ｐに対する全方向移動車２の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差を算出する。誤差算出部１１は、レーザセンサ５及びカメラ６と協働して、目標停止位置Ｐに対する全方向移動車２の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差を検知する誤差検知部を構成している。

走行制御部１２は、全方向移動車２が目標停止位置Ｐに向かって前進している状態で、誤差算出部１１により算出された全方向移動車２の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差に基づいて、角度誤差及び位置誤差が小さくなるように走行モータ８Ａ～８Ｄを制御する走行制御処理を実行する。

走行制御部１２は、全方向移動車２が目標停止位置Ｐに向かって前進するように走行モータ８Ａ～８Ｄを制御した後、全方向移動車２が角度誤差がある方向とは反対の方向に旋回するように走行モータ８Ａ～８Ｄを制御すると共に、全方向移動車２が位置誤差がある方向とは反対の方向に横移動するように走行モータ８Ａ～８Ｄを制御する。

異常制御部１３は、全方向移動車２が目標停止位置Ｐに到達したときに、全方向移動車２の停止精度が規定値以上であるかを判断し、全方向移動車２の停止精度が規定値以上でないときは、異常制御処理を実行する。

異常制御部１３は、全方向移動車２の停止精度が規定値以上でないときは、異常制御処理として、全方向移動車２が目標停止位置Ｐよりも手前の制御再開位置まで戻るように走行モータ８Ａ～８Ｄを制御する。走行制御部１２は、全方向移動車２が制御再開位置に戻ったときは、上記の走行制御処理を再度実行する。

図５は、走行制御部１２により実行される制御処理の手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、全方向移動車２が制御開始位置（前述）において停止した状態で、実行される。

図５において、走行制御部１２は、まず全方向移動車２を一定速度で前進させるための指定値を走行モータ８Ａ～８Ｄに出力する（手順Ｓ１０１）。続いて、走行制御部１２は、誤差算出部１１により算出された全方向移動車２の旋回方向の角度誤差データを取得する（手順Ｓ１０２）。

そして、走行制御部１２は、旋回方向の角度誤差に基づいて、全方向移動車２が左側に傾いているかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。このとき、走行制御部１２は、例えば全方向移動車２が少しでも左側に傾いているかどうかを判断する。

走行制御部１２は、全方向移動車２が左側に傾いていると判断したときは、車輪４Ａ，４Ｃを加速させると共に車輪４Ｂ，４Ｄを減速させるための指令値を走行モータ８Ａ～８Ｄに出力する（手順Ｓ１０４）。これにより、全方向移動車２が右側に旋回するようになる。

走行制御部１２は、全方向移動車２が左側に傾いていないと判断したときは、旋回方向の角度誤差に基づいて、全方向移動車２が右側に傾いているかどうかを判断する（手順Ｓ１０５）。このとき、走行制御部１２は、例えば全方向移動車２が少しでも右側に傾いているかどうかを判断する。

走行制御部１２は、全方向移動車２が右側に傾いていると判断したときは、車輪４Ｂ，４Ｄを加速させると共に車輪４Ａ，４Ｃを減速させるための指令値を走行モータ８Ａ～８Ｄに出力する（手順Ｓ１０６）。これにより、全方向移動車２が左側に旋回するようになる。

走行制御部１２は、全方向移動車２が右側に傾いていないと判断したときは、手順Ｓ１０４，Ｓ１０６を実行しない。その後、走行制御部１２は、誤差算出部１１により算出された全方向移動車２の左右方向の位置誤差データを取得する（手順Ｓ１０７）。

そして、走行制御部１２は、左右方向の位置誤差に基づいて、全方向移動車２が左側にずれているかどうかを判断する（手順Ｓ１０８）。このとき、走行制御部１２は、例えば全方向移動車２が少しでも左側にずれているかどうかを判断する。

走行制御部１２は、全方向移動車２が左側にずれていると判断したときは、車輪４Ａ，４Ｄを加速させると共に車輪４Ｂ，４Ｃを減速させるための指令値を走行モータ８Ａ～８Ｄに出力する（手順Ｓ１０９）。これにより、全方向移動車２が右側に横移動するようになる。

