JPH0227408A - 走行車の誘導装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は走行車、特に各種プラントおよび工場内等の狭
隘な場所を移動、巡回するに適した床面走行型の点検作
業ロボット等に適用される走行車の誘導装置に係る。

（従来の技術） 現在、各種プラントおよび工場等では、現場点検作業の
中で比較的簡単なものや夜間の監視作業等はロボットに
よって代行させ、オペレータの負担を軽減するとともに
それ等の作業の確実化を図るようになって来ている。

このようなロボットは、点検対象が広範囲に散在するた
め、移動手段として床面走行型の走行車を使用するのが
普通である。

従来はこの種の走行車の誘導装置としては、下記のよう
に各種の装置が考えられている。

すなりち、代表的な誘導装置は走行すべき床面に走行ル
ートに沿って誘導電線を埋設し、この誘導電線に特定周
波数の信号を流して誘導電線周囲に同心円状に磁界を発
生させ、走行車は前記磁界を車上に搭載した検出コイル
によって検出しながら、前記走行ルートを辿って走行す
るものである。

また、他の誘導装置としては走行すべき床面に走行ルー
トに沿って帯状の反射体からなる誘導帯を布設し、走行
車はその下面に搭載した投光素子と受光素子とにより、
前記誘導帯を辿って走行するものである。

（発明が解決しようとする課題） 従来の誘導装置の前者、すなわち誘導電線を埋設する方
式のものは、誘導電線の床面への埋設工事が容易ではな
く、しかも床面が金属である場合には誘導電線周囲に発
生する磁界の減衰があり、適切な誘導がなされない欠点
があった。また、後者すなわち反射性の誘導帯を布設す
る方式のものは、前者と異なり床面の材質とは無関係に
作動し得るが、コーナ部等の走行ルートの方向が急激に
変化する部位では、追随性が低い欠点があった。

そのため、操舵機構の慣性によって走行車が大きく蛇行
させられ、不安定な走行となるおそれがあった。さらに
、誘導帯から一旦走行車が離脱し誘導帯からの反射光を
検出しなくなった場合に、誘導帯の左右何れの側に前説
したのか検出不能となり、走行車の行先が定まらなくな
るなるおそれもあった。

また、前記説明した何れの誘導装置においても、誘導電
線または誘導帯のコーナの曲率は走行車の最小回転半径
に応じて定められている。そのため、種類、特性、走行
速度等が異なる走行車を走行させる場合には、前記誘導
電線または誘導帯のコーナ部の曲率を調整する必要があ
った。

本発明は上記の事情に基づきなされたもので、例えばプ
ラント、工場等の床面に安全通路を表示するため前記通
路両側に標記された白線を誘導帯として使用し、特に狭
隘な場所でのコーナリングが容易になし得る走行車の誘
導装置を提供することを目的としている。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の走行車の誘導装置は、前端中央に操舵モータに
より操向される操舵輪を具え、後端両側に設けられ走行
モータにより駆動される走行輪を具えた走行車を走行床
面に設けた誘導帯によって誘導するものであって、この
走行車の前頭部に設けれられ床面を監視し誘導帯の検出
を行う第１の検出器と、前記走行車に設けられ常時走行
車の方位を検出している第２の検出器と、走行車の走行
が正規走行ルートからずれた場合において前記第１の検
出器の監視画面内の誘導帯の一つの映像の位置と前記画
面の一側の限界からの距離を検出し。

走行ルートのコーナ部通過時にはコーナ部の存在および
その曲がり角度を検出する図形処理回路と、この図形検
出回路の出力と予め入力されているオフセット量（前記
画面限界から正規走行時の誘導帯映像までの距り　、通
路中から正規走行ルートからのずれ量を求め、求めたず
れ量からこれを小さくする方向に操舵モータをドライバ
を介して駆動し、コーナ部通過に際しては前記常時入力
されている走行車方位と前図形処理回路から入力された
曲がり角度とから、ドライバを介して前記操舵モータを
必要な量駆動する制御部とを有することを特徴とする。

