JPH0479703A - 無人車の走行制御装置及び走行制御方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は工場、倉庫等の床面に埋設した誘導線、あるい
は床面に貼付された光学式反射テープ等のガイド線に沿
って誘導される無人車の走行制御装置及び走行制御方法
に関するものである。

［従来の技術］ 従来から、工場、倉庫等において無人で搬送作業を行う
ために、床面に埋設されて制御信号を発信する誘導線に
沿って走行する無人車が種々提案されている。例えば、
特公昭６０−５２０２８号公報に開示された無人車は一
対の駆動輪を備え、各駆動輪には前記誘導線の制御信号
を受信するアンテナが設けられ、同アンテナが各駆動輪
とともに揺動するようになっている。

そして、一方の駆動輪をＡ、他方の駆動輪をＢ、両部動
輪Ａ、Ｂの軸を通る線をＭとし、駆動輪Ａの駆動速度を
ＶＡ、線Ｍに対する駆動輪Ａのずれを制御角αとし、他
方の駆動輪をＢの駆動速度をＶＢ、線Ｍに対する駆動輪
Ａのずれを制御角βとし、一方の駆動輪Ａの駆動速度Ｖ
Ａを自由に制御可能とすると、他方の駆動輪Ｂの駆動速
度ＶＢを、ＶＢ−（ＣＯ８α／ＣＯ８β）・ｖＡ の関係式が満たされるように制御している。

前記無人車では、誘導線に沿ってカーブ走行する際、各
駆動輪Ａ、Ｈの制御角α、βが互いに異なるように一方
の駆動速度ＶＢ（又はＶＡ）を制御して、適正な走行を
行わせるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記従来技術においては、駆動輪Ｂの実際の
駆動速度を、制御角αと制御角βとの比によって決まる
理論値（駆動速度ＶＢ）となるように正確に制御するこ
とが困難である。そのため、例えば駆動輪Ａの駆動速度
ＶＡが駆動輪Ｂの駆動速度ＶＢよりも若干速い場合には
、駆動輪Ａを駆動する電動モータが駆動輪Ｂを押すよう
に作用し、反対に駆動輪Ｂを駆動する電動モータが駆動
輪Ａを引っ張るように作用する。その結果、無人車は必
要以上の力を出しながら走行してしまい、各駆動輪の電
動モータに過大な電流が流れることになる。従って、電
動モータの消費電流が増加し、その電動モータの温度が
上昇したり、バッテリの寿命が短くなったりするという
問題があった。

本発明は前述したような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、各電動モータに過大な電流が流れるの
を防止して、同駆動モータの消費電流を抑えることがで
きる無人車の走行制御装置及び走行制御方法を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために第１の発明は、複数の駆動輪
と、各駆動輪に対応し同駆動輪に駆動連結された駆動モ
ータと、各駆動輪の向きを変えることにより操舵する操
舵機構とを備えた無人車において、速度指令信号に基づ
いて前記駆動モータを制御し、前記駆動輪を所定の速度
で回転させる速度制御手段と、前記各駆動モータの出力
トルクを調整するトルク調整手段と、前記駆動モータの
出力トルクを検出するトルク検出手段と、前記速度制御
手段による速度制御中において、前記トルク検出手段に
て検出される前記各駆動モータの出力トルクを一致させ
るべく、前記トルク調整手段を制御するトルク制御手段
とを備えた無人車の走行制御装置をその要旨とするもの
である。

また第２の発明は、複数の駆動輪を、各駆動輪に対応す
る駆動モータにて駆動するとともに、同駆動輪の向きを
操舵機構にて変えて操舵するようにした無人車の走行制
御方法において、速度指令信号に基づき前記駆動モータ
を速度制御して各駆動輪を所定の速度で回転させるとと
もに、各駆動モータの出力トルクをトルク検出手段で検
出し、各駆動輪の回転中には、前記トルク検出手段にて
検出される各駆動モータの出力トルクに基づき、トルク
調整手段を制御し前記各駆動モータの出力トルクを一致
させて走行させるようにした無人車の走行制御方法をそ
の要旨とする。

