JPH0443411A - 自動走行車 - 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 本発明は、ｒ・め決められた走行経路を走行する自動走
行ｉ（に関する。

（ロ）従来の技術 近年、食品自動販売機や工場等において、物品運搬に関
する自動化が行われつつある。こうした物品運搬自動化
の・例として自動走行車があり、物品運搬用の走１１車
が、自動販売機における食品運搬や、１．場内における
組ｔγて材料の運搬等に用いられている。

かかる技術情勢に鑑みて本願出願人は、走行経路の・部
分のみにガイド１段を設け、ガイド１段がない部分を走
行するときには走行車の小輪の回転数をエンコーダによ
って検出し、その結果から現在ｆ◇；ｌ？を確認して走
行するものを特願士・１−２６９２８１号として提案し
た。

（ハ）発明が解決しようとする課題 ところが１−述の如く走行−１【の小輪の回転数を検出
して現在４＆　ニアｊを算出する構成では、重輪と路面
との間でスリップ等が生じると、＋Ｅ　＠な現在位；６
を確認することが困難であった。

また画像処理によって１１標を確認し、この情報によっ
て現在位ｉ？７を補正する方法が考えられるが、処理に
時間がかかり過ぎ、経路の補正が遅れがちになる問題点
があった。

一方、１１標位置、向きに対して現在付置、向きから近
づくように補正を加えて走行車を走行させる場合、一般
に左右の＋４Ｌ輪の移動にの差によって走行車はその向
きを変えることが可能となっているから、向きの補正を
優先して行ってしまうと走行車が真横に動くことが不可
能なため、目標位置に近づくためには再び向きを目標位
置の向きとは異なる方向に向ける必要が生じるようにな
り、逆に位置の補正を優先して行ってしまうと、目標位
置に達しても、向きの補正を行うために再び走行車を移
動させなければならなくなり、最終的に最適経路に対し
て腑分と差のある経路を取らざるを得なくなるという問
題が生じていた。

本発明が解決しようとする課題は、最適経路に対して実
際の走行車の経路がズレな場合に、最小の時間、及び経
路で最適経路の１１標位置、向きに補正できるように走
行車を制御する方法を提供することである。

（ニ）課題を解決しようとする１段 本発明は、２点１ｒ１１を結ぶ最適経路を算出し、この
経路に沿ってｒ１律走行する走行車において、進行方向
をＸ軸方向とする前記走行車の所定のサンプリング時の
１１標位置に対する現在位置のＹ軸方向のズレΔＹ、及
び詠走行車の回転方向のズレΔθを、ΔＹが大きい範囲
ではΔθの補正量よりもΔＹの補正量を大きく取り、Δ
Ｙが小さくなるにつれてΔθの補正量を大きくすること
である。

（ホ）作用 走行１〔が最適経路のＩＩ標位：ｎから大きく離れてい
るときには、進行方向の補正を大きくとって回転方向の
補正を控え［Ｉにし、逆に１−１標位置に近い位置では
ｌ１ｊ１転方向の補正を大きくして進行方向の補正を控
え［１にし、１−１標位ニア＋′、及び向きに徐々に近
づける。

（へ）実施例 以下本発明走行車を図面の一実施例について詳細に説明
する。

第１図は走行車の模式図であり、その（ａ）（ｔ））（
Ｃ）はそれぞれ異なる最適経路を設定した場合をそれぞ
れ示している。同図において、ｌは予め設定された最適
の走行経路（図中破線で示す）に沿って走行する走行車
、２．：（は設定された走行経路の始点、終点付近に設
けられたガイド１段である。ガイドニー段２．３は、只
体的には床面に貼り付けられた磁気テープよりなり、走
行車１の始点、終点近傍での走行時のガイドとなる。１
，５は走ｉｊ　＋Ｉ（の停＋ＨむγＺを示す停止１位；
ｌＣマークであって、ガイド１段２．３と同様に磁気テ
ープからなる。ここでガイド１段２．３は走ｊｉ紅路に
対して固定して設けられている。

第２図はｉ’＋ｉ記走行＋１［のＦ面を示し、同図にお
いて６，７はモータ等により駆動され、その移動晴をエ
ンコーダ等により検出１ｆ能な駆動輪、８は回転自在な
キャスタである。９．ｌＯはガイド１段２．３を検出す
るためのガイド丁−段検出器であり、磁気センサより構
成され、進行方向に対して直行する方向に前後に間隔を
存して並べて配置され、かかるガイド手段検出器９．１
０の検出結果により、後述の始く走行車１の位置、向き
が算出される。１１は１トｊ記停止位：ｎマーク４，５
を検出する停＋Ｌ位：ｌ？検出器であって、同じく磁気
センサより構成され、進行方向に並行に配；ｌｔされる
。

