JPH0276008A

JPH0276008A - 移動体の自動誘導制御装置

Info

Publication number: JPH0276008A
Application number: JP63229001A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Hozumi; 久士穂積
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-09-13
Filing date: 1988-09-13
Publication date: 1990-03-15
Anticipated expiration: 2013-11-18
Also published as: JP2825239B2

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）本発明は移動体の自動誘導制御装置に係り、特に床面移
動式の点検監視用ロボットなどに適用され、各種プラン
トおよび工場などの通路を移動・巡回するのに適した移
動体の自動誘導制御装置に関する。

（従来の技術）近年、各種プラントおよび工場などでは、オペレータに
よる現場点検作業のうち比較的簡単な点検作業や夜間の
監視などを代行してオペレータの負担を少なくし、また
点検監視作業をより確実にする目的として、点検監視用
ロボットが用いられる傾向にある。このような点検監視
用ロボットは、点検監視すべき対象が広範囲にわたるた
め、例えば車輪等の走行手段を備えてい、る。

従来、走行手段を備えたロボット等の移動体を誘導する
手段としては、例えば移動体の移動ルート床面に誘導電
線を埋設し、その誘導電線に特定周波数の電流を流し、
誘導電線の周囲に発生する磁界を移動体に設けられた検
出コイルで検出しながら誘導するものや、移動ルートの
床面上に帯状の反射体からなる誘導帯を設け、移動体の
下面に配設された投光素子と受光素子で誘導帯を追跡し
て誘導するものなどがある。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、前者の電磁誘導方式は、床面に誘導電線
を埋設するため、誘導電線の埋設工事が大変であり、し
かも床面が金属の場合には誘導電線周囲に発生する磁界
が減衰して誘導できなくなるという問題があった。

また、後者の光学誘導方式は、移動体が誘導帯から離脱
したり、誘導帯が汚れていて誘導帯の反射光を検出でき
なくなった場合、その場所で停止してしまうという問題
があった。さらに前者および後者の両方式は、移動体の
移動ルート上に障害物が存在する場合には障害物を回避
、することができないなどの問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、床面
に誘導帯や反射帯などのガイドを必要とせず、例えば通
路脇に存在する壁面に沿って移動体を移動させることが
可能な移動体の自動誘導制御装置を提供することを目的
とするものである。

［発明の構成コ（発明が解決しようとする課題）上記課題を解決するために本発明は、床面上を移動する
移動体の地図情報を記憶した記憶部と、前記移動体の周
囲に取付けられた距離センサからの出力信号を入力し前
記記憶部に記憶されている地図情報に基づいて移動体の
位置を検出する位置検出部と、この位置検出部の検出結
果に基づいて前記移動体の移動方向を制御する制御部と
を具備したことを特徴とするものである。

（作　用）本発明では、予め記憶部に移動体の地図情報を記憶して
おき、移動体の周囲に取付けられた距離センサからの出
力信号と記憶部に記憶された地図情報に基づいて移動体
の位置を位置検出部で検出し、位置検出部の検出結果に
基づいて移動体の移動方向を制御するため、床面に誘導
帯や反射帯などのガイドを設ける必要がなく、移動体を
通路脇に存在する壁面に沿って移動させることが可能と
なる。

（実施例）以下、第１図ないし第５図を参照して本発明の詳細な説
明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す図で、同図（ａ）は
移動体の平面図、同図（ｂ）は移動体の移動方向を制御
する制御装置の構成図である。

第１図において、移動体１は駆動輪２ａ、２ｂおよび操
舵輪３を備えており、床面上を自由に移動できるように
なっている。上記移動体１の周囲には超音波式または光
電式等の複数個の距離センサ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、
４ｅ、４ｆ、４ｇ＋４ｈが取付けられており、これらの
距離センサ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ
。

