JPH01239608A - 自立走行作業車の走行制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、所定領域内において無人により直線走行、方
向転換等を行いながら自立的に作業を行う掃除ロボット
等の自立走行作業車の走行制御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種自立走行作業車の走行を制御する方法とし
ては、たとえば第３回日本ロボット学会学術講演会部文
集（ｐ　２５３〜２５４）に見られるように。

距離センサとして超音波センサを用い、該センサで検出
した壁面からの距離情報を基に作業車を走行制御する方
法や、同論文集（ｐ４４ａ〜４４４）に見られるように
、走行床面に経路標識のだめの反射テープあるいは電磁
銹導線を張シめぐらせ、作業車がこれを検出しながら走
行制御する方法がある。

第５図以下は前者の走行制御方法を採用した場合を示し
ており１作業車（１）の前面及び側面に超音波センサ（
２）を取り付け、第７図に示す作業領域（３）内で作業
車（１）を走行させるに際し、始点Ａから終点Ｂに到る
までの破線で示す目標経路を予め演算すると共に、経路
情報として作業車（１）のマイコン等による制御部に与
えるようにしている。

したがって、作業車（１）は、領域（３）の周囲壁面か
らの距離間隔を側面のセンサ（２）で測距すると共に、
車輪（４）に取り付けたエンコーダで走行距離デ・−タ
を測距しながら走行していくことになシ、この場合、目
標軌道である線路情報とエンコーダによる測距データと
を照合しながら走行制御を行い、＠標軌道に応じた直線
走行をセンサ（２）による壁面からの測距データを用い
て制御している。

なお、（５）はキャスタである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記従来方法にあっては、超音波センサを用い
たＡものの場合、超音波伝播距離に限界があることから
作業車の移動エリアに制約があシ。

しかも、超音波センサは指向角をもつため、音波の壁面
に対する入射角によっては受波できなくなり、測距誤差
が発生する欠点がある。

すなわち、前記第５図で示しだような作業車（１）では
、その重心位置が底面の中心にない場合が多いことや、
車輪（４）のスリップ、床面状況等によって、進行方向
に対して左又は右に蛇行することがある。

この蛇行は、超音波センサ（２）の測距に基づく走行制
御によっである程度軌道修正することができるが、第６
図に示すようＩＣ％壁面（６）に対して角度θの姿勢で
走行している場合、センサ（２）の超音波の波面も壁面
（６）に対しθの入射角を持つことになシ、この入射角
θがセンサ（２）の指向角（±１５°）を外れると、測
距データに大幅な誤差を含むことになり、作業車（１）
の走行経路が益々目標経路よ）外れていくことになる。

しかも、超音波センサ（２）は、壁面（６）から離れる
程、測距誤差がたとえば距離に対し±１％の割合で増加
するので、センサ（２）の測距による制御条件は悪くな
る。

この結果、第７図に実線で示すように２作業車（１）は
目標軌道からずれた経路を走行することになり、このず
れは終点ＢＩＣ近づく程大きくなる。

また、床面に経路標識を設けて走行制御する方法では、
床に特別な工事を施す必要があり、簡単に目標経路を変
更できないといった欠点がある。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留意
してなされたものであシ、その目的とするところは、比
較的広い領域においても自立走行作業車の走行制御性を
向上し、目標経路に対する走行ずれを改善し得る走行制
御方法を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために１本発明の自立走行作業車の
走行制御方法は、所定領域内を自立走行しながら作業を
行う自立走行作業車に、前記所定領域の走行面に敷設さ
れたタイルの継ぎ目を検出するセンサを設け、該センサ
の出力によシ、前記作業車を前記タイルの継ぎ目を目標
走行軌道として走行制御することを特徴としている。

〔作　用〕

自立走行作業車は、所定領域の走行に際し、その走行面
におけるタイ／しの継ぎ目をセンサによシ検出しながら
走行することによシ、蛇行することなく直線的に走行す
る。

そして、予め方向転換すべき位置をタイル枚数で教示し
ておくことによシ、タイル枚数に対応したタイｐの継ぎ
目で作業車を方向転換させることが可能となる。

〔実施例〕

つぎに１本発明の実施例につき、第１図ないし第４図を
用いて説明する。

第２図は、所定領域内を自立走行しながら作業を行なう
自立走行作業車（７）を示し、（８）は作業車（７）の
前面にレンズ胴体を走行床面に向けて取シ付けられ、タ
イｐの継ぎ目を検出するセンサとなるカメラ、（９）は
作業車（７）の前面に設けられ前方障害物等を検出する
超音波センサ、αＱは作業車（７）の底部の両側中央に
設けられそれぞれ個々に回転駆動可能な車輪であシ、そ
れぞれ図示しないエンコーダが装着され、両エンコーダ
による走行距離情報の平均で走行距離データが得られる
。αυはキャスタである。

第１図は、前記作業車（７）が走行するタイ／Ｉ／（Ｉ
のが敷設された作業領域（至）を示している。

作業車（７）の作業領域α４が指定されると、該領域α
場におけるタイ／Ｌ’（６）の枚数が計算できるので、
同図に太線に示すような目標走行経路を簡単に教示する
ことができる。

この場合、直進のタイル枚数（６枚）とターン時の進行
タイル枚数（１枚）とを順次教示することにより、始点
Ｘから終点Ｙまでの経路を簡単に表わすことができる。

そして１作業車（７）を領域０３内で自立走行させるに
際しては、まず、直進走行の場合、カメラ（８）により
検出されたタイル（６）の継ぎ目α荀が画像の中心にお
いて正しく進行方向に向くよう走行制御を行なう。

すなわち、第３図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれカメラ（８
）の撮影画面を示しておυ、それぞれ実線が目標パター
ンの継ぎ目（１４ａ）　、破線が計測パターンの継ぎ目
（１４ｂ）である。

同図（ａ）はタイルα４の継ぎ目０膏に対して作業車（
７）が右に寸法Ｊｌだけ寄って走行している場合であり
、同図（ｂ）は逆に左に寸法ｅ２だけ寄って走行してい
る場合である。また、同図（Ｃ）はタイルα功の継ぎ目
（１４）に対して作業車（７）が左口伝方向の角度α１
をもって横切った場合であり、同図（ｄ）は逆に右回転
方向の角度α２をもって横切った場合である。

したがって１作業車（７）の左側車輪ａ０の回転数ｎｌ
。

右側車輪０００回転数ｎｒに対して、同図（ａ）　、　
（ｄ）の場合ｎｅ＜ｎｒ、同図（ｂ）　、　（Ｃ）の場
合ｎｉｌ＞ｎｒの関係にして軌道修正を行なえばよい。

また、作業車（７）の走行距離を制御する場合、４枚の
タイＩｖ（１２の継ぎ口部の数量、すなわちタイル＠間
の継ぎ目α→の交差部の数量を計測することによシ行な
う。この交差部の検出は、カメラ（８）による画像に対
して、予め交差部′（十字図形）の画像パターンを記憶
させておき、このパターンとカメラ（８）の撮影画像と
の一致（パターンマツチング）の検出によって行なう。

さらに１作業車（７）の方向転換に際しては、第４図に
示した要領で行なう。

すなわち、直進走行を続けていた作業車（７）が、同図
（ａ）に示すように、方向転換（９０’）すべき位置。

すなわち４枚のタイ／Ｌ／ａ’ａの継ぎ目交差部を前述
した要領で検出すると、カメラ（８）の位置と車輪０Ｉ
との間の寸法ｍは予めわかっているため、同図（ｂ）に
示すように、作業車（７）を距＃ｍだけ直進走行して停
止したのち、左側車輪０Ｑを前進方向、左側車輪αＱを
後進方向にそれぞれ回転制御して作業車（７）をその場
で右回転方向に回転させる。

この回転時、カメラ（８）の画像処理部には、前記第３
図に実線で示した目標パターンの継ぎ目（１４ａ）を有
する両件データが与えられており、作業車（７）が第４
図（ｂ）の状態より９０°回転すると、カメラ（８）の
撮影画像が前記画像データとパターンマツチングするの
で、この時点で作業車（７）の回転を停止することによ
り、同図（Ｃ）に示すように９０°の方向転換が完了す
る。

このように、タイ／Ｌ’　Ｑａの継ぎ目θ弔に沿った直
進制御と、４枚のタイル（６）の継ぎ目交差部の計測に
よる距離制御と、継ぎ目交差部の方向転換とを行なうこ
とにより１作業車（７）を目標走行経路に沿って正しく
走行制御できることになる。

なお、前記実施例において、センサとなるカメラ（８）
を作業車（７）の両車輪００間の中心位置に配置するよ
うにしてもよく、この場合、カメラ（８）による方向転
換すべき継ぎ目交差部の検出時、その場で作業車（７）
を回転制御すればよい。

また、作業車（７）の方向転換時の回転は、前述の９０
°に限らず、目標走行経路によっては１８０°とするこ
ともできる。

さらに１本発明は、前記した水平床面の走行に限らず、
建築物等のような垂直な壁面上を移動する自立走行作業
車の走行制御にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の自立走行作業車の走行制
御方法によると、所定領域の走行面に敷設されたタイル
の継ぎ目をセンサにより検出しながら自立走行作業車を
走行制御するようにしたため、比較的広い領域において
も、さらに走行面に凹凸があっても１作業車を目標走行
軌道に従って正確に走行させることができるものであり
、これにより１作業車による掃除等の未作業部分が皆無
になる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明による自立走行作業車の走
行制御方法の１実施例を示し、第１図は作業領域の平面
図、第２図（ａ）及び（′ｂ）は自立走行作業車の正面
図及び側面図、第８１１（ａ）〜（ｄ）はそれぞれカメ
ラの撮影画面を示す図、第４図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞ
れ作業車の方向転換時の異なる状態の平面図、第５図（
ａ）及び（ｂ）は従来の自立走行作業車の正面図及び側
面図、第６図は従来の作業車による測距説明用の平面図
、第７図は従来の走行制御方法を説明する作業領域の平
面図である。 （７）・・・自立走行作業車、（８）・・・カメラ、α
ａ・・・タイル、α葎・・・作業領域、ａ→・・・継ぎ
目。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　所定領域内を自立走行しながら作業を行う自立走行
   作業車に、前記所定領域の走行面に敷設されたタイルの
   継ぎ目を検出するセンサを設け、該センサの出力により
   、前記作業車を前記タイルの継ぎ目を目標走行軌道とし
   て走行制御することを特徴とする自立走行作業車の走行
   制御方法。