走行制御部１２は、全方向移動車２が左側にずれていないと判断したときは、左右方向の位置誤差に基づいて、全方向移動車２が右側にずれているかどうかを判断する（手順Ｓ１１０）。このとき、走行制御部１２は、例えば全方向移動車２が少しでも右側にずれているかどうかを判断する。

走行制御部１２は、全方向移動車２が右側にずれていると判断したときは、車輪４Ｂ，４Ｃを加速させると共に車輪４Ａ，４Ｄを減速させるための指令値を走行モータ８Ａ～８Ｄに出力する（手順Ｓ１１１）。これにより、全方向移動車２が左側に横移動するようになる。

走行制御部１２は、全方向移動車２が右側にずれていないと判断したときは、手順Ｓ１０９，Ｓ１１１を実行しない。その後、走行制御部１２は、カメラ６の撮像画像に基づいて、全方向移動車２が目標停止位置Ｐに到達したかどうかを判断する（手順Ｓ１１２）。走行制御部１２は、全方向移動車２が目標停止位置Ｐに到達していないと判断したときは、上記の手順Ｓ１０１を再度実行する。

走行制御部１２は、全方向移動車２が目標停止位置Ｐに到達したと判断したときは、全方向移動車２の前進走行を停止させるための指令値を走行モータ８Ａ～８Ｄに出力し（手順Ｓ１１３）、本処理を終了する。

図６は、異常制御部１３により実行される制御処理の手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、全方向移動車２が目標停止位置Ｐに到達すると、実行される。

図６において、異常制御部１３は、まず誤差算出部１１により算出された全方向移動車の旋回方向の角度誤差データ及び左右方向の位置誤差データを取得する（手順Ｓ１２１）。そして、異常制御部１３は、旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差に基づいて、全方向移動車２の停止精度が予め決められた規定値以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１２２）。

異常制御部１３は、全方向移動車２の停止精度が規定値以上であると判断したときは、本処理を終了する。このとき、異常制御部１３は、例えば旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差が何れも予め決められた閾値以下であるときに、全方向移動車２の停止精度が規定値以上であると判定する。

異常制御部１３は、全方向移動車２の停止精度が規定値以上でないと判断したときは、警報器９により警報を行うように警報器９を制御する（手順Ｓ１２３）。そして、異常制御部１３は、全方向移動車２が制御再開位置（前述）まで後退して戻るための指令値を走行モータ８Ａ～８Ｄに出力し（手順Ｓ１２４）、本処理を終了する。なお、制御再開位置は、制御開始位置と同じ位置でもよいし、制御開始位置よりも目標停止位置Ｐ側の位置でもよい。

以上のような走行制御装置１において、全方向移動車２が目標停止位置Ｐの正面手前の制御開始位置に達すると、全方向移動車２が一旦停止する。そして、全方向移動車２が目標停止位置Ｐに向かって前進する。このとき、レーザセンサ５の検出データ及びカメラ６の撮像画像に基づいて、目標停止位置Ｐに対する全方向移動車２の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差が算出される。そして、旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差が小さくなるように、全方向移動車２が前進しながら旋回及び横移動を行う。

具体的には、全方向移動車２が左右に傾いてもずれてもいないときは、全方向移動車２は旋回及び横移動を行うことなく前進する。全方向移動車２が左側に傾いているときは、全方向移動車２は前進しながら右側に旋回する。全方向移動車２が右側に傾いているときは、全方向移動車２は前進しながら左側に旋回する。全方向移動車２が左側にずれているときは、全方向移動車２は前進しながら右側に横移動する。全方向移動車２が右側にずれているときは、全方向移動車２は前進しながら左側に横移動する。