［作用］ 速度制御手段は速度指令信号に基づいて駆動モータを制
御し、駆動輪を所定の速度で回転させる。

このとき前記駆動モータの出力トルクはトルク検出手段
によって検出される。そして、前記速度制御手段による
速度制御中には、前記トルク検出手段にて検出される前
記各駆動モータの出力トルクが一致するように、トルク
制御手段がトルク調整手段を制御する。

そして、カーブ走行時においては、各駆動モータの出力
トルクが一致し、両部動輪には均等なカが働くことにな
る。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面に従って説明
する。

第１図は無人車ｌを下方から見た図であり、この無人車
１の機台２は移載装置３を囲むようにコ字状に形成され
ている。機台２の底面には、円板状をなす第１及び第２
の舵取り板４，５が互いに離間した状態で回転自在に取
付けられ、各舵取り板４，５は第１及び第２のステアリ
ングモータ６゜７によりそれぞれ独立に回転駆動される
。

各舵取り板４，５には第１及び第２の駆動輪８゜９がそ
れぞれ支持されるとともに、それらの各駆動輪８，９に
対応して第１及び第２の駆動モータ１０．１１が駆動連
結されている。そして、前記各駆動輪８，９は、対応す
る駆動モータ１０，１１によりそれぞれ独立に正逆回転
されるようになっている。従って、前記各舵取り板４，
５が回転され、各駆動輪８，９が正逆回転されることに
より、無人車１は全方向へ走行することができる。

前記各駆動モータ１０，１１は第１及び第２の電流検出
センサ１７，１８を内蔵しており、同駆動モータ１０，
１１に流れる電流を検出する。また、各駆動モータ１０
，１１には第１及び第２の速度検出センサ１．２．１３
がそれぞれ設けられており、同駆動モータ１０．１１の
回転速度を検出する。

前記各舵取り板４，５において各駆動輪８，９の周囲に
は、複数個（本実施例では各４個）の第１のピックアッ
プコイル１４ａ〜１４ｄ及び第２のピックアップコイル
１５ａ〜１５ｄが取付けられており、これらは前記舵取
り板４，５と一体となって回転する。前記ピックアップ
コイル１４ａ〜１４ｄ、１５ａ〜１５ｄは、走行路面上
に埋設した誘導線りに沿って無人車ｌを走行させるため
に、同誘導線りに流れる高周波電流を検知する。

なお、機台２底面のほぼ中央部分にはキャスター輪１６
が回転自在に支持されている。

次に、上記のように構成された無人車ｌに搭載された走
行制御のための制御装置の電気的構成を第２図に基づい
て説明する。この制御装置は、前記第１及び第２の駆動
輪８，９の向きを制御するための第１及び第２のステア
リングコントローラ１９．２０と、各駆動輪８，９の回
転速度を制御するための速度コントローラ２１と、両ス
テアリングコントローラ１９．２０及び速度コントロー
ラ２１を統括的に制御するコンピュータ２２とを備えて
いる。

第１のステアリングコントローラ１９は、前記第１のピ
ッ・クアップコイル１４ａ＝１４ｄからの検出信号を入
力し、同信号に基づいて無人車ｌと誘導線りとの位置関
係を割り出し、第１の駆動輪８の向きが同誘導線りに沿
って無人車ｌが走行するに最適な角度となるように、第
１のステアリングモータ６を回動制御して第１の舵取り
板４を回動させる。同様に、第２のステアリングコント
ローラ２０は前記第２のピック、アップコイル１５ａ〜
１５ｄからの検出信号を入力し、同信号に基づいて無人
車ｌと誘導線りとの位置関係を割り出し、第２の駆動輪
９の向きが同誘導線りに沿って無人車１が走行するに最
適な角度となるように、第２のステアリングモータ７を
回動制御して第２の舵取り板５を回動させる。

