JPH04282708A - 移動機械の軌道生成装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工場内での移動ロボッ
トや自律走行車等の移動機械の軌道生成装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、工場内で移動するロボットは、予
め厳密に目標軌道として規定されている軌道を移動する
ようになっている。例えば、予め決められた障害物を避
け、曲折しながら目標点へ到達するように軌道が予定さ
れている。

【０００３】ところで、そのように予め予定された障害
物以外に、予期せぬ障害物が突然現われることがある。 そのような場合、従来は、その未知の障害物を避け、更
に適切に目標軌道に戻すための新たな軌道を特に考慮し
ていない。すなわち、未知の障害物が現われた際には、
その障害物がなくなるまでその位置で待機するようにし
ていたり、その障害物を避ける位置まで移動させた場合
は、そこから上記目標軌道に平行に移動させることをさ
せていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うに未知の障害物が現われたような場合、それがなくな
るまでその場で待機させる方式は、その障害物がなくな
るまで時間が掛かりすぎる場合があり、作業能率が大幅
に落ちるという課題がある。また、障害物を避け、その
後軌道に平行に移動させる方式は、目標点に到達できな
いことがあるという課題がある。

【０００５】本発明は、このような従来の移動ロボット
の移動方式の課題を考慮し、適切な軌道を生成すること
によって、作業能率が高く、目標点へ必ず到達できる移
動機械の軌道生成装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、予め決められ
たスタート点と目標点とを結ぶ理想軌道を入力するため
の理想軌道入力手段と、現在の位置を入力する位置入力
手段と、理想軌道入力手段からの理想軌道情報と、位置
入力手段からの位置情報とに基づき、その位置を起点と
して理想軌道に一致させる軌道を生成する軌道生成手段
とを備えた移動機械の軌道生成装置である。

【０００７】また、本発明は、その軌道生成手段が、そ
の位置における機械の姿勢を考慮して前記軌道を生成す
るものである。

【０００８】また、本発明は、その軌道生成手段が、そ
の位置及び姿勢を初期状態として、所定の微分方程式を
利用して、軌道を生成するものである。

【０００９】また、本発明は、その軌道生成手段が、前
記位置及び姿勢を初期状態として、下記数５及び数６、

【００１０】

【数５】

【００１１】

【数６】

【００１２】に基づき前記軌道を生成するものである。 また、本発明は、その軌道生成手段が、前記位置及び姿
勢を初期状態として、下記数７、数８、

【００１３】

【数７】

【００１４】

【数８】

【００１５】に基づき前記軌道を生成するものである。

【００１６】

【作用】本発明では、理想軌道入力手段で、予め決めら
れたスタート点と目標点とを結ぶ理想軌道を入力し、位
置入力手段で現在の位置を入力し、理想軌道入力手段か
らの理想軌道情報と、位置入力手段からの位置情報とに
基づき、軌道生成手段でその位置を起点として理想軌道
に一致させる軌道を生成する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１８】図１は、本発明にかかる移動機械の軌道生
成装置の一実施例を示すブロック図である。図２は、理
想軌道の一例を示す平面図である。

【００１９】理想軌道入力手段１は、図２に示すように
、予め決められたスタート４点と目標点５とを結ぶ理想
軌道７を入力する手段である。この理想軌道７は図に示
すような折れ曲がり線の他、曲線などであってもよく、
予め決め配置される障害物を避けるように、設定される
。

【００２０】位置入力手段２は、移動ロボットがスター
ト点４から出発し、理想軌道７をたどっていくうちに、
未知の障害物等に出会う等して、なんらかの原因で理想
軌道７を離れた場合、その現在いる位置を入力するため
の手段である。オペレータがマニュアルで入力してもよ
いし、その位置を自動的に入力するものであってもよい
。また、スタート点４からスタートせず、最初から理想
軌道７からずれたところからスタートする場合は、その
点を入力するようにする。なお、位置だけでなく、姿勢
（方向）も同時に考慮する場合はその姿勢も入力するこ
とが出来る。

【００２１】軌道生成手段３は、理想軌道入力手段１か
らの理想軌道情報と、位置入力手段２からの位置情報、
あるいは更に姿勢情報とに基づき、その位置、姿勢を起
点として理想軌道に一致する軌道を生成する手段である
。具体的には、例えば、以下のようにして一致する軌道
を生成する。