そして、全方向移動車２が目標停止位置Ｐに到達すると、全方向移動車２の停止精度が判定される。全方向移動車２の停止精度が規定値よりも低いときは、警報器９により警報が行われる。また、全方向移動車２が制御再開位置まで一旦後退し、全方向移動車２が制御再開位置から再び前進しながら旋回及び横移動を行う。

ところで、走行モータ８Ａ～８Ｄとしては、安価な速度制御モータが使用されている。速度制御モータは、図７に示されるように、指令値の増加に関わらず回転速度がゼロである不感帯Ｆを有している。速度制御モータの不感帯Ｆでは、微小な指令値に対して応答しない（図７中の矢印Ａ参照）。しかし、速度制御モータの不感帯Ｆ以外の領域では、指令値の微小な増減に対して応答する（図７中の矢印Ｂ参照）。

従って、図８（ａ）に示されるように、走行モータ８Ａ～８Ｄの停止状態において走行モータ８Ａ～８Ｄに微小な指令値を与えても、走行モータ８Ａ～８Ｄが回転しないため、車輪４Ａ～４Ｄが回転せず、全方向移動車２が動かない。一方、図８（ｂ）に示されるように、走行モータ８Ａ～８Ｄの停止状態において走行モータ８Ａ～８Ｄに大きめの指令値を与えると、走行モータ８Ａ～８Ｄが回転する。このため、車輪４Ａ～４Ｄが回転し、全方向移動車２が動くが、全方向移動車２は目標停止位置Ｐを通り過ぎてしまう。

また、図４に示されるような目標停止位置Ｐでの停止精度としては、全方向移動車２の左右方向の位置精度が重要であり、全方向移動車２の前後方向の位置精度には比較的寛容である。

例えば図４（ａ）に示されるように、全方向移動車２と充電器２０との接続を行う場合には、全方向移動車２の充電口（図示せず）に充電器２０の充電端子２１が接続されるまで、全方向移動車２が前進すればよい。しかし、全方向移動車２が充電器２０に対して左右方向にずれると、充電端子２１が充電口（図示せず）に接続されない。

また、図４（ｂ）に示されるように、全方向移動車２から積み降ろし用のコンベア２５に荷物Ｍを移載する場合には、全方向移動車２のコンベア２６と積み降ろし用のコンベア２５との間に多少の間隔があってもよいし、或いは全方向移動車２のバンパ（図示せず）が積み降ろし用のコンベア２５のストッパ（図示せず）に当たるまで、全方向移動車２が前進してもよい。しかし、全方向移動車２が積み降ろし用のコンベア２５に対して左右方向にずれると、荷物Ｍの引っ掛かりや落下が起こる可能性がある。

そのような不具合を解消するには、回転角を正確に制御することが可能なステッピングモータを使用することが考えられる。しかし、速度制御モータと比較してステッピングモータの単価は高いため、全方向移動車２の製造コストが高くなってしまう。

これに対し、本実施形態では、全方向移動車２が目標停止位置Ｐに向かって前進している状態で、目標停止位置Ｐに対する全方向移動車２の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差が検知される。そして、全方向移動車２の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差に基づいて、角度誤差及び位置誤差が小さくなるように走行モータ８Ａ～８Ｄが制御される。このとき、全ての車輪４Ａ～４Ｄが回転して全方向移動車２が前進している状態で、走行モータ８Ａ～８Ｄの制御が行われる。このため、走行モータ８Ａ～８Ｄの不感帯を使用しなくて済み、走行モータ８Ａ～８Ｄの回転速度を微小量だけ変化させることが可能となる。従って、特に高価かつ高性能の走行モータを使用しなくても、全方向移動車２の旋回方向の角度精度及び左右方向の位置精度が高くなる。これにより、安価な走行モータ８Ａ～８Ｄを使用しても、目標停止位置Ｐに対する全方向移動車２の停止精度が向上する。その結果、全方向移動車２の充電口（図示せず）に充電器２０の充電端子２１を確実に接続することができる。また、全方向移動車２から積み降ろし用のコンベア２５に荷物Ｍを確実に移載することができる。