４ｈは同図（ｂ）に示す如くそれぞれ信号処理回路５ａ
、　５ｂ、　５ｃ、　５ｄ、　５ｅ、　５ｆ、　５ｇ。

５ｈを介して制御装置６の位置検出部７に接続されてい
る。なお、第１図（ａ）に示す矢印は距離センサ４ａ〜
４ｈの検出方向を示したものである。

前記制御装置６の制御部８は位置検出部７の出力信号、
記憶部９に記憶されている地図情報およびステアリング
角度検出センサ１４の出力信号を入力し、移動体１の走
行状態に応じて位置検出部７に制御信号を送出するとと
もに、駆動回路１゜に各モータ１１，１２．１３に対す
る回転速度の指令を出力するものである。なお、モー・
夕１１はステアリングモータで、減速機等で構成したス
テアリング機構を介して操舵輪３の方向を変え、移動体
１の移動方向を変更するものである。また、モータ１２
，１Ｂは走行用モータで、減速機等を介して駆動輪２ａ
、２ｂを駆動し、移動体１を前後進させるものである。

このように構成される本実施例では、移動体１が第２図
に示すような通路１５上を移動する場合、予め記憶部７
に通路１５の両側に存在する壁１６ａ、１６ｂ等の地図
情報を入力しておく。制御部８では記憶部７に記憶しで
ある情報に基づいて距離センサ４ａ〜４ｈの中から位置
演算に使用する距離センサを選び出し、その結果を位置
検出部７に送出する。すなわち、移動体１が第２図（ａ
）に示す位置にある場合は距離センサ４ｃ。

４ｅで壁１６ａ間の距離を検出するか、距離センサ４ｆ
、４ｈで壁１６ｂ間の距離を検出する。ここで、距離セ
ンサ４ｃまたは距離センサ４ｆの検出距離をＬｆ距離セ
ンサ４ｅまたは距離センサ４ｈの検出距離をＬｒ、移動
体１が移動ルート上を走行した場合の壁１６ａまたは１
６ｂまでの距離をＬｓとすると、前進時のずれ量−Ｌｆ−Ｌｓ　　・・（１）後進時のず
れ量−Ｌｒ−Ｌｓ　　・・・（２）として求めることが
できる。また、移動体１の壁面に対する方向（以下車体
角という）αは、距離センサ４Ｃと４ｅの間隔または距
離センサ４ｆと４ｈの間隔をＬとすると、ａ−ｔａｎ’（Ｌｆ−Ｌｒ／Ｌ）　　−（３）として求
めることができる。このようにして位置検出部７で求め
たずれ量および車体角は制御部８へ送られ、制御部８で
は位置検出部７で求めたずれ；および車体角が小さくな
るように駆動回路１４に指令値を出力し、ステアリング
モータ１１を駆動して移動体１の位置補正を行なう。

また、本実施例では距離センサ４ａ、４ｂで移動体１の
前方に位置する壁１６ａとの距離を検出するか、または
距離センサ４ｆで壁１６ｂの有無を検出することにより
、第２図（ｂ）に示すようなコーナ部１７を検出できる
。そして、コーナ部１７では例えば操舵輪３を所定の角
度にした状態で、移動体１の移動量を検出する距離セン
サを用いて移動体１を所定の距離だけ移動させることに
よりコーナ部１７を曲がることができる。

さらに、第２図（ｃ）のように壁１６ａに突起１８が存
在する場合は、距離センサ４ｃ、４ｄ。

４ｅのそれぞれの検出距離から突起１８が存在すること
を判断できる。なお、第２図（ｃ）に示す位置に移動体
１が位置する時は、距離センサ４ｄと４ｅで車体角を求
めることができる。また、ずれ量も距離センサ４ｄまた
は４ｅの検出値から求めることができる。

第３図は移動体１が階段１９を上るときの例を示す図で
、この場合移動体１は階段途中で方向を変えるのは望ま
しくないので、階段１９の手前で階段１９に対して垂直
に向くように制御する。同図（ａ）は移動体１が前進し
て階段１９に垂直に向く例であり、この場合距離センサ
４ａ、４ｂで階段１９の１番目のステップまでの距離を
検出し、階段１９に対する移動体１の車体角αを求め、
車体角αが小さくなるように制御部８で駆動回路１０に
指令値を出力し、ステアリングモータ１１を回転させる
。このとき移動体１は矢印Ａ方向に移動する。また、第
３図（ｂ）は移動体１が階段１９に対して完全に垂直に
向けることができなかった場合、移動体１を後退させて
階段１９に対して垂直に向くように制御する例であり、
このとき移動体１は矢印Ｂ方向に移動する。