（作用） 上記構成の本発明の走行車の誘導装置においては、本発
明の走行車の誘導装置においては、床面上に安全通路の
限界を示すものとして設けられた通路両側の白線等を誘
導帯として利用し、光学的に走行車を誘導し且つコーナ
部におけるコーナリングを円滑に行うことができる。ま
た、走行車が走行ルートからずれた場合にはずれの量を
算出し、これを補正する方向に操舵することができるの
で、安定な走行を行わせることができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例である誘導装置を具えた走行
車の模式的側面図である。この図において、プラント床
面１０には床面と反射率の異なる誘導帯１が設けられて
いる。この誘導帯１は塗料の塗布またはテープ等の接着
により形成され、１本または複数本設けられている。走
行車２には。

車体後端両側に位置し、この図には現れていない走行機
構、走行モータ（第２図にｌｌａ、ｌｌｂとして示す）
によって各独立に駆動される走行輪３と、車体前端中央
に位置し、この図には現れていない操舵機構、操舵モー
タ（第２図に１２として示す）により駆動される操舵軸
４とが設けられている。また、走行車２の前頭部には光
軸を床面１０に垂直にした第１の検出器として例えばＴ
ＶＴＶカメラ５が設けられ、走行車２の底板中央には第
２の検出器として例えばレートジャイロ６が設けられて
いる。さらに、この図においては省略され、駆動軸の回
転数から走行距離を検出する走行距離検出器としてロー
タリエンコーダ（第２図に１３として示す）が設けられ
ている。

第２図は上記構成の走行車の誘導装置の制御ブロック図
の概略を示す。この図において、前記ＴＶカメラ５、レ
ートジャイロ６および走行距離検出器１３の出力は、そ
れ等の出力から走行車２の位置を算出する位置検出部１
４に入力されている。

また、図示しない操舵機構を介して操舵軸４を操向する
操舵モータ１２．走行モータｌｌａ、１１ｂはドライバ
１５の指令下に駆動されるものであり、操舵モータ１２
に付属したタコジェネレータ１６は操舵モータ１２の回
転速度を検出してドライバ１５にフィードバックし、走
行モータｌｌａ、１１ｂに付属しタコジェネレータ１７
ａ、−１７ｂはそれぞれ対応する走行輪の回転速度およ
び回転方向（速度信号）をフィードバックしている。ま
た、第１図においては省略したが操舵軸４の操向角度を
検出する操向角度検出機構１８が設けられ、その出力（
操向角度信号）は制御部１９に入力されている。

制御部１９は、位置検出部１４の出力即ち位置検出部が
算出した走行車の位置信号を入力され、この位置信号と
入力された操向角度信号とにより、走行車２の今後必要
な運動を求めそれに基づき位置検出部１４およびドライ
バ１５に制御信号を与えるものである。

第３図は第２図における位置検出部１４の詳細を示すブ
ロック図である。位置検出部１４内の走行車位置演算回
路２０には、ＴＶカメラ５からの映像信号がカメライン
タフェース２１および図形処理回路２２を介して入力さ
れ、レートジャイロ６の出力信号が積分回路２３および
Ａ／Ｄ変換回路２４を介して入力されている。また、ロ
ータリエンコーダ１３の出力はカウンタ回路２５を介し
て入力されている。

第４図Ａ〜第４図ＦはＴＶカメラ５による誘導帯１の検
出態様を示す。これ等の図において、１悲は左側の誘導
帯を示し、１ｒは右側のそれを示している。また、Ｌは
前記誘導帯１ａ、１ｒにはさまれた通路中を示し、Ｑｓ
はオフセット量をそれぞれ示す。なお、図中Ｃは画面の
縦の中心線とし、Ｐは画面の上側の限界から通路中りよ
り若、干大きな距離離間した前記限界に平行な直線とす
る。

今、走行車２が正しくその走行ルートに沿って走行して
いるとすれば、第４＠Ａに示すようにＴＶカメラ５によ
る画面Ｖ内には、２本の誘導帯１ｆ１．１ｒの双方の映
像（以下それ等の映像もＩＱ、１ｒで示す）が現出され
ることとなる。前記オフセット量Ｑｓは、前記の状態に
おける画面Ｖの左側の限界Ｖ工から誘導帯の映像ＩＱま
での距離を示すものとする。

ここで、走行車２がその走行ルートから左側にずれたと
すると、第４図Ｂに示すように画面Ｖの左側の限界ｖ１
から左側の誘導帯の映像ＩＱまでの距離Ω□は、図形処
理回路２２によって求められる。

而して、走行車２の走行ルートからのずれｔａｄは、 Ｑｄ＝ａ、−Ｑｓ・・・・・・　（１）として現される
。

また、走行車２が走行ルートから右側にずれた場合には
、第４図Ｃに示すように画面Ｖには右側の誘導帯の映像
１ｒのみが現出され１図形処理回路２２によって画面の
左側の限界Ｖ、から映像１ｒまでの距１１／ｌ　Ｑ２が
求められる。

この場合のずれ量Ωｄは、 Ｑ　ｄ＝Ｑ２−Ｑ　ｓ−Ｌ・・・・・・（２）で現され
る。

図形処理回路２２は第４図Ａ〜第４図Ｃに示すように、
画面Ｖ中に２本または１本の映像ＩＱ。

１ｒの双方または何れか一方の直線状のものしか存在し
ない場合には、走行車２は走行ルートの直線部を走行中
と判断し、検出値Ω１、Ｑ２を走行車２の位置を算出す
る走行車位置演算回路２０に入力する。

走行車位置演算回路２０は予め記憶させであるオフセッ
ト量ｆｆｓおよび通路中りと、前記入力Ｑｉ、Ｑ□とに
より、前記式（１）、（２）により走行車２の走行ルー
トからのずれ量を算出し、これを制御部１９に入力する
。

制御部１９はドライバ１５に指令を出し、ずれ量が小さ
くなる方向に操舵モータ１２を回転させる。この結果１
画面Ｖ内での映像ＩＱ、１ｒの位置が変化し、画像処理
回路２２からの入力も変化し、走行車位置演算回路２０
内で求められるずれ量Ｑｄも減少していく。このずれ量
が０となった時点で操舵モータ１２を停止させる。

また、第４図Ｄ〜第４図Ｆは走行車２のコーナ部通過の
態様を示している。第４図りに示すように、映像ＩＱに
左側への折曲がり部が現れ、映像１ｒが直線状である場
合には図形処理回路２２は走行車２が左曲がりのコーナ
部手前に差し掛かったと判断し、第４図Ｅに示すように
映像ＩＱ、１ｒの双方に左側への折れ曲がり部が現れ、
後に現出された映像が画面上の直線Ｐに乗った場合には
走行車２のコーナ部における操舵開始と判断し。

折れ曲がりの角度を算出しそれ等の情報を走行車位置演
算回路２ｏに伝達する。

走行車位置演算回路２ｏには、前記のようにレートジャ
イロ６の出力が積分回路２３およびＡ／Ｄ変換回路２４
を介して入力されているから、走行車位置演算回路２０
は常時走行車２の方位を把握している。従って、前記図
形処理回路２２から伝達された情報と現在の走行車２の
方位とから。

コーナ部における必要な操舵角度（第４図りにおいては
一９０°、第４図Ｆにおいては＋９０°）を算出するこ
とができ、その算出結果を制御部１９にこれを入力する
。制御部１９はこの入力に基づきドライバ１５に指令を
発し、操舵モータ１２を駆動し走行車２のコーナリング
を開始させる。

走行車位置演算回路２０には、前記のようにレートジャ
イロ６により求めた走行車２の方位およびロータリエン
コーダ１３により求めた走行車の走行距離が常時入力さ
れているから、走行車位置演算回路２ｏはそれ等から前
記のコーナリング開始後の走行車の方位の変更量および
走行距離を求め、コーナリングの終了を判断し制御部１
９に第４図Ａ〜第４図Ｃに示した誘導帯検出による直線
走行制御に切り換えることを伝達する。

上記構成の本発明の走行車の誘導装置においては、床面
１０上に安全通路の限界を示すものとして設けられた通
路両側の白線等を誘導帯として利用し、光学的に走行車
を誘導し且つコーナ部におけるコーナリングを円滑に行
うことができる。また、走行車が走行ルートからずれた
場合にはずれの量を算出し、これを補正する方向に操舵
することができるので、安定な走行を行わせることがで
きる。

第５図〜第７図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す、
第５図に示したのは第１図の実施例のＴＶカメラに代え
、レンズ４０とＣＣＤラインイメージセンサ等の映像素
子４１を使用した検出器４２を採用している。この検出
器４２は第４図Ａ〜第４図ＦのＰ線に当る位置を監視す
るように設置すれば、直線走行の誘導だけでなく、コー
ナ部に走行の誘導も可能である。

第６図に示した実施例では、ＴＶカメラ５をその先軸を
斜め下に向けて設置してあり、このようにはでも第１図
に示した実施例と同様の作用、効果が得られる。

第７図に示した実施例では、ＴＶカメラ５は走行事２の
底抜下面に光軸を前記下面に平行にして設置され、同じ
く底抜下面に４５°の角度で設置された反射鏡５０を介
して床面１０を監視するようにしている。この実施例に
おいても、前記各実施例と同様の作用効果が得られる。

［発明の効果］ 上記から明らかなように本発明の誘導装置においては、
安全通路の限界を示すために床面に設けられた白線等を
そのまま誘導帯として使用することができるので、誘導
帯およびその布設作業を必要としないので低コストのも
のとすることができる。さらに、走行車の現在の方位と
コーナ部の角度とから操舵量を算出してコーナリングを
行うものであるから、走行車の種類、特性、走行速度の
異なるものを走行させる場合であっても、誘導帯の変更
を必要としない。

【図面の簡単な説明】

４図Ａ〜第４図Ｆは前記実施例の誘導態様を示す図、第
５図〜第７図はそれぞれ他の実施例を示す模式図である
。 １・・・・・・誘導帯　２・・・・・・走行車　３・・
・・・・走行輪４・・・・・・操舵軸　５・・・・・・
ＴＶカメラ　６・・・・・・レートジャイロ　１０・・
・・・・床面　１１ａ、ｌｌｂ・・・・・・走行モータ
　１２・・・・・・操舵モータ　１３・・・・・・ロー
タリエンコーダ　１４・・・・・・位置検出部　１５・
・・・・・ドライバ　１６．１７ａ、１７ｂ・・・・・
・タコジェネレータ　１８・・・・・・操舵角度検出機
構　１９・・・・・・制御部　２０・・・・・・走行車
位置演算回路　２１・・・・・・カメラインタフェース
　２２・・・・・・図形処理回路　２３・・・・・・積
分回路　２４・・・・・・Ａ／Ｄ変換回路　２５・・・
・・・カウンタ回路　Ｖ・・・・・・画面　ｖｌ・・・
・・・画面の左側の限界　ＩＱ、１ｒ・・・・・・誘導
帯またはその映像的側面図、第２図前記実施例の制御回
路のブロッヘ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 前端中央に操舵モータにより操向される操舵輪を具え、
   後端両側に設けられ走行モータにより駆動される走行輪
   を具えた走行車を走行床面に設けた誘導帯によって誘導
   するものであって、この走行車の前頭部に設けれられ床
   面を監視し誘導帯の検出を行う第１の検出器と、前記走
   行車に設けられ常時走行車の方位を検出している第２の
   検出器と、走行車の走行が正規走行ルートからずれた場
   合において前記第１の検出器の監視画面内の誘導帯の一
   つの映像の位置と前記画面の一側の限界からの距離を検
   出し、走行ルートのコーナ部通過時にはコーナ部の存在
   およびその曲がり角度を検出する図形処理回路と、この
   図形検出回路の出力と予め入力されているオフセット量
   （前記画面限界から正規走行時の誘導帯映像までの距離
   ）、通路巾から正規走行ルートからのずれ量を求め、求
   めたずれ量からこれを小さくする方向に操舵モータをド
   ライバを介して駆動し、コーナ部通過に際しては前記常
   時入力されている走行車方位と前図形処理回路から入力
   された曲がり角度とから、ドライバを介して前記操舵モ
   ータを必要な量駆動する制御部とを有することを特徴と
   する走行車の誘導装置。