また、本実施形態では、全方向移動車２が目標停止位置Ｐに向かって前進している状態で、全方向移動車２が角度誤差がある方向とは反対の方向に旋回するように走行モータ８Ａ～８Ｄが制御されると共に、全方向移動車２が位置誤差がある方向とは反対の方向に横移動するように走行モータ８Ａ～８Ｄが制御される。従って、走行モータ８Ａ～８Ｄの不感帯が使用されないため、目標停止位置Ｐに対する全方向移動車２の停止精度が確実に向上する。

また、本実施形態では、全方向移動車２の停止精度が規定値よりも低いときは、異常制御処理が実行されるため、何らかの要因で全方向移動車２が目標停止位置Ｐからずれたままとなる事態を防止することができる。

また、本実施形態では、全方向移動車２の停止精度が規定値よりも低いときは、全方向移動車２が制御再開位置まで戻り、制御再開位置から目標停止位置Ｐへの全方向移動車２の走行制御が再度行われる。従って、全方向移動車２が一度目標停止位置Ｐからずれて停止した場合でも、最終的に目標停止位置Ｐに対する全方向移動車２の停止精度が向上する。

図９は、本発明の第２実施形態に係る全方向移動車の走行制御装置の概略構成を示すブロック図である。図９において、本実施形態の走行制御装置１Ａは、上記の第１実施形態におけるコントローラ７に代えて、コントローラ７Ａを備えている。

コントローラ７Ａは、上記の誤差算出部１１、走行制御部１２及び異常制御部１３に加え、事前制御部１５を有している。

事前制御部１５は、走行制御部１２による走行制御処理の実行前に、全方向移動車２の前進が停止した状態で、誤差算出部１１により算出された全方向移動車２の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差に基づいて、角度誤差及び位置誤差が小さくなるように走行モータ８Ａ～８Ｄを制御する。

事前制御部１５は、誤差算出部１１により算出された旋回方向の角度誤差が規定角度以上であるときに、全方向移動車２が角度誤差がある方向とは反対の方向に旋回するように走行モータ８Ａ～８Ｄを制御すると共に、誤差算出部１１により算出された左右方向の位置誤差が規定距離以上であるときに、全方向移動車２が位置誤差がある方向とは反対の方向に横移動するように走行モータ８Ａ～８Ｄを制御する。

図１０は、事前制御部１５により実行される制御処理の手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、全方向移動車２が制御開始位置（前述）において停止した状態で、実行される。

図１０において、事前制御部１５は、まず誤差算出部１１により算出された全方向移動車２の旋回方向の角度誤差データを取得する（手順Ｓ１５１）。そして、事前制御部１５は、旋回方向の角度誤差に基づいて、全方向移動車２が左側に傾いているかどうかを判断する（手順Ｓ１５２）。

事前制御部１５は、全方向移動車２が左側に傾いていると判断したときは、旋回方向の角度誤差が予め決められた規定角度以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１５３）。事前制御部１５は、旋回方向の角度誤差が規定角度以上であると判断したときは、車輪４Ａ，４Ｃを加速させると共に車輪４Ｂ，４Ｄを減速させるための指令値を走行モータ８Ａ～８Ｄに出力する（手順Ｓ１５４）。これにより、全方向移動車２が右側に旋回するようになる。事前制御部１５は、旋回方向の角度誤差が規定角度以上でないと判断したときは、手順Ｓ１５４を実行しない。

事前制御部１５は、手順Ｓ１５２で全方向移動車２が左側に傾いていないと判断したときは、旋回方向の角度誤差に基づいて、全方向移動車２が右側に傾いているかどうかを判断する（手順Ｓ１５５）。

事前制御部１５は、全方向移動車２が右側に傾いていると判断したときは、旋回方向の角度誤差が規定角度以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１５６）。事前制御部１５は、旋回方向の角度誤差が規定角度以上であると判断したときは、車輪４Ｂ，４Ｄを加速させると共に車輪４Ａ，４Ｃを減速させるための指令値を走行モータ８Ａ～８Ｄに出力する（手順Ｓ１５７）。これにより、全方向移動車２が左側に旋回するようになる。事前制御部１５は、旋回方向の角度誤差が規定角度以上でないと判断したときは、手順Ｓ１５７を実行しない。