速度コントローラ２１は、前記コンピュータ２２からの
速度指令信号を入力する。また、速度コントローラ２１
は第１の駆動モータ１０の回転速度を検出する第１の速
度検出センサ１２からの速度信号ｖ１又は第２の駆動モ
ータ１１の回転速度を検出する第２の速度検出センサ１
３からの速度信号Ｖ２を入力する。さらに、速度コント
ローラ２１は、前記第１の駆動モータ１０に流れる電流
の大きさを検出する第１の電流検出センサ１７、第２の
駆動モータ１１に流れる電流の大きさを検出する第２の
電流検出センサ１８からの検出信号を入力する。そして
、速度コントローラ２１はこれらの速度指令信号及び検
出信号に基づき第１及び第２の駆動モータ１０，１１を
駆動制御するようになっている。

第３図は速度コントローラ２１の内部構成を示す図であ
り、この速度コントローラ２１は速度基準発生器２３、
速度制御回路２４、第１及び第２の電流制御回路２５，
２６、第１及び第２のパルス幅変調器２７．２８、及び
トルク制御回路２９を備えている。速度基準発生器２３
はコンピュータ２２からの速度指令信号に基づき、第１
の駆動モータ１０又は第２の駆動モータ１１の回転速度
を指令する速度基準信号Ｖ、６．を速度制御回路２４に
出力する。

ここで、第１の駆動輪８が前輪となり、第２の駆動輪９
が後輪となって無人車１が第１図中左方へ走行する場合
、速度制御回路２４は前記速度基準発生器２３からの速
度基準信号Ｖ、。、と第１の速度検出センサ１２からの
速度信号Ｖ１とを入力して両者の差（Ｖ、、ｔ　　Ｖ＋
）を求め、その差と定数Ｃとの積を電流基準信号１　ｒ
ｅｆとして第１の電流制御回路２５に出力する。このと
きには、速度制御回路２４は電流基準信号ｉ、６．を第
２の電流制御回路２６に出力しない。

第１の電流制御回路２５は、前記電流基準信号１　ｔｅ
ｌとトルク制御回路２９からのトルク制御信号ｉｂ＋と
を入力して両者の差（１ｒ＋＋Ｉ　　　１　ｈｌ）を求
め、その差と定数Ｇとの積を電流指令信号１１として第
１のパルス幅変調器２７に出力する。第１のパルス幅変
調器２７は電流指令信号１１に基づき第１の駆動モータ
１０を駆動制御するための駆動電圧信号ｅ１を第１の駆
動モータ１０に出力する。

第１の速度検出センサ１２は、第１の駆動モータ１０の
速度信号■１を検出して前記速度制御回路２４に出力す
る。また、第１の電流検出センサ１７は第１の駆動モー
タ１０に流れる電流を検出して、電流負帰還信号１ｍｌ
としてトルク制御回路２９に出力する。

一方、第２の電流制御回路２６はトルク制御回路２９か
らのトルク制御信号ｉｈ２を入力して、この信号と定数
Ｇとの積を電流指令信号１２として第２のパルス幅変調
器２８に出力する。第２のパルス幅変調器２８は電流指
令信号ｊ２に基づき第２の駆動モータ１１を駆動制御す
るための駆動電圧信号ｅ２を第２の駆動モータ１１に出
力する。

第２の電流検出センサ１８は第２の駆動モータ１１に流
れる電流を検出して、電流負帰還信号ｉ□２としてトル
ク制御回路２９に出力する。

トルク制御回路２９は第１の電流検出センサ１７からの
電流負帰還信号１ｅ＋１と、第２の電流検出センサ１８
からの電流負帰還信号ｉ□２とを入力して両者の差（ｌ
　ｍ１１　１　ｍ２）を求める。そして、トルク制御回
路２９は、その差と−Ｔ　（Ｔはトルク制御のゲイン）
との積１ｈＩ（＝−丁（ｉ４□−１ｆｆｉ２））をトル
ク制御信号として前記第１の電流制御回路２５に出力す
るとともに、前記差とＴとの積１ｈ２（＝　Ｔ　（ｉ　
−＋−１，ｚ）　）をトルク制御信号として第２の電流
制御回路２６に出力する。

前記とは反対に、第２の駆動輪９が前輪となり、第１の
駆動輪８が後輪となって無人車１が第１図中右方へ走行
する場合、速度制御回路２４は速度基準信号Ｖ　ｒ　ｓ
　ｒと速度信号Ｖ２とから電流基準信号１　ｒｅｆを求
め第２の電流制御回路２６に出力する。この電流基準信
号１　ｔｅｌは第１の電流制御回路２５には出力されな
い。