このように本実施例では、道路脇に存在する壁面に沿っ
て移動体を誘導するため、床面に誘導帯や反射帯を設け
る必要がなく、移動体１を誘導することができる。

次に第４図および第５図を参照して本発明の第２実施例
について説明する。なお、第１実施例と同一部分には同
一符号を付し、その詳細な説明は省略する。第４図にお
いて、移動体１は駆動輪２ｇ、２ｂおよび操舵輪３を備
えており、床面上を自由に移動できるようになっている
。移動体１の周囲には、超音波式または光電式等の複数
個の距離センサ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅが取付け
られており、これらの距離センサ４ａ〜４ｅはそれぞれ
信号処理回路５ａ、５ｃ、５ｄ、５ｅを介して制御装置
６の位置検出部７に接続されている。そして、距離セン
サ４ａは移動体１の前部に設けられたスキャナー２０に
取付けられており、検出方向を矢印方向にスキャンでき
るようになっている。なお、図中２１はスキャンモータ
、２２はスキャン角度検出センサ、２３はスキャナーコ
ントローラ、２４は入出力部、２５は共通バスである。

このように構成される第２実施例では、移動体１が第５
図に示す通路１５上を移動する場合、予め記憶部９に壁
１６等の地図情報と移動体１の移動ルート（例えばスタ
ートポイントＰｓとエンドポイントＰｅ）を（Ｘ、Ｙ）
の座標値で入力しておく。そして、位置検出部７では距
離センサ４ｂ。

４ｃの出力信号を信号処理回路５ｂ、５ｃを介して入力
し、壁面１６までの距離Ｌｂ、Ｌｃを検出する。ここで
、距離センサ４ｂと４０の間隔をＬとすると、移動体１
の壁面１６に対する方向（車体角）αはａ−ｔａｎ　　（Ｌｂ−Ｌｃ）／Ｌ　　＝１４）として
求めることができる。また、エンコーダ等の走行距離セ
ンサからの信号を入出力部２４より入力し、記憶部９に
記憶しである地図情報に基づいて移動体１の現在位置を
位置検出部７で算出する。

このようにして位置検出部７で求められた移動体１の現
在位置は共通バス２５を介して制御部８に入力され、制
御部８では移動体１の現在位置と記憶部９に記憶しであ
る地図情報から移動ルートに対するずれ量を算出し、算
出したずれ量が小さくなるように駆動回路１０に制御信
号を出力してステアリングモータ１１を回転させる。

また、第５図に示すように通路１５上に障害物２６が存
在する場合は、距離センサ４ａをスキャナー２０でスキ
ャンすることにより、障害物２６の形状、大きさ、位置
等を検出することができる。

すなわち、障害物２６のポイントＳ１と移動体１の距離
はＬａ１であり、このときの距離センサ４ａの角度はθ
１であるから、移動体１の座標をｘｏ、ｙｏ、車体角を
αとすると、ポイントＳ１の座標ＸＳＩ、ＹＳＩは、Ｘ５Ｉ−ｃｏｓ（θ１　＋　ａ　）　＊　Ｌ　ａ　］　
−Ｘ　Ｏ−ｆ５）ＹＳ１＝ｓｉｎ（θ１　＋ａ）　本Ｌ
　ａ　１−ＹＯ−（６）として算出することができる。

また、障害物２６のポイントＳ２と移動体１の距離はＬ
ａ２であり、このときの距離センサ４ａの角度はθ２で
あるから、ポイントＳ２の座標ＸＳ２．ＹＳ２はＸ５２＝ｃｏｓ　（θ２　＋　ａ　）　＊　Ｌ　ａ　２
−　Ｘ　Ｏ−（７）ＹＳ２−ｓｉｎ（θ２　＋　ａ　）
　＊　Ｌ　ａ　２−　Ｙ　Ｏ−（８）として算出するこ
とができる。