事前制御部１５は、手順Ｓ１５５で全方向移動車２が右側に傾いていないと判断したときは、手順Ｓ１５４，Ｓ１５７を実行しない。その後、事前制御部１５は、誤差算出部１１により算出された全方向移動車２の左右方向の位置誤差データを取得する（手順Ｓ１５８）。

そして、事前制御部１５は、左右方向の位置誤差に基づいて、全方向移動車２が左側にずれているかどうかを判断する（手順Ｓ１５９）。事前制御部１５は、全方向移動車２が左側にずれていると判断したときは、左右方向の位置誤差が予め決められた規定距離以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１６０）。

事前制御部１５は、左右方向の位置誤差が規定距離以上であると判断したときは、車輪４Ａ，４Ｄを加速させると共に車輪４Ｂ，４Ｃを減速させるための指令値を走行モータ８Ａ～８Ｄに出力する（手順Ｓ１６１）。これにより、全方向移動車２が右側に横移動するようになる。事前制御部１５は、左右方向の位置誤差が規定距離以上でないと判断したときは、手順Ｓ１６１を実行しない。

事前制御部１５は、手順Ｓ１５９で全方向移動車２が左側にずれていないと判断したときは、左右方向の位置誤差に基づいて、全方向移動車２が右側にずれているかどうかを判断する（手順Ｓ１６２）。事前制御部１５は、全方向移動車２が右側にずれていると判断したときは、左右方向の位置誤差が規定距離以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１６３）。

事前制御部１５は、左右方向の位置誤差が規定距離以上であると判断したときは、車輪４Ｂ，４Ｃを加速させると共に車輪４Ａ，４Ｄを減速させるための指令値を走行モータ８Ａ～８Ｄに出力する（手順Ｓ１６４）。これにより、全方向移動車２が左側に横移動するようになる。事前制御部１５は、左右方向の位置誤差が規定距離以上でないと判断したときは、手順Ｓ１６４を実行しない。

事前制御部１５は、手順Ｓ１６２で全方向移動車２が右側にずれていないと判断したときは、手順Ｓ１６１，Ｓ１６４を実行しない。その後、事前制御部１５は、事前制御完了信号を走行制御部１２に出力する（手順Ｓ１６５）。

走行制御部１２は、事前制御部１５からの事前制御完了信号を受けると、図５に示されるような走行制御処理を実行する。

以上のような走行制御装置１Ａにおいて、全方向移動車２が目標停止位置Ｐの正面手前の制御開始位置に達すると、全方向移動車２が一旦停止する。そして、レーザセンサ５の検出データ及びカメラ６の撮像画像に基づいて、目標停止位置Ｐに対する全方向移動車２の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差が算出される。そして、旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差が大きいときは、その角度誤差及び位置誤差が小さくなるように、その場で全方向移動車２が旋回及び横移動を行う。

具体的には、全方向移動車２が左側に規定角度以上傾いているときは、全方向移動車は前進せずに右側に旋回する。全方向移動車２が右側に規定角度以上傾いているときは、全方向移動車２は前進せずに左側に旋回する。全方向移動車２が左側に規定距離以上ずれているときは、全方向移動車２は前進せずに右側に横移動する。全方向移動車２が右側に規定距離以上ずれているときは、全方向移動車２は前進せずに左側に横移動する。

その状態で、全方向移動車２は、目標停止位置Ｐに向かって一定速度で前進する。そして、全方向移動車２は、上記の第１実施形態と同様に、旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差が小さくなるように、前進しながら旋回及び横移動を行う。

ところで、旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差が大きいほど、旋回方向の角度合わせ及び左右方向の位置合わせに時間がかかるため、その分だけ長い走行距離が必要となる。一方で、旋回方向の角度誤差が大きいときは、全方向移動車２を大きく旋回させるための指令値のみを走行モータ８Ａ～８Ｄに与えることで、全方向移動車２が旋回する。左右方向の位置誤差が大きいときは、全方向移動車２を大きく横移動させるための指令値のみを走行モータ８Ａ～８Ｄに与えることで、全方向移動車２が横移動する。従って、走行モータ８Ａ～８Ｄの回転速度を微小に変化させるために全方向移動車２を予め前進させる必要がない。

そこで、本実施形態では、全方向移動車２の前進が停止した状態で、全方向移動車２の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差に基づいて、角度誤差及び位置誤差が小さくなるように走行モータ８Ａ～８Ｄを制御することにより、目標停止位置Ｐの手前に十分な走行スペースがない場合でも、目標停止位置Ｐに対する全方向移動車２の停止精度が向上する。

また、本実施形態では、旋回方向の角度誤差が規定角度以上であるときは、全方向移動車２が角度誤差がある方向とは反対の方向に旋回するように走行モータ８Ａ～８Ｄが制御される。左右方向の位置誤差が規定距離以上であるときは、全方向移動車２が位置誤差がある方向とは反対の方向に横移動するように走行モータ８Ａ～８Ｄが制御される。従って、目標停止位置Ｐの手前に十分な走行スペースがない場合でも、目標停止位置Ｐに対する全方向移動車２の停止精度が確実に向上する。

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、全方向移動車２の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差が小さくなるように走行モータ８Ａ～８Ｄが制御されているが、角度誤差及び位置誤差の量に応じて比例制御やＰＩＤ制御等のフィードバック制御を行ってもよい。

また、上記実施形態では、全方向移動車２の停止精度が規定値よりも低いときは、全方向移動車２が制御再開位置まで戻り、目標停止位置Ｐへの全方向移動車２の走行制御が再度行われているが、コントローラ７，７Ａによる演算処理の簡素化を図る必要がある場合は、そのような異常制御処理については、特に実行しなくてもよい。この場合には、例えば警報器９の警報音によって管理者を呼び出し、管理者が手動運転を行うことで、全方向移動車２を目標停止位置Ｐに停止させてもよい。

また、上記実施形態では、全方向移動車２が制御開始位置から目標停止位置Ｐまで前進走行しているが、特にその形態には限られず、全方向移動車２を制御開始位置から目標停止位置Ｐまで後進走行させてもよい。

また、上記実施形態では、レーザセンサ５の検出データ及びカメラ６の撮像画像に基づいて、目標停止位置Ｐに対する全方向移動車２の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差が算出されているが、特にそのような形態には限られない。例えば、カメラ６を使用せずに、レーザセンサ５の検出データのみに基づいて、目標停止位置Ｐに対する全方向移動車２の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差を算出してもよい。また、マーカや磁気テープ等を用いて、目標停止位置Ｐに対する全方向移動車２の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差を算出してもよい。

また、上記実施形態では、全方向移動車２は４つの車輪４Ａ～４Ｄを具備しているが、本発明は、前後進時に回転する３つ以上の全方向移動型車輪を具備した全方向移動車であれば、適用可能である。

１，１Ａ…走行制御装置、２…全方向移動車、４Ａ～４Ｄ…全方向移動型車輪、５…レーザセンサ（誤差検知部）、６…カメラ（誤差検知部）、８Ａ～８Ｄ…走行モータ、１１…誤差算出部（誤差検知部）、１２…走行制御部、１３…異常制御部、１５…事前制御部、Ｐ…目標停止位置。

Claims (5)