第２の電流制御回路２６は、前記電流基準信号１７゜、
とトルク制御信号ｊｈ２との差を求め、電流指令信号１
２を第２のパルス幅変調器２８に出力する。第２のパル
ス幅変調器２８は電流指令信号１２に基づき駆動電圧信
号ｅ２を第２の駆動モータ１１に出力する。第２の速度
検出センサ１３は、第２の駆動モータ１１の速度信号Ｖ
２を検出して前記速度制御回路２４に出力する。また、
第２の電流検出センサ１８は第２の駆動モータ１１の電
流を検出し、電流負帰還信号ｉ。２としてトルク制御回
路２９に出力する。

一方、第１の電流制御回路２５はトルク制御回路２９か
らのトルク制御信号ｉｈ＋を入力して、この信号と定数
Ｇとの積を電流指令信号ｉ、として第１のパルス幅変調
器２７に出力する。第１のパルス幅変調器２７は電流指
令信号１１に基づき駆動電圧信号ｅ１を第１の駆動モー
タｌＯに出力する。第１の電流検出センサ１７は第１の
駆動モータ１０に流れる電流を検出して、電流負帰還信
号１ｍｌとしてトルク制御回路２９に出力する。

トルク制御回路２９は電流負帰還信号ｉ。２と電流負帰
還信号１ｔ＋１との差を求め、その差と−Ｔとの積１ｈ
２（＝　　Ｔ　（１ｍ２　ｔ−＋））をトルク制御信号
として前記第２の電流制御回路２６に出力するとともに
、前記差とＴとの積ｉｂ＋　（＝Ｔ　（ｉ＋ｎ２−ｉｌ
））をトルク制御信号として第１の電流制御回路２５に
出力する。

次に、上記のように構成された走行制御装置の作用を説
明する。゛この際、第１図において左方に無人車ｌが走
行する場合（第１の駆動輪８が前輪となり、第２の駆動
輪９が後輪となる場合）について説明する。

第１図に示すように、誘導線りによって形成される直線
から左にカーブする走行路を走行する際、第１及び第２
のステアリングコントローラ１９゜２０は第１及び第２
のピックアップコイル１４ａ〜１４ｄ、１５ａ〜１５ｄ
からの検出信号に基づいて走行方向、すなわち誘導線り
に沿って走行するのに最適な駆動輪（舵取り板）の操舵
角を割り出し、第１及び第２のステアリングモータ６．
７を駆動させて第１及び第２の駆動輪８，９をその操舵
角に制御する。

また、第３図において、コンピュータ２２からの速度指
令信号が速度コントローラ２１内の速度基準発生器２３
に入力されると、この速度基準発生器２３は速度制御回
路２４に速度基準信号Ｖ　ｒ　ｅ　１を出力する。この
速度基準信号Ｖ　ｒ　ｅ　ｆと、第１の速度検出センサ
１２からの速度信号■１とに基づき速度制御回路２４は
、電流基準信号ｉ、、１−Ｃ（Ｖ、、、−Ｖ、）を算出
し、この信号を第１の電流制御回路２５に出力する。第
１の電流制御回路２５は、前記電流基準信号ｉ、。、と
トルク制御回路２９からのトルク制御信号１ｈ＋とに基
づき、電流指令信号ｉ、＝Ｇ・（１ｒａｔ　　　１　ｈ
ｔ）を算出し、この信号を第１のパルス幅変調器２７に
出力する。この電流指令信号１１は第１のパルス幅変調
器２７で駆動電圧信号ｅ１に変換され、第１の駆動モー
タ１０に出力される。この電圧印加により第１の駆動モ
ータｌＯが駆動されて、第１の駆動輪８が回転する。

第１の駆動モータ１０のその時の回転速度は第１の速度
検出センサ１２によって検出され、その速度信号Ｖ１が
前記速度制御回路２４に出力される。従って、第１の駆
動モータ１０の回転速度はコンピュータ２２からの速度
指令値に一致するように制御される。