さらに、記憶部９に記憶しである地図情報から壁面１６
のポイントＳ３の座標ＸＳ３．ＹＳ３を求めることがで
きる。その結果、障害物２６と壁面１６との距離を算出
し、移動体１が通行可能かどうかを判断する。移動体１
が障害物２６と壁面１６との間を通行できない場合は、
障害物２６のポイントＳｌ側を迂回する目標ルートを、
コースずれを最小とするため移動体１の最小旋回半径ｒ
から自動生成する。すなわち、位置検出部７で共通バス
２５を介して記憶部９に目標ポイントＰ１゜Ｐ２．Ｐ３
．Ｐ４のデータを書き込む。目標ポイントＰ１と障害物
２６との間隔は移動体１の最小旋回半径ｒの２倍十Ｋ（
定数）に設定し、目標ポイントＰ１とポイントＰａ間お
よびポイントＰａと目標ポイント２２間はそれぞれ最小
旋回半径ｒとする。また、目標ポイントＰ４と障害物２
６のポイントＳ１問および目標ポイントＰ４とポインｈ
ｐｂ間の間隔はそれぞれ最小旋回半径ｒ＋Ｋ（定数）に
設定し、ポイントｐｂと目標ポイント２３間は最小旋回
半径ｒとする。そして、制御部８は記憶部９に記憶しで
ある障害物回避ルートと、移動体】の現在位置における
ずれ量を算出し、このずれ量が小さくなるように共通バ
ス２５、人出力部２４を介して駆動回路１０に制御信号
を出力し、ステアリングモータ１１および走行モータ１
２．１３を駆動して移動体１の位置補正を行なう。

移動体１が目標ポイントＰａ間傍に到達した時点で、障
害物２６のポイントｓ４を検出し、目標ポイントＰ５の
データを記憶部９に書き込む。障害物２６のポイントＳ
４と目標ポイント２３間は最小旋回半径ｒ＋Ｋ（定数）
に設定する。また、移動体１が目標ポイントＰａ間傍に
到達すると、距離センサ４ｂの検出値からも障害物２６
を回避したことを判断できる。そこで、初期ルートへ戻
るための目標ルートを同様にして移動体１の最小旋回半
径「から自動生成する。すなわち、位置検出部７で共通
バス２５を介して記憶部９に目標ポイントＰ６．Ｐ７．
Ｐ８のデータを書き込む。制御部８は同様にずれ量が小
さくなるように移動体１の位置補正を行なう。

なお、上記第２実施例では距離センサ４ｂ。

４Ｃの検出値で壁面１６に対する移動体１の方向（車体
角度）αを求め、さらにエンコーダ等の走行距離センサ
からの出力信号から地図上における移動体１の現在位置
を算出しているが、走行距離センサとステアリング角度
センサの検出結果から算出してもよい。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、床面上を移動する
移動体の地図情報を記憶した記憶部と、前記移動体の周
囲に取付けられた距離センサからの出力信号を入力し前
記記憶部に記憶されている地図情報に基づいて移動体の
位置を検出する位置検出部と、この位置検出部の検出結
果に基づいて前記移動体の移動方向を制御する制御部と
を具備した構成としたので、床面に誘導帯や反射帯を設
ける必要がなく、移動体を道路脇の壁面等に沿って移動
させることが可能な移動体の自動誘導制御装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す図で、同図（ａ）は
移動体の平面図、同図（ｂ）は移動体の制御装置の構成
図、第２図および第３図は第１実施例の作用を示す図、
第４図は本発明の第２実施例を示す図で、同図（ａ）は
移動体の平面図、同図（ｂ）は移動体の制御装置の構成
図、第５図は第２実施例の作用を示す図である。１・・・移動体、２ａ、２ｂ・・・駆動輪、３・・・操
舵輪、４ａ〜４ｈ・・・距離センサ、５ａ〜５ｈ・・・
信号処理回路、７・・・位置検出部、８・・・制御部、
９・・・記憶部、１０・・・駆動回路、１１・・・ステ
アリングモータ、１２．１３・・・走行モータ、１４・
・・ステアリング角度検出センサ、１５・・・通路、１
６．　１６　ａ。１６ｂ・・・壁面。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦（ａ）（ｂ）第１図（ａ）第２図（ｂ）第２図（Ｃ）（ａ）第３図（ｂ）第４図

Claims

【特許請求の範囲】

床面上を移動する移動体の地図情報を記憶した記憶部と
、前記移動体の周囲に取付けられた距離センサからの出
力信号を入力し前記記憶部に記憶されている地図情報に
基づいて移動体の位置を検出する位置検出部と、この位
置検出部の検出結果に基づいて前記移動体の移動方向を
制御する制御部とを具備したことを特徴とする移動体の
自動誘導制御装置。