【００２２】すなわち、図３に示すような状態において
、ｘ＝０（ｙ軸）が理想軌道の一部とする。いま、移動
ロボットの位置（ｘ、ｙ＝０）及び姿勢（ｄｘ／ｄｙ（
ｙ＝０））が設定されたとき、前記位置及び姿勢を初期
状態として、下記数９及び数１０、

【００２３】

【数９】

【００２４】

【数１０】

【００２５】に基づき前記軌道を生成するものである。 図４は、幅８、距離１５、１５の道路の右９０度の曲が
り角において、

【００２６】

【数１１】

【００２７】ｕ＝−０．６ｄｘ／ｄｙ＋０．０８（１５
√２−ｘ−ｙ）とし、初期値（ｘ，ｄｘ／ｄｙ）＝（０
，１），（２，１），（−２，０．５）とした例で生成
される軌道を示している。

【００２８】あるいは、前記位置及び姿勢を初期状態と
して、下記数１２及び数１３、

【００２９】

【数１２】

【００３０】

【数１３】

【００３１】に基づき前記軌道を生成するものである。 図５は、ａ１＝０、ａ２＝０、ｕ＝−２．２４×１０−
２ｘ−３．００×１０ー１ｄｘ／ｄｙとし、初期値（ｘ
，ｄｘ／ｄｙ）＝（１．５，０．５），（−２，０）と
した例で生成される軌道を示している。

【００３２】本実施例では線形微分方程式の場合である
。尚数１３の補正係数ｋ１，ｋ２は、作業者が予め決定
するもので、それによって生成される軌道の特性が決ま
る。例えば、次記数１４を最小化するｋ１、ｋ２を与え
ればよい。

【００３３】

【数１４】

【００３４】このような軌道を生成することによって、
初期位置、姿勢にかかわらず、最終的に理想軌道に追従
できることとなる。

【００３５】尚、上記実施例で用いられた微分方程式に
限らず、他の微分方程式を用いて軌道を生成してもよい
。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、予め決
められたスタート点と目標点とを結ぶ理想軌道を入力す
るための理想軌道入力手段と、少なくとも現在の位置を
入力する位置入力手段と、少なくとも理想軌道情報及び
位置情報とに基づき、その位置を起点として理想軌道に
一致させる軌道を生成する軌道生成手段とを備えている
ので、適切な軌道を生成することが出来、その結果移動
機械を高い作業能率で且つ、目標点へ必ず到達させる事
が出来るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる移動機械の軌道生成
装置のブロック図である。

【図２】同実施例における理想軌道を示す平面図である
。

【図３】同実施例における軌道生成を説明するための座
標図である。

【図４】同実施例における生成された軌道を示す軌道図
である。

【図５】別の実施例における生成された軌道を示す軌道
図である。

【符号の説明】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め決められたスタート点と目標点とを結
   ぶ理想軌道を入力するための理想軌道入力手段と、少な
   くとも現在の位置を入力する位置入力手段と、前記理想
   軌道入力手段からの理想軌道情報と、前記位置入力手段
   からの位置情報とに基づき、その位置を起点として前記
   理想軌道に一致させる軌道を生成する軌道生成手段とを
   備えたことを特徴とする移動機械の軌道生成装置。
2. 【請求項２】前記軌道生成手段は、前記位置における前
   記移動機械の姿勢を考慮して前記軌道を生成することを
   特徴とする請求項１の移動機械の軌道生成装置。
3. 【請求項３】前記軌道生成手段は、前記位置及び姿勢を
   初期状態として、所定の微分方程式を利用して、前記軌
   道を生成することを特徴とする請求項１の移動機械の軌
   道生成装置。
4. 【請求項４】前記軌道生成手段は、前記位置及び姿勢を
   初期状態として、下記数１及び数２、 【数１】 【数２】 に基づき前記軌道を生成することを特徴とする請求項１
   の移動機械の軌道生成装置。
5. 【請求項５】前記軌道生成手段は、前記位置及び姿勢を
   初期状態として、下記数３、数４、 【数３】 【数４】 に基づき前記軌道を生成することを特徴とする請求項１
   の移動機械の軌道生成装置。