JPH03192407A - 無人搬送車の誘導制御装置及びその制御量演算装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ガイド走行に加え、自立走行によるカーブ走
行の可能な無人搬送車に関するものである。

（従来の技術） 無人搬送車は現在ガイドに沿って走行するタイプのもの
が一般的である。ところが、ガイドがあるが故にガイド
に束縛され自由な走行ができないという欠点があり、そ
の解決策の１つとして誘導路を基盤の目状に張り巡らさ
せた格子状誘導路が考案された。格子状誘導路は床全面
が誘導路となるので無人搬送車の行動範囲が２次元的に
拡大した。

しかしながら、格子状誘導路は全ての交差点が直角に交
わっているため、例えば停止せずに右左折する場合には
、交差点の手前から一定曲率で強制的にターンを行なう
という自立走行を行っていた。これは次のような構成に
よる無人搬送車である。

第７図は従来の無人搬送車の誘導装置の構成を示したも
のである。直°進走行とカーブ走行の切り換えモード切
り替え器２７及び２８で行なう。直進時は、表示体に沿
って走るガイド走行を行い、ガイドセンサからの出力を
操舵修正量算出部６が受けてガイドからの偏差に応じた
操舵修正量を決定し、左右輪速度算出部７において速度
修正量算出部で決定された速度に対し操舵修正量を加減
算仕手左右輪速度を算出する。一方、カーブ走行時は設
定速度に対し左右輪速度差の設定値を左右輪速度算出部
７において加減算して左右輪速度を求めるので一定速度
及び一定曲率強制的な走行を行なう。

（発明が解決しようとする課題） 第８図（ａ）、（ｂ）は無人搬送車を直進走行（Ａ−Ｂ
堆載）、カーブ走行（Ｂ−Ｃ地点）、直進走行（Ｃ−Ｄ
地点ンの順で連続的に走行させた場合のコースと左右輪
速度を示した図である。カーブ走行を自立走行で行なう
場合、走行モードの切り替え時に（図中Ｂ及びＣつ、）
、急激な速度変化を駆動輪に与えることになる。このた
め、速度切り替え時にスリップ起こりやすくなり、予定
の走行軌跡を描かず自立走行後Ｃ地点にてコースに乗れ
なくなることがしばしばあった。また、カーブ走行時に
は、設定された一定曲率で走行するためカーブ途中の路
面の凹凸の外乱による走行予定位置からの偏差を補正す
る手段が付加されていなかった。これに対し、車体の位
置を測定する手段としては、様々な方法が考えられる。

例えば、駆動輪に同期して回転するエンコーダ１１及び
１３（第７図）のパルスをカウントして軌跡を求めるこ
とによって走行予定位置からの偏差量を算出する方法が
考えられるが、演算誤差が大きく、また、軌跡を求める
演算に時間がかかり実時間制御には向かないという欠点
があった。