第：３図は走行１１〔１の斜視図を示し、１２は走行車
１の１６部に設けられた作業用のマニュピュレレータ、
６１．７１は駆動輪６．７の近傍に配設され、その移動
１．１をエンコーダ等により検出１ｉ）能なｄ］測輪で
ある。

第４図は走行１１（１の制御機構を示すブロック図であ
る。同図において１４は走１」経路作成部であって、設
定された始点と終点のｆｑ；γ？情報に基づき、始点か
ら終点に至る走１＋”　ｏｒ能な走ｉＩ絆路を）１成す
る杆路ノ１．成、１１５と、生成された経路から最短、
最適の経路を選び出す肝路選択部１６とで構成される。

１７は経路選択部１Ｇで選択された経路情報に基づき走
行車１の単１７時間ＩＩｊのサンプリング時における移
動１１標１む１？をその＋１を位時間間隔で算出する１
１標位：γ２算出部である。

！８は現在位置算出部であり、前記ガイドＴ・段検出器
、及び停止Ｉ：　（Ｏ’、　７２検出器９．　１０．Ｉ
＋からの検出データ、あるいは＋ｉｉｉ記駆動輪６，７
に設けられたｌｉｌ測輪６１．７１からの測定データ（
例えばエンコーダパルス）によって走行車の現在の位；
ｎを算出する。ここでＪ１測輪６１．７１は駆動輪６．
７が滑ったときでも＋Ｅｉｉに走行車１の現在位置を把
握できるように常１１．′Ｆ走行面に対して圧接されて
いる。１９はサンプリング時点での［１標ｉＡ算出部１
７からの情報と、現在位置算出部１８からの情報を比較
してＩＩ標位置の修正を行う１」標位置修正部、２０．
２１は曲記月標位置修正部１９からのデータに基づき駆
動輪６．７を走行車１が１１標位；γ？に近付くように
制御するための制９１ＩｔＪｔを比例積分法により算出
する制御量算出部、２２．２３はこの制御闇算出部の算
出結果に基づき、各駆動輪６．７を個別に駆動するドラ
イバである。さらに前記駆動輪６．７の駆動データはフ
ィードバックループ２’１．２５を介して制御量算、り
一部に帰還され制御！ＩＸ算出の位置データとなる。

以１−の構成を有する走行車ｌの制御方法について以上
に説明する。

［現在位；７２　′ｇ出出方法 止行１１（１の走行中の現在位；ｌ〜算出方法は、始点
、及び終点のガイド１段２，３Ｊｌを除く自律走行区間
と、ガイド１段２，３」−のガイド走行区間とで異なっ
ている。

■自律走行区１ｒｌの現在位置算出方法自律走行区間で
は、計測輪６１．７１のエンコーダパルスの変化晴をサ
ンプリング時間毎に計測し、現在の位置（Ｘ、、Ｙ、）
　　・姿勢れを次式で求める。

Ｘ、＝Ｘ、、＋ΔＬＣ（ｉｓ（θ、−１千八＃／へ）　
　　　　　−（式１）％式％（１２） ｅ、＝ｅ、、◆ΔＩ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　・・・（式３）ここで、ｎはサンプリング回数
、ＡＬ、ΔＩは夫々サンプリング時間毎の移動距離と姿
勢角度の変化１、ｔである。また、Ｘ、　Ｙの方向は第
２図に示した進行方向とそれに直行する方向である。

■ガイド走１１区間の現在位；γＣ算出法ガイド走行区
間はｎｉｊ記駆動輪６．７の前後の２つのガイドニー段
検出器９．１（ｌがともにガイド１段２、：ｌ：にある
ときの走行区間である。このガイド走？１区間では、ガ
イド手段検出器９，１０の検出ｆ１１【からθ０、Ｙ、
を次式で求める。

θ、−１　：ＩＩｆ−１（Ｓｆ−５ｂ）／Ｗ、ｌ　　　
　　　　　・・・（式／ｌ）Ｙｍ＝Ｓ（ｃｏｓθ、−（
Ｗｓ／２）ｓｉｎ＃　　　　　　　・−（式５）ここで
、Ｓ「は＋ｊｉｉ方のガイド手段検出器１００検出値、
ｓｂは抜力のガイド手段検出器９の検出ＧＡ、Ｗｓは前
後のガイド手段検出器９．１０間の間隔である。尚、Ｘ
、は前記式ｌにより求める。

［走４ｊ　＋ｌ　（Ｊ置袖１１法］ 第５図において、始点をノ、（準とした座標系［Ｘ。

Ｙｌで所定のサンプリング時における走ｉｊ−ト１１７
）現在ｆ◇：ｔ？を（Ｘ、。１．Ｙ、。１．θ、。、）
とし、この時点での１１標ｆ◇：ｌｔを（Ｘ、、１．　
Ｙ、、１．θ７．．）、次のサンプリング時の１１標（
：ｆ、　’Ｉｊを（Ｘ’　＋ｃｌ＋Ｙ’　＋ｃｌ＋θ＋
ｓｌ）とする。この時走ｊｊ車１の所定のサンプリング
時間での１１標（１／ｉに対するズレを次のサンプリン
グ時のＩＩ標位：＾゛情慴用いて次の様に算出する。

左右の駆動輪６．７の１１標移動距＠１．ｆｆｉ、１．
ｒは、走行車ｌの所定のサンプリング時の旧標ｆ装置に
対する進行方向の補ＩＩ：　ｉｌｔ、　Ｓ、及び１１１
１転方向の補ｆ　ｌ、ｊ　Ｒを用いて、次式によりＬＣ
ｌｌ、′ｒに補１１：される。

１、　’　ｔ＝　１．　ｔ＋Ｉ’ｌ　（Ｓ）十門（Ｒ）
　　　　　　　　　　　・　　（八６）１、’ｒ＝１．
ｒ十門（Ｓ）−１’１（Ｒ）　　　　　　　　　　　・
−、（式７）ここで、１″１は比例積分を表し、 Ｓ＝ｃ、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　・　（八８）１（−（φ−＾＃、ｅ
Ｉ　）ＸＶ＋ｅ＋／Ｖ、ａｊ”（θ＋ｃｌ−ξｏｓ）（
式９） （ｅｌ、φ、Δθ＋ｅｌ＋＃＋ｅｌ＋＃ｓｏｗは第５図
中に表示した通り） である。また、　Ｖ、、、／Ｖ、、、は火々所定のサン
プリング時の走行中１の移動速瓜と、最高速疫との比で
あり、低速時において回転方向の袖１１：をより少なく
するために設けられたｑ（である。

ところで、第６図に示すように！１回１１ののサンプリ
ング時における１１標位ニアｔ　ｒｅ　（ａ　（方向を
Ｘ軸］Ｊ自とする）に対して、現在イｑ：γ２ｎｏｗ、
がＹ軸方向に△Ｙだけ偏差があり、方向がθ、であるよ
うな場合、この時点での補＋Ｅ　１１１′ｐ　、はＹ軸
方向、θ方向共にｒｃ（、に近づくようにりえられる。

一方ｎ＋１１１ＣＩ１１の１１標位置ｒｅ（＊＋＋に対
しては現在ｈ”ｌ　ニア；、　ｔ＋　ｏ　ｗ　、　４か
らＹ軸方向に対しての偏差の補止１，１−と、θ方向の
補正量とが相反する向きに働くので、合成されだ補止量
は図中破線で示すように最適経路から外れる方向に働く
ことになってしまう。この結果走行車１は最適経路の目
標位置、向きに対して収束するのが遅れる。

このため本発明では、１１；１記式６．７のＩ）　Ｉ　
（Ｒ）。

１）ｌ（Ｓ）の式中の係数項を例えば第７図に示すよう
な線形のゲイン関数とし、現在位置と［１標位置のＹ軸
方向の偏差けが大きい範囲（例えばｆ２０ｍｍ以］−）
でＹ軸方向の補正！、ｔを重み付けして大きく取り、逆
にＹ軸方向の偏差量が小さく目標位置に近付くにつれて
回転（θ）方向の補正量を大きく取るようにしている。

このようにすることによって、現在位置から１置標位７
ｉに向かって常時ｊｉ！ｉ適経路から遠ざかることなく
、限りなく接近する経路を辿って、走行車ｌは最適経路
の１１標位置、向きに収束する。

而して、始点即ちガイド手段２の停■１−位置マーク４
から、終点即ちガイド手段３の停ｄ−（＆　ニアｉマー
ク５までの走行経路を走行する実際の走行時においては
、以上のような制御がなされる。

走１１杆路の始点近傍であって、ガイド手段２をガイド
手段検出器９．１（１によって検出できる部分の走行時
には、かかるガイド手段検出器９．１０の検出結果によ
って前記ガイド走行時の現在位置算出法により走行１ト
ｌの正確な現在位置を確認し、＋ｉｉｉ記位置補＋ｌユ
法によって予め設定された［１標位；ｎに近付くように
駆動輪６，７の移動験を制御しながら走１１する。

走行経路の中間付近であって、ガイド手段２゜３をガイ
ド手段検出器９．１０によって検出できない部分の走行
時には計測輪６’ｌ、　７１の検出結果によって、前記
自律走行区間の現在位置算出法により走行車１の正確な
現在位置を確認し、前記位１ｎ補正法によって予め設定
された１１標位置に近付くように駆動輪６．７の移動晴
を制御しながら走行する。この駆動輪６，７は夫々独立
駆動されているから、夫々の移動！ｉｔを適′Ｉ冒こ調
整することにより１ト１後左右あらゆる方向に走行させ
ることが−ｊ）能である。また前記位：ｎ補正法は一つ
先の１１標位置情慴を使って算出されているからＣＣＩ
）カメラ等で１１標を画像認識して、このデータに基づ
き走４ｊ軌道を＃ｖ：＋Ｉするものに比べて極めて１１
（＜処理できる。

走１ｊ経路の終点近傍であって、ガイド手段：（をガイ
ド手段検出器９．１（ｌによって検出できる部分まで走
１１小１が到達すると、１１ｊびガイド手段検出器９．
Ｉｎの検出４，１．果によって正確な現在（，７置、走
１ｊ速度を確認しながら走行することができるようにな
る。ガイド手段２．３の検出ができない走行Ｉ予路の中
間１・１近走１１時において、多少走１１経路から外れ
る様なことがあっても走行＋ｌｊ　ｌがガイド手段：３
まで到達すると、かかるガイド手段３を検出することに
より正確な位ｉｉ’ｊを確認して走行することができる
。そして、停止１位ニアを検出器１１が停ｄ：　ｉＵ：
ηマーク５を検出すると、かかる走行は終ｒ停止１−さ
れ、走行車１は次なる走行に備える。

（ト）発明の効果 本発明は以−１−の説明の如く、進行（Ｙ軸）方向の補
止１１１．と同転（θ）方向の補１０ａ、とに重み１・
１けをＩＪい、最適経路から遠くはなれた現在位：ｌ？
ではＹ軸方向の補正１−１を多１１にし、最適経路に近
付くにつれてθツノ向の補＋１１ｄを増加させるように
したから、走１１小を無理なく最適経路に対して迅速に
最も短い距離で近付けることができる効果が生まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）は夫々本発明走行−１１の異
なる最適正（ｉ経路を示す図、第２図は回走１’　ｌｌ
ｔのド面図、第；３図は同走行中の外観斜視図、第４図
は回走ｊＪ小の制御機構を示すブロック図、第５図は位
：′／シ補１１法の概念を示す図、第６図は補１１によ
ってＩＩ標位Ｍへ現在位：γｊから走行−１１が近づく
様ｆを示す図、第７図（ａ）（ｂ）は進行力］去及び回
転方向の１）■制御関数の係数項を罹成する関数の一実
施例を示す図である。 以−ドｒと１′１ ｌ　・走行車、 ２．３・・・ガイド丁−段、 ６．７・・・駆動輪、 ９．１０・・ガイド手段検出器、 １７・・［１標位置算出部、 ６１、７１・・・言１測輪、 ２４．２５・・・フィードバックループ。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２点間を結ぶ最適経路を算出し、この経路に沿っ
   て自律走行する走行車において、進行方向をＸ軸方向と
   する前記走行車の所定のサンプリング時の目標位置に対
   する現在位置のＹ軸方向のズレΔＹ、及び該走行車の回
   転方向のズレΔθを、ΔＹが大きい範囲ではΔθの補正
   量よりもΔＹの補正量を大きく取り、ΔＹが小さくなる
   につれてΔθの補正量を大きくしたことを特徴とする自
   動走行車。