このときには、前記第１の駆動モータ１０に流れる電流
が第１の電流検出センサ１７によって検出され、電流負
帰還信号１１がトルク制御回路２９に出力されるととも
に、第２の駆動モータ１１に流れる電流が第２の電流検
出センサ１８によって検出され、電流負帰還信号１ｗ＋
２がトルク制御回路２９に出力される。そして、これら
の電流負帰還信号１　ｍｌ＋　　１　ｍ２に基づきトル
ク制御回路２９から、トルク制御信号ｉ　ｂ１＝　　Ｔ
　（ｉｍｔ　　１ｍ２）が前記第１の電流制御回路２５
へ出力されるとともに、トルク制御信号ｉ　ｈｔ＝Ｔ　
（ｉｍｔ　　ｉ　ｍｓ）が第２の電流制御回路２６に出
力される。

この第２の電流制御回路２６は、前記トルク制御信号１
ｂ２に基づく電流指令信号１２を第２のパルス幅変調器
２８に出力する。第２のパルス幅変調器２８は電流指令
信号１２に基づき駆動電圧信号ｅ２を第２の駆動モータ
１１に出力する。この電圧印加により第２の駆動モータ
１１が駆動されて、第２の駆動輪９が回転する。そして
、この第２の駆動モータ１１に流れる電流は第２の電流
検出センサ１８によって検出され、電流負帰還信号１ｍ
２がトルク制御回路２９に出力される。このようにして
、第１及び第２の駆動モータ１０，１１は、自身に流れ
る電流が互いに一致するように制御され、換言すると、
両駆動モータ１０．１１の出力トルクを一致させること
ができる。

すなわち、一般にモータのトルクＴは、Ｔ　”　Ｋ　ｏ
　　・Φ・Ｉ。

（ＫＯは定数、Φは磁束、Ｉｏは電機子電流）で表され
、同トルクＴは電機子電流Ｉ。に比例する。このことか
ら、第１及び第２の駆動モータ１０．１１に流れる電流
を一致させることにより、駆動モータ１０，１１の出力
トルクを一致させることができる。

なお、これまでの作用説明においては、第１図中左方に
無人車１が走行する場合について説明したか、第１図中
右方に無人車１か走行する場合は、第２の電流制御回路
２６から電流指令信号１２か出力され、さらに第２のパ
ルス幅変調器２８を介して第２の駆動モータ１１か駆動
される。そして、第２の速度検出センサ１３の検出値が
速度制御回路２４にフィードバックされるとともに、第
２の電流検出センサ１８により電流が検出されてトルク
制御回路２９に出力される。この際、第１の駆動モータ
１０の電流が第１の電流検出センサ１７に検出され、ト
ルク制御回路２９に出力されるようになっている。

このように、本実施例の無人車１の走行制御装置は、コ
ンピュータ２２からの速度指令信号に基づいて第１の駆
動モータ１０を速度制御し、第１の駆動輪８を所定の速
度で回転させる速度制御回路（速度制御手段）２４と、
第１及び第２の駆動モータ１０，１１の出力トルクに応
じて変化するモータ電流が互いに一致するように調整す
る第１及び第２の電流制御回路（トルク調整手段）２５
゜２６と、前記両駆動モータ１０，１１の出力トルクに
応じて変化する電流の大きさを検出する第１及び第２の
電流検出センサ（トルク検出手段）１７．１８と、前記
速度制御回路２４による速度制御中において、前記第１
及び第２の電流検出センサ１７，１８にて検出される前
記各駆動モータ１０．１１の出力トルクを一致させるべ
く、前記第１及び第２の電流制御回路２５．２６を制御
するトルク制御回路（トルク制御手段）２９とを備え、
第１の駆動モータ１０に発生した出力トルクを第２の駆
動モータ１１にも発生させて走行制御を行うようにした
。

このため、各駆動輪の速度を正確に制御することが困難
である従来技術とは異なり、本実施例では、たとえ第１
の駆動輪８の速度信号Ｖ１と第２の駆動輪９の速度信号
Ｖ２とが異なっていても、第１の駆動モータ１０の出力
トルクと第２の駆動モータ１１の出力トルクとが同じで
あるので、両駆動モータ１０，１１が押したり引いたり
するように作用しない。その結果、無人車１は必要以上
の力を出しながら走行することがなく、各駆動輪８．９
の駆動モータ１０，１１に過大な電流か流れることを防
止できる。従って各駆動モータ１０゜１１の消費電流は
従来技術よりも少なくてすみ、各駆動モータ１０，１１
の温度が上昇したり、バッテリの寿命が短くなったりす
るのを未然に防止することが可能となる。

なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるものでは
なく、例えば以下のように発明の趣旨から逸脱しない範
囲で任意に変更してもよい。

（１）前記実施例では高周波電流を流した誘導線りを用
いた電磁誘導方式の無人車に具体化したが、これを光学
誘導方式、磁気誘導方式等、その他の誘導方式の無人車
に適用してもよい。

（２）駆動輪及び駆動モータの数を３個以上に変更して
もよい。

（３）トルク制御回路２９は一方の電流制御回路２５．
２６にのみトルク制御信号１　）ｌＩ＋　　ｌ　ｈ２を
出力するようにしてもよい。すなわち、第１図において
左方へ無人車１が走行する場合には、トルク制御回路２
９から第２の電流制御回路２６にのみトルク制御信号ｉ
ｈｚを出力し、反対に、右方へ無人車１が走行する場合
には、トルク制御回路２９から第１の電流制御回路２５
にのみトルク制御信号ｉｂ＋を出力するようにしてもよ
い。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の無人車の走行制御装置及
び走行制御方法によれば、カーブ走行時に各駆動モータ
の出力トルクを一致させ、各駆動輪に均等な力を働かせ
ることにより、各駆動モータに過大な電流が流れるのを
防止して、同駆動モータの消費電流を抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を具体化した一実施例を示し、第１図は無
人車を下方から見た図、第２図は無人車に搭載された走
行制御のための制御装置の電気的構成を示す図、第３図
は速度コントローラの内部構成を示す図である。 図中、１は無人車、４は操舵機構の一部を構成する第１
の舵取り板、５は操舵機構の一部を構成する第２の舵取
り板、６は操舵機構の一部を構成する第１のステアリン
グモータ、７は操舵機構の一部を構成する第２のステア
リングモータ、８は第１の駆動輪、９は第２の駆動輪、
１０は第１の駆動モータ、１１は第２の駆動モータ、１
７はトルク検出手段の一部を構成する第１の電流検出セ
ンサ、１８はトルク検出手段の一部を構成する第２の電
流検出センサ、２４は速度制御手段としての速度制御回
路、２５はトルク調整手段の一部を構成する第１の電流
制御回路、２６はトルク調整手段の一部を構成する第２
の電流制御回路、２９はトルク制御手段としてのトルク
制御回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の駆動輪と、各駆動輪に対応し同駆動輪に駆動
   連結された駆動モータと、各駆動輪の向きを変えること
   により操舵する操舵機構とを備えた無人車において、 速度指令信号に基づいて前記駆動モータを制御し、前記
   駆動輪を所定の速度で回転させる速度制御手段と、 前記各駆動モータの出力トルクを調整するトルク調整手
   段と、 前記駆動モータの出力トルクを検出するトルク検出手段
   と、 前記速度制御手段による速度制御中において、前記トル
   ク検出手段にて検出される前記各駆動モータの出力トル
   クを一致させるべく、前記トルク調整手段を制御するト
   ルク制御手段と を備えた無人車の走行制御装置。 ２、複数の駆動輪を、各駆動輪に対応する駆動モータに
   て駆動するとともに、同駆動輪の向きを操舵機構にて変
   えて操舵するようにした無人車の走行制御方法において
   、 速度指令信号に基づき前記駆動モータを速度制御して各
   駆動輪を所定の速度で回転させるとともに、各駆動モー
   タの出力トルクをトルク検出手段で検出し、各駆動輪の
   回転中には、前記トルク検出手段にて検出される各駆動
   モータの出力トルクに基づき、トルク調整手段を制御し
   前記各駆動モータの出力トルクを一致させて走行させる
   ようにした無人車の走行制御方法。