JPH0510160U - 無人車の操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】操舵輪の操舵角を正確に検出できるとともに、
操舵輪を指定する操舵角に確実に操舵して無人車の走行
精度及び停止精度等の向上を図ることを目的とする。 【構成】フォークリフト２の減速機構と操舵輪５との間
に設けられた第２のステアリングセンサ３４によって操
舵輪５の実操舵角が検出され、ステアリングモータ１２
に連結された第１のステアリングセンサ１７によってス
テアリングモータ１２の回動量が検出される。そして、
コントローラによって後輪５の操舵角が指令されるとと
もに実操舵角と指令操舵角との差角が演算される。ま
た、コントローラによって前記差角に基づくステアリン
グモータ１２の回動量が演算され、その回動量でステア
リング１２が回動されるように構成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は例えば無人フォークリフト等に備えられた無人車の操舵制御装置に関 するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、例えば無人フォークリフトの操舵制御装置としては、車体の進行方向を 変える操舵輪に減速機構を介して連結されたステアリングモータの回動量を、同 ステアリングモータの回動軸に連結されたロータリエンコーダによって検出し、 その検出信号（フィードバック信号）に基づいて予め用意されたステアリングモ ータの回動量に対する操舵角のデータからそのときの操舵角を割り出し、コント ローラが操舵輪の操舵角を制御するように構成したものが知られている。

【０００３】 また、上記と違うタイプの無人フォークリフトの操舵制御装置としては、ロー タリエンコーダをステアリングモータと操舵輪との間に配設された減速機構の最 終段に連結し、その検出信号（フィードバック信号）に基づいてコントローラが 予め用意された検出信号の各値に対する操舵角のデータからそのときの操舵角を 割り出し、操舵輪の操舵角を制御するように構成したものが知られている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前者、即ちステアリングモータの回動軸にロータリエンコーダ を連結したタイプの操舵制御装置は、ロータリエンコーダによってステアリング モータの回動量は正確に検出可能であるが、減速機構の歯車のバックラッシュや チェーンの緩み等を要因とする操舵輪の操舵角の誤差は検出不可能であり、その 操舵角の誤差によって無人フォークリフトの走行精度及び停止精度等が悪化する という問題点があった。

【０００５】 また、後者、即ち減速機構の最終段にロータリエンコーダを連結したタイプの 操舵制御装置は、ステアリングモータの回転量を減速機構を介して検出するため 、ロータリエンコーダがコントローラに出力する検出信号の１パルス当たりのス テアリングモータの回動制御量が先のタイプよりもはるかに多く必要となる。従 って、ステアリングモータの回動制御がラフになり、最終的に微細な操舵制御す ることができない。

【０００６】 本考案は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は操舵 輪の操舵角を正確に検出できるとともに、操舵輪を指定する操舵角に確実に操舵 して無人車の走行精度及び停止精度等の向上を図ることができる無人車の操舵制 御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案では上記目的を達成するために、操舵輪を減速機構を介してステアリン グモータの回転に基づいて操舵制御する無人車の操舵制御装置において、前記減 速機構と操舵輪との間に設けられ、前記操舵輪の操舵角を検出する操舵角検出手 段と、前記ステアリングモータに設けられ同モータの回動量を検出するモータ回 動量検出手段と、前記操舵輪の操舵角を指令する操舵角指令手段と、前記操舵角 検出手段からの実操舵角と操舵角指令手段からの指令操舵角との偏差を演算し、 その偏差に基づくステアリングモータの回動量を演算する回動量演算手段と、前 記回動量演算手段の演算結果と前記モータ回動量検出手段とに基づいて前記ステ アリングモータを駆動制御して前記操舵輪を前記指令操舵角にするモータ駆動手 段とからなる操舵制御装置をその要旨とする。

【０００８】

【作用】

従って、本考案によれば、無人車の減速機構と操舵輪との間に設けられた操舵 角検出手段によって操舵輪の操舵角が検出され、ステアリングモータに設けられ たモータ回〓〓〓〓ータの回動量が検出される。そして、操舵角指令手段によっ て前記操舵輪の操舵角が指令され、回動量演算手段によって前記操舵角検出手段 からