JPH02191006A - 自走式移動装置の誘導装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、自走式移動装置の誘導装置に関し、屋内に
おける無人搬送車や屋外における芝刈りロボット、農作
業機械などに適用される。

（ロ）従来の技術 従来、この種の自走式移動装置は、誘導ケーブル、磁気
テープ、あるいは反射テープなどによってあらかじめ設
定された移動コースを、移動装置に設けたセンサによっ
て認識しながら移動するようにしている。また、環境構
造物に対する移動装置自身の相対位置をセンサによって
検出し、移動コースを認識するようにしたものも知られ
ている（例えば、津村著［最近の無人搬送車（ＡＧＶ）
の開発現況」、自動化技術、第２０巻第１号（１９８８
年）第３４頁〜第３７頁参照）。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、ｎ７ｊ者においては、誘導ケーブル、磁
気テープあるいは反射テープを移動コースに付設せねば
ならず、コースを任意に変更したり任意に設定すること
が難しい。

また、後者においては、前者よりも移動コースの設定に
自由度があるが、コースに対する移動精度が環境条件お
よびそれを検出するセンサの性能に大きく依存するため
、移動装置を設定したコースに忠実に誘導することが難
しく、さらにコースを識別するための目標物のない屋外
や、体育館およびホールのような火床面積を有する構造
物内においては、コースを設定することが難しいという
問題点かあった。

この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、
移動可能に設置された目標物を移動装置に搭載した目標
物移動手段によって移動させることにより、移動装置臼
らが移動コースを設定する誘導装置を提供するものであ
る。

（ニ）課題を解決するための手段 この発明は、複数の目標物を異なる地点に設置し、目標
物に対する相対位置を検出しながら移動装置本体を移動
面上の移動コースに誘導する自走式移動装置の誘導装置
において、目標物を移動可能に設置し、目標物を所定距
離だけ移動させることが可能な目標物移動手段を移動装
置本体に備え、かつ、移動装置本体が目標物近傍に到着
したときに目標物移動手段が目標物を移動させて移動コ
ースを新たに設定することを特徴とする自走式移動装置
の誘導装置である。

（ポ）作用 複数の目標物を異なる地点に設置し、それらの目標物と
移動装置本体との相対位置を検出することにより移動装
置が誘導されるが、移動装置が１」標物近傍に到着した
時に、目標物を所定距離だけ移動させると、それによっ
て移動装置の移動コースが新たに設定されることになる
。つまり、移動装置は自ら目標物を移動させて移動コー
スを順次設定することが可能となるので移動ロースの設
定のために誘導テープ、磁気テープ、反射テープなどを
移動コースに（＝１設する必要がなく、また床面積の広
い場所においても移動コースを容易に設定することがで
きる。

（へ）実施例 以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する
。これによってこの発明が限定されるものではない。

第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図であり、ｌは
移動装置本体、Ｍｌ、Ｍ２は目標物（以下ランドマーク
と言う）、２はラントマーク方位検知センサ、２ａ、２
ｂ、２ｃ、２ｄは光信号サンプル筒、３はランドマーク
Ｍｌ、Ｍ２をハンドリングするためのアーム、４はラン
ドマークＭＩＭ２を把持するハンド、ＣＩ、Ｃ２はそれ
ぞれランドマークＭｌ、Ｍ２に設けられたコーナーキュ
ーブであり、この実施例においては、ランドマークＭｌ
、Ｍｌはスタンドで支持されたボールによって構成され
ている。なお、コーナーキューブＣｌＣ２は互いに直角
な３而からなるプリズムで構成され入射してきた方向に
常に光を反射するようになっている（前述の引用文献参
照）。また、移動装置本体ｌは底部に車輪が設けられ、
前後・左右方向に移動可能であると共に同一地点におい
て旋回することも可能である。

第２図は第１図に示すランドマーク方位検知センサの構
成説明図であり、１１はケース、１２はレーザー駆動装
置、１３はレーザー器、１４はホトセンザ、Ｉ５は４５
度反射鏡、１６は４５度傾斜回転鏡（以下回転鏡という
）、■７は回転鏡１６を回転するモータ、１８は回転鏡
１６の回転角を検出するエンコーダ、１９．２．０は光
放射角調整遮蔽板、２１．２２は反射鏡である。レーザ
ー器１３から出射されたレーザー光は４５度反射鏡１５
て反射される。第３図に示すように回転鏡１６の回転軸
と４５度反射鏡１５によって反射されるレーザー光の光
軸とが一致するように回転鏡Ｉ６が設置されているので
、４５度反射鏡１５によって反射されたレーザー光は、
回転鏡１６によって３６０度にわたって水平方向に放射
される。遮蔽板１９．２０の間隙を通過したレーザー光
は反射鏡２１．２２によって反射され、光信号ザンプル
筒２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄから順次放出される。

この時、水平方向の光走査角の最大値αは光学系の形状
配置によって規制されるが、光信号サンプル筒２ｂ、２
ｃおよび２ａ、２ｄの中心軸ｍ、ｎに対する走査角Δθ
は、回転鏡１６の回転角によって決定されるので、エン
コーダ１８の出力から算出される。ランドマークＭｌ、
Ｍ２にはレーザー光の走査画の高さに合わせてコーナー
キューブＣＩ、Ｃ２が設置される。従って、走査レーザ
ー光がコーナーキューブＣＩ、Ｃ２に入射すると、コー
ナーキューブＣＩ、Ｃ２は入射された方向にレーザー光
を反射するので、反射されたレーザー光は同じ光路を瞬
時に逆行し、ホトセンサ４によって検出される。従って
、ポトセンザ４の検出信号をタイミング信号として、エ
ンコーダ１８の出力パルスのカウント数をメモリにラッ
チすることにより、ランドマークＭ１．Ｍ２の存在する
方位角を検出することができる。

第４図、第５図及び第６図はこの発明の実施例の動作を
説明する配置説明図である。これらの図においてＳｌ、
Ｓ２はランドマークステーションであり、移動装置本体
１が移動動作を始める以前には、ランドマークＭｌ、Ｍ
２はそれぞれランドマークステーションＳ１．Ｓ２に収
められている。

また、移動装置本体１の移動作業終了後には、移動装置
本体１によってランドマークＭＩ　　Ｍ２はランドマー
クステーションＳｌ、Ｓ２に収められる。

ここで、移動装置本体Ｉが、このランドマークステーシ
ョンＳｌ、Ｓ２を結ぶ直線ＬＯを一辺とする長方形状の
区域において、移動作業を行う場合の動作について説明
する。第４図は移動作業開始直後の状態を示し、移動装
置本体１は、光信号ザンプル筒２ａの中心軸が直線ＬＯ
に一致するように位置決めされる。次に、移動装置本体
ｌは、ランドマークＭｌをランドマークステーションＳ
１からハンドリングして直線ＬＯと直角方向に移動装置
本体１の横幅長さＢ（−光信号ザンプル筒２ａ及び２ｂ
間の中心軸間距離）だけ移動させて再設置づ−る。従っ
て、ラントマークＭ１は光信号サンプル筒２ｂの中心軸
上に配置される。また、ランドマークＭｌをハンドリン
グする時には、移動装置本体ｌは静止しているので、ラ
ンドマークＭｌは精度良く設置される。そして、アーム
３がランドマークＭ１を離ずと、本体１は中心点ＡＯの
回りに旋回して１８０度の方向転換した後、直線ＬＯに
沿いながらランドマークステージジンＳ２に向かって移
動する。この時、光信号ザンプ筒２ｂおよび２ｄからの
光信号によってランドマークＭ２およびＭｌがそれぞれ
検出されるので、移動装置本体１は直線ＬＯに沿って誘
導される。次に、本体１がランドマークステーションＳ
２の近傍に到着し、本体１に設けた近接センサ（図示し
ない）によって検出されると、本体ｌは停止し、第５図
に示すように、ランドマークステーションＳ２のランド
マークＭ２を前述と同様に距離Ｂだけ移動させる。その
後、本体１はランドマークＭｌ、Ｍ２とを結ぶ直線Ｌｌ
に光信号ザンプル筒２ｂの中心軸が一致するまで矢印Ａ
方向に移動した後、更にランドマークＭ２を距ｆｍＢだ
け移動させて地点Ｒ２に設置する。そして、その設置が
終了すると、本体ｌは再び１８０℃旋回し、直線Ｌ１に
沿ってランドマークＭｌの方向に移動する。この時、本
体ｌは、光信号ザンプル筒２ａ、２ｃからの光信号によ
ってランドマークＭｌ、Ｍ２をそれぞれ検出しながら移
動する。以上の工程を繰り返すことにより、第６図に示
ずｊ；うに、ランドマークＭｌは地点Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５
・・・・・・に順次設置され、又ランドマークＭ２は地
点Ｒ２，Ｒ４，Ｒ６・・・に順次設置されて、本体１は
直線Ｌ　Ｏを一辺とする長方形状の区域を完全に走査す
ることが、できる。

第７図はこの実施例における誘導制御方法を説明する説
明図である。第７図においてランドマークＭ１．Ｍ２が
それぞれ地点Ｒｉ　、Ｒｉ−１にあり、本体１がランド
マークＭｌからＭ２の方向に移動している時に、何らか
の外乱により、移動コースをΔＳだ（づ逸脱し、しかも
進行方向がｆ＋度ΔＯだ（３狂いを生したものとする。

ここで、本体１の移動面（床面又は地面）」二に固定し
た座標系を第７図に示すように原点を０１とするｘｙ−
。

１座標によって設定し、本体ｌに固定した座標系を原点
を０２とするＸＹ−０２座標で設定し、ＸＹ−０１座標
におｌ−する原点０２のＹ座標をＵ、ランドマークＭｌ
、Ｍ２間のＹ軸方向の距離をＵ１Ｘ軸方向の距離をＢと
する。さらに、ランドマークＭｌが光信号ザンプル筒２
ｄの中心軸から角度βの方位に、またランドマークＭ２
が光信号ザンブル筒２ｂの中心軸から角度αの方位にあ
ることが検出されているものとすると、座標系ｘｙ−。

１と座標系ＸＹ−０２との座標変換により、地点Ｒｉに
関して 地点Ｒｉ １に関して ノこだ　し、 Ｋｌ＝Ｂ／２＋　ｆ＋（ｕ、八〇、Δ５）ｔａｎβに２
−−Ｂ／２−ｆ、（ｕ、　Δ　θ　、　　△５）ｔａｎ
α［１（ｕ、Δθ、Δ３）　−ｕ／ｃｏｓΔθ−（Ｂ／
２）ＬａｎΔθｓｉｎΔθ［Ｂ／２−（ΔＳ＋（Ｂ／２
）ｃｏｓΔθ−ｕｔａｎΔｏ）］Ｉ、（ｕ、Δθ、ΔＳ
）　＝　Ｐ／ｃｏｓΔθ−（Ｂ／２）ｔａｎΔθｓｉｎ
Δθ［Ｂ／２−（Δ３＋（Ｂ／２）ｃｏｓΔθ−Ｉ’ｔ
ａｎΔθ）ＪＰ＝Ｕ−ｕ となり、八〇（Ｉとすると、各上式より２（２−３ｔａ
ｎαｔａｎβ） △０− ２−３Ｌａｎαｔａｎβ となり、ΔＳおよび八〇が算出される。従って、これら
の値から本体１の位置及び移動方向を検出して修正する
ことにより、本体ｌは本来の移動コースを精度よく追従
することができる。また、逆にランドマークＭ２からＭ
ｌの方向に本体１が移動する場合にも、同様に誘導制御
されることは言うまでもない。

ところで、クリーンルームのように空調のために床に空
気排気口を有する屋内において移動装置を使用する場合
に、ランドマークを床上に設置するとクリーンルームの
機能に支障を来す場合がある。第８図および第７図はこ
の点を考慮してなされた他の実施例を示す斜視図である
。第８図において、ランドマークＭａの上部先端に磁石
板Ｊを固着し、天井に付設した磁性体金属板ト■に磁石
板、１を吸着させて設置するようにしたものであり、そ
の他の構成は前記実施例と同等である。移動装置本体Ｉ
は、ランドマークＭａに接近すると、ア−ム３のハンド
４によってランドマークＭａを把持し、上部先端の磁石
板Ｊを磁性体金属板［（から下方に引き離し、所定距離
だけ移動さＵた後、再び磁石板、１を磁性体金属板１−
Ｉに吸引させて再配置する。

また、第９図および第１０図に示すさらに他の実施例に
おいては、天井に付設されたレールＷににってランドマ
ークＭｂの上部先端が摺動可能に吊下げられている。ラ
ンドマークＭｂは第１０図に示すようにレールＷを摺動
する摺動部Ｍｂｌと摺動方向に対して直角方向（矢印Ｂ
方向）にランドマークＭｂを揺動させる支点部Ｍｂ２を
備え、この実施例のその他の構成は第１図に示す実施例
と同等である。このような構成において、移動装置本体
ｌがランドマークＭｂに接近すると、アーム３に設けら
れたハンド４はランドマークＭｂを把持し、所定距離だ
けレールＷに沿って移動させて再配置する。この場合、
ランドマークＭｂは支点部Ｍｂ２を中心に揺動するので
、ハンド４による移動操作が容易になる。なお第８図お
よび第９図に示す実施例において、ランドマークＭａ。

Ｍｂには第１図に示すと同様なコーナキューブが設：Ｊ
られている。

このように第８図および第９図に示す実施例によれば、
ランドマークを床上に設置することなく移動装置■を誘
導することが可能となる。

前述の各実施例においてランドマークを移動さＵる目標
物移動手段すなわちアーム３（及びハンド４）を移動装
置ｌの前方にのみ設けたが、これを移動装置本体ｌの前
後に設ければ、ランドマークのハンドリングのために移
動装置本体１を旋回させる必要がなくなり、移動装置本
体１の動作が単純化される。

これらの実施例によれば、移動装置本体に目標物を移動
させて再設置する手段を設けたので、目標物をあらかじ
め固定して誘導する場合に比べてはるかに自由度の高い
移動コースの設定を行うことができると共に、環境に目
標物が存在しない場所や目標物の設置しにくい場所にお
いても容易に移動装置を誘導することが可能となる。

また、目標物を通り所定距離だけ離れた２本の平行線に
沿って移動装置本体を移動させる時に、移動方向前方で
平行線の一方の線上に位置する目標物と移動方向後方で
平行線の他方の線」二に位置する目標物とをそれぞれ観
測して移動体と平行線との位置関係を検出する検出手段
を設置３ることにより２つの目標物を用意するだけで、
移動装置に任意の面積について極めて精度の良い走査移
動をさせることが可能となる。

更にまた、移動装置の移動面から離して上方に目標物を
移動可能に支持することにより、目標物を移動面上に設
置できない場合でも移動装置を容易に誘導することがで
きる。

（ト）発明の効果 この発明によれば、移動装置本体に目標物を移動させて
再設置する手段を設けたので、目標物をあらかじめ固定
して誘導する場合に比べてはるかに自由度の高い移動コ
ースの設定を行うことができると共に、環境に目標物が
存在しない場所や目標物の設置しにくい場所においても
容易に移動装置を誘導することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第
１図の要部詳細説明図、第３図は第２図の要部配置説明
図、第４図〜第６図は第１図（こ示ず実施例の動作を示
す説明図、第７図は第１図（こ示ず実施例の誘導制御を
説明する説明図、第８図及び第９図はこの発明の他の実
施例を示す斜視図、第１Ｏ図は第９図の要部断面図であ
る。 １・・・・移動装置本体、 ２・・・・・・ランドマーク方位検知センサ、２ａ〜２
ｄ・・・・・光信号サンプル筒、３・・・・・アーム、
　　　　　　　４・・・・・・〕ｈンド、Ｍｌ、Ｍ２．
Ｍａ９Ｍｂ−・＝ランドマーク、ＣＩ　　Ｇ２・・・・
・・コーナーキューブ、１３・・・・・レーザー器、 １４・・・・・・ホトセンサ、 １５・・・・・・４５度反射鏡、 １６・・・・・・４５度傾斜回転鏡、 １７・・・・・・モータ、 １８・・・・・エンコーダ、２１．２２・・・・・反射
鏡、Ｊ・・・磁石板、Ｉ−ｒ・・・・・・磁性体金属板
、Ｗ・・・・・レール

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の目標物を異なる地点に設置し、目標物に対す
   る相対位置を検出しながら移動装置本体を移動面上の移
   動コースに誘導する自走式移動装置の誘導装置において
   、 目標物を移動可能に設置し、目標物を所定距離だけ移動
   させることが可能な目標物移動手段を移動装置本体に備
   え、かつ、移動装置本体が目標物近傍に到着したときに
   目標物移動手段が目標物を移動させて移動コースを新た
   に設定することを特徴とする自走式移動装置の誘導装置
   。