1. 前後進時に回転する複数の全方向移動型車輪を具備した全方向移動車を目標停止位置まで走行させる全方向移動車の走行制御装置において、
   前記全方向移動型車輪を独立に回転駆動させる複数の走行モータと、
   前記目標停止位置に対する前記全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差を検知する誤差検知部と、
   前記全方向移動車が前記目標停止位置に向かって前後進している状態で、前記誤差検知部により検知された前記全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差に基づいて、前記角度誤差及び前記位置誤差が小さくなるように前記複数の走行モータを制御する走行制御処理を実行する走行制御部とを備え、
   前記走行制御部は、前記全方向移動車が前記目標停止位置に向かって前後進するように前記複数の走行モータを制御した後、前記全方向移動車が前記角度誤差がある方向とは反対の方向に旋回するように前記複数の走行モータを制御すると共に、前記全方向移動車が前記位置誤差がある方向とは反対の方向に横移動するように前記複数の走行モータを制御する全方向移動車の走行制御装置。
2. 前後進時に回転する複数の全方向移動型車輪を具備した全方向移動車を目標停止位置まで走行させる全方向移動車の走行制御装置において、
   前記全方向移動型車輪を独立に回転駆動させる複数の走行モータと、
   前記目標停止位置に対する前記全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差を検知する誤差検知部と、
   前記全方向移動車が前記目標停止位置に向かって前後進している状態で、前記誤差検知部により検知された前記全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差に基づいて、前記角度誤差及び前記位置誤差が小さくなるように前記複数の走行モータを制御する走行制御処理を実行する走行制御部と、
   前記走行制御部による前記走行制御処理の実行前に、前記全方向移動車の前後進が停止した状態で、前記誤差検知部により検知された前記全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差に基づいて、前記角度誤差及び前記位置誤差が小さくなるように前記複数の走行モータを制御する事前制御部とを備える全方向移動車の走行制御装置。
3. 前記事前制御部は、前記誤差検知部により検知された前記旋回方向の角度誤差が規定角度以上であるときに、前記全方向移動車が前記角度誤差がある方向とは反対の方向に旋回するように前記複数の走行モータを制御すると共に、前記誤差検知部により検知された前記左右方向の位置誤差が規定距離以上であるときに、前記全方向移動車が前記位置誤差がある方向とは反対の方向に横移動するように前記複数の走行モータを制御する請求項２記載の全方向移動車の走行制御装置。
4. 前後進時に回転する複数の全方向移動型車輪を具備した全方向移動車を目標停止位置まで走行させる全方向移動車の走行制御装置において、
   前記全方向移動型車輪を独立に回転駆動させる複数の走行モータと、
   前記目標停止位置に対する前記全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差を検知する誤差検知部と、
   前記全方向移動車が前記目標停止位置に向かって前後進している状態で、前記誤差検知部により検知された前記全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差に基づいて、前記角度誤差及び前記位置誤差が小さくなるように前記複数の走行モータを制御する走行制御処理を実行する走行制御部と、
   前記全方向移動車が前記目標停止位置に到達したときに、前記全方向移動車の停止精度が規定値以上であるかを判断し、前記全方向移動車の停止精度が前記規定値以上でないときは、警報を行うように警報器を制御する異常制御部とを備える全方向移動車の走行制御装置。
5. 前後進時に回転する複数の全方向移動型車輪を具備した全方向移動車を目標停止位置まで走行させる全方向移動車の走行制御装置において、
   前記全方向移動型車輪を独立に回転駆動させる複数の走行モータと、
   前記目標停止位置に対する前記全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差を検知する誤差検知部と、
   前記全方向移動車が前記目標停止位置に向かって前後進している状態で、前記誤差検知部により検知された前記全方向移動車の旋回方向の角度誤差及び左右方向の位置誤差に基づいて、前記角度誤差及び前記位置誤差が小さくなるように前記複数の走行モータを制御する走行制御処理を実行する走行制御部と、
   前記全方向移動車が前記目標停止位置に到達したときに、前記全方向移動車の停止精度が規定値以上であるかを判断し、前記全方向移動車の停止精度が前記規定値以上でないときは、前記全方向移動車が前記目標停止位置よりも手前の制御再開位置まで戻るように前記複数の走行モータを制御する異常制御部とを備え、
   前記走行制御部は、前記全方向移動車が前記制御再開位置に戻ったときは、前記走行制御処理を再度実行する全方向移動車の走行制御装置。

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