このように、従来走行では、自立走行によるカーブの信
頼性に問題があった。

本発明は、カーブ走行をなめらかに行ない次のガイド走
行に確実に移行できる無人搬送車の誘導装置を提供する
ものである。

（問題を解決するための手段） 誘導路に埋め込まれた標識体を検知するガイドセンサと
、ガイドセンサの出力から操舵量を求める操舵修正量算
出部と、左右輪速度の算出部と、左右のモータ及ドライ
バと駆動輪に同期して回転するエンコーダと、エンコー
ダパルス数から車速を求める実速度算出部と、実速度と
設定速度の差を求める速度偏差量算出部と、速度偏差量
を最小にするための速度修正量を最小にするための速度
修正量算出部を具備する無人搬送者において、さらに、
左右輪のエンコーダパルスから実際の左右輪速度の差を
求める左右輪実速度の差の算出部と、左右輪実速度の差
と予め設定された左右輪速度差の設定値との差を求める
左右輪速度差の偏差量算出部と、ガイド走行路はガイド
センサの出力を、また、カーブ走行時は左右輪速度差の
偏差Ｉを操舵修正量算出部に出力するモード切換器を有
すること、 また、誘導路に埋め込まれた標識体を検知するガイドセ
ンサと、ガイドセンサの出力から操舵量を求める操舵修
正量算出部と、左右輪速度の算出部と、左右のモータ及
ドライバと駆動輪に同期して回転するエンコーダと、エ
ンコーダパルス数カら車速を求める実速度算出部と、実
速度と設定速度の差を求める速度偏差量算出部と、速度
偏差量を最小にするための速度修正量算出部を具備する
無人搬送車において、さらに、左右輪のエンコーダパル
スから実際の左右輪速度の差を求める左右実速度の差の
算出でと、走行予定位置からの偏差量を修正する為の左
右輪速度の補正値を求める速度差の補正値算出部と、予
め設定された左右輪速度差の設定値と速度差補正値の和
を求め目標速度とする目標速度差算出部と、左右輪実速
度の差と目標速度差の差を求める左右輪速度差の偏差量
算出部と、ガイド走行時はガイドセンサの出力を、また
、カーブ走行時は左右輪速度差の偏差量を操舵修正量算
出部に出力するモード切換器を有する無人搬送車の誘導
装置であり、 また格子状誘導路上で自立走行する無人搬送車の走行予
定位置からの偏差を修正して適正な左右輪速度差を求め
る為の制御量演算装置であって、角度センサと、ガイド
センサの出力が正から負、又は、負から正へ変わる変換
点の検出部と、それらの変換点の組合せで誘導路との交
点を検知する角度センサのサンプリング点算出部と、サ
ンプリング点算出部の出力をトリガとし角度センサの出
力とする角度と予め記憶させてある誘導路との交差部に
おける交差角設定値とがら走行予定位置がらの偏差量を
求める角度偏差量算出部とで構成されることを特徴とす
る制御量演算装置である。

（作用） 自立走行によるカーブ走行時の信頼性を向上させるため
の２つの手段についてのべる。

第１の装置は、第１図に示す構成のものである。

左右輪実速度の差算出部１５において駆動輪と同期して
回転するエンコーダ１１及び１３のパルスをカランｌ−
１−で一定時間毎のパルス数即ち速度を求め、この左右
の駆動輪の速度の差を左右輪実速度の差として算出する
。左右輪足と差の偏差量算出部１４において、左右輪実
速度の差と予め設定された左右輪速度差の設定値との間
で差を左右速度差の偏差量として求める。カーブ走行時
はモード切り換え器５によってこの左右輪速度差の偏差
量を操舵修正量算出部６に送る。操舵修正量算出部６で
は左右輪速度差の偏差量を零にするように駆動輪の特性
にあった操舵量を決定し、操舵のなめらかさを損なわな
いように徐々に操舵修正量を増加させる。

カーブ走行に入った直後は左右輪実速度の差は零なので
左右輪速度差の偏差量算出部１４には設定速度が出力さ
れるが、従来のように強制的に一定速度差を与える方式
でないので、モード切り替え時にも駆動輪には急激な速
度変化が加わることがなく、従ってスリップすることも
ない。これによって、カーブ走行の信頼性が大きく向上
した。

第２の装置は、第２図に示す構成のものである。

エンコーダパルス数から左右輪速度差を求め左右輪速度
差の偏差量を算出して操舵修正量算出部６で徐々に曲率
の修正を加えていく方法は第１図に示］〜だもので同一
であるが、速度偏差量算出部１４に左右輪速度差の設定
値を直接与えていない点が異なる。速度差の補正値算出
部１７では予定された走行軌跡からの偏差量を求め速度
差の補正量を速度差補正値として算出する。目標速度差
算出部１６に置いてその速度差補正値と予め設定された
左右輪速度差の設定値の和を目標速度差として求め、求
めた目標速度差を左右輪速度差の偏差量算出部１４に送
る。速度差補正値の算出は後で述べるように１つのカー
ブ走行の中で数回断続的に行なわれる。

第３図に速度差の補正値算出部の具体的な一例として本
発明の別の実施例になる制御量演算装置を示す。これは
、カーブ走行時のみ使われる。ガイドセンサ４の出力は
標識体から左右の偏差に応じ正負の出力範囲を持ってお
り、ガイドセンサ４が標識体の中央にあるときは、ガイ
ドセンサ４の出力は零になる。従って、センサが誘導路
上を横切る際、センサは正負の出力変化を示す。そこで
、センサ出力圧→負（負→正）変換点検出部１９（２０
）を設け、その変化点を検出することによって、ガイド
センサ４が標識体の中央を横切った時点を正確に検出で
き、従って、角度サンプリング点算出部２１でのトリガ
パルス発生の精度が著しく向上した。角度サンプリング
点算出部２１では正負の組合せで交点に有無を認識して
トリガパルスを発生される。すると、角度偏差量算出部
２２は角度センサの値と交差角設定値を読み込んで走行
予定位置からの偏差量を算出する。第５図に示した格子
状誘導路３１上の無人搬送車３２は、Ｂ地点から自立走
行（５よるカーブ走行を開始する。最初は左右輪速度差
の設定値になるまで操舵量を増加させる。センサがＥ地
点に達したときセンサ信号の符号が瞬間的に逆転するの
で第３図の角度センサ１８のサンプリング算出部が１回
目のトリガパルスを発する。するとトリガパルスを受け
た角度偏差量算出部２２はＥ地点での角度センサの値を
読み込み、その値と予めメモリ内に保持しであるＥ地点
での交差角設定値（各交差部（第５図のＥ、　Ｆ。

Ｇ、Ｈ点）における交差角であり最も理想的な軌跡を描
くような走行をさせたときに取り得る角度が設定されて
いる）との間で差をとり、これをＥ地点に於ける走行予
定位置からの偏差量と見なして扱い、その値に比例した
速度差補正値を算出する。

求められた速度差補正値は第２図の目標速度差算出部１
６に送られ、左右輪速度差の設定値に速度差補正値が加
えられた新たな目標速度差となる。第５図においてトリ
ガパルスを発する地点は今のＥ地点の後Ｆ、　Ｇ、　Ｈ
と合わせて４ケ所になる。

第３図に示した角度偏差量算出部（制御量演算装置）は
先に述べたように、角度センサとの設定角度と差でもよ
いが、更に高信頼な制御を行なわせるように第４図に示
す制御量演算装置の構成（その他の実施例）を用いても
よい。第４図において、角度エラー量算出部２３は第３
図の角度偏差量算出部２２と同様に角度センサの値と予
め決められた交差角設定値との差をとる。得られた角度
エラー量は３つに分かれ、１つはメモリ部２４に一時保
持され、１つは減算部２５に接続されメモリ部２４に一
時保持してあった前回のトリガポイントでサンプリング
した角度エラー量との差をとり、もう１つは減算結果と
ともに２人力１出力のファジィ演算器２６に接続される
。

角度エラー量と最適修正量の関係が線形式では記述しに
くいので、ここでの演算には非線形制御向きの一般的な
ファジィ演算器を使用した。角度の修正回数は数回しか
ないのでオーバーシュートをできるだけ抑えるために２
人力（角度エラー量とその変化量（１つまえの角度エラ
ー量との差））で１出力（走行予定位置からの偏差量ン
を算出するタイプの演算器を用いている。ファジィ演算
器２６では各入出力の関係が複数のメンバーシップ関数
と複数のルールで記述され、非線形な特性を実現してい
る。そして角度エラー量とその変化量に応じた最適速度
差補正値が出力される。

このように第３の装置においてはカーブ走行の途中に曲
率の修正が数カ所で行なわれているので、カーブ走行中
の外乱に対し、強力な補正が出来る。

本特許の第３の装置では格子状誘導路上における車体の
角度の演算器してカーブ途中での格子状誘導ろとの交点
で角度をサンプリングする方法を示したが、車体の位置
を測定する手段としては、角度だけではなく、壁との距
離を測定する方法や他のマーカを用いた位置認識方法と
の組合せでも使用できるので、本特許第２の装置の有効
性は格子状誘導路でない場所であっても失われることは
ない。

（実施例） 本発明の無人搬送車の誘導装置の一実施例を第２図から
第６図を用いて述べる。

第２図は動作ブロック図である。第２図中の速度差の補
正値算出部を具体的に示したものが第３図である。更に
、第３図中の角度偏差量算出部を詳しく示したものが第
４図である。第２〜４図の中のすべての算出部、演算部
、メモリ部は１つのＣＰＵ上で動作しているソフトウェ
アとして実現している。

第２図においてモード切り換え器５が直進のガイド走行
になっている場合、設定速度が与えられると、実速度（
左右輪のエンコーダの単位時間当りのパルス数の平均値
）は初め明なので速度偏差量の算出部２の出力は設定速
度と等しい。速度修正量算出部３では速度偏差量を１回
の修正で零するのではなく徐々に修正されるような基本
速度ＶＴが算出される。一方、走行し始めるとガイドセ
ンサからの出力をモード切り換え器が受けて操舵修正量
算出部６に渡す。操舵修正Ｉ算出部６ではガイドセンサ
の出力である標識体からの偏差量に応じた操舵修正量Ｄ
Ｕを算出する。左右輪速度算出部７では基本速度ＶＴに
対して操舵修正量ＤＵを加減算することによって左右輪
速度ＶＬ、　ＶＲを求める。求められた左右輪速度はド
ライバ８及び９に伝達されモータ１０及び１２を駆動す
る。駆動輪と同期して回転する左右輪のエンコーダ１１
及び１３のパルスは速度左右輪実速度の差の演算に使用
される。

カーブ走行に入るとモード切り換え器５によってガイド
センサは切断され、左右輪速度差の偏差量算出部１４の
出力が代わりに入力される。カーブ走行に入った直後（
第５図におけるＢ地点）はまだ速度差補正値を与える為
の補正はされていない（第５図におけるＥ−Ｈ地点で補
正される）ので予め設定されている左右輪速度差の設定
値が目標速度差算出部１６の出力となる。目標速度差と
実際の左右輪速度の差との間で差をとった左右輪速度差
の偏差量算出部１４の出力もカーブ開始直後は左右輪速
度差の設定値に等しい。操舵修正量を徐々に増加させて
いる左右輪速度差の偏差量が零になったところで操舵修
正量は一定値になり初期設定曲率の軌跡を描く走行にな
る。速度差の補正値算出部は第３図に示した構成のもの
を用いた。第５図に示した走行軌跡図のようにカーブ走
行の途中、例えばＥ点で、センサは格子状誘導路とある
角度で交差するが、このときのセンサ出力の瞬間的な変
動（正から負または負から正）をトリガとして角度を読
み込む。角度センサには磁気方位センサまたは光フアイ
バジャイロなどを用いる。カーブ走行開始時点で角度を
零にノセソトしておくかまたは角度を読み込む際に回転
開始時点での角度との差を求めておく。角度偏差量算出
部の詳細は第４図に示した。第４図にてトリガパルスを
受けた時点で角度センサからの角度を読み込み、これと
交差角設定値との差（角度エラー量）が零になるように
速度差補正値を決定する。決定された速度差補正値は第
２図の目標速度差算出部１６において左右輪速度差の設
定値に加算され、目標左右輪速度差と左右輪実速度差と
の差（即ち左右輪速度差の偏差量）を零にするように操
舵される。第５図に示した走行軌跡を描いた時の左右輪
速度から求めた曲率を第６図に示す。カーブ走行のスタ
ート地点（Ｂ地点）では左右輪実速度の差はまだで零で
あるので曲率は無限大を示している。徐々に速度差を存
えることによって曲率は一定値に近付く。Ｅ地点からＨ
地点で、目標速度差の修正を行い曲率にその結果が反映
されている。

（発明の効果） 本発明の無人車の誘導装置を用いることによってガイド
走行モードと自立走行によるカーブ走行モードを連続的
に組み合わせてなめらかな走行を実現することができる
。モート切り換え地点での左右駆動輪の速度の急激な変
化を防ぐことができるため、スリップによって車体の方
向が狂いコースアウトすることがなくなった。とくに、
Ｐタイルなど滑りやすい床材の上での走行でその効果が
顕著に現われた。また、カーブ途中で角度をモニタして
曲率を修正することによって凹凸面や斜面での走行の信
頼性が著しく増加した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本特許の第１の一実施例を示す図、第２図は本
特許の第２の発明の一実施例を示す図、第３図は本特許
の第３の発明の一実施例を示す図、第４図は本特許の第
３の発明の他の一実施例を示す図、第５図は本発明の無
人車の誘導装置を用いて格子状誘導路を走行させたとき
の軌跡を示す図、第６図は無人搬送車の走行中の曲率を
示す図、第７図は従来の無人搬送車の誘導装置を示す図
、第８図（ａ）、（ｂ）は従来の無人（般送車との走行
の状態を説明する為の図である。 図中において、５・・・モード切り換え器、６・・・操
舵修正量算出部、７・・・左右輪速度算出部、１４・・
・左右輪速度差の偏差量算出部、１５・・・左右輪実速
度差の算出部、１６・・・目標速度差算出部、１７・・
・速度差の補正値算出部、１８・、・角度センサ、１９
（２０）・・・センサ出力圧→負（負→正）変換点検出
部、２１・・・角度センサのサンプリング点算出部、２
２・・・角度偏差量算出部、２６・・・ファジィ演−算
器である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘導路に埋め込まれた標識体を検知するガイドセ
   ンサと、ガイドセンサの出力から操舵量を求める操舵修
   正量算出部と、左右輪速度の算出部と、左右のモータ及
   ドライバと駆動輪に同期して回転するエンコーダと、エ
   ンコーダパルス数から車速を求める実速度算出部と、実
   速度と設定速度の差を求める速度偏差量算出部と、速度
   偏差量を最小にするための速度修正量算出部を具備する
   無人搬送車において、さらに、左右輪のエンコーダパル
   スから実際の左右輪速度の差を求める左右輪実速度の差
   の算出部と、左右輪実速度の差と予め設定された左右輪
   速度差の設定値との差を求める左右輪速度差の偏差量算
   出部と、ガイド走行時はガイドセンサの出力を、また、
   カーブ走行時は左右輪速度差の偏差量を操舵修正量算出
   部に出力するモード切換器を有することを特徴とする無
   人搬送車の誘導装置。
2. （２）誘導路に埋め込まれた標識体を検知するガイドセ
   ンサと、ガイドセンサの出力から操舵量を求める操舵修
   正量算出部と、左右輪速度の算出部と、左右のモータ及
   ドライバと駆動輪に同期して回転するエンコーダと、エ
   ンコーダパルス数から車速を求める実速度算出部と、実
   速度と設定速度の差を求める速度偏差量算出部と、速度
   偏差量を最小にするための速度修正量算出部を具備する
   無人搬送車において、さらに、左右輪のエンコーダパル
   スから実際の左右輪速度の差を求める左右輪実速度の差
   の算出部と、走行予定位置からの偏差量を修正する為の
   左右輪速度差の補正値を求める速度差の補正値算出部と
   、予め設定された左右輪速度差の設定値と速度差補正値
   の和を求め目標速度とする目標速度差算出部と、左右輪
   実速度の差と目標速度差の差を求める左右輪速度差の偏
   差量算出部と、ガイド走行時はガイドセンサの出力を、
   また、カーブ走行時は左右輪速度差の偏差量を操舵修正
   量算出部に出力するモード切換器を有することを特徴と
   する無人搬送車の誘導装置。
3. （３）格子状誘導路上を自立走行する無人搬送車の走行
   予定位置からの偏差を修正して適正な左右輪速度を求め
   る為の制御量演算装置であって、角度センサと、ガイド
   センサの出力が正から負、又は、負から正へ変わる変換
   点の検出部と、それらの変換点の組合せで誘導路との交
   点を検知する角度センサのサンプリング点算出部と、サ
   ンプリング点算出部の出力をトリガとし角度センサの出
   力する角度と予め記憶させてある誘導路との交差部にお
   ける交差角設定値とから走行予定位置からの偏差量を求
   める角度偏差量算出部とで構成されることを特徴とする
   制御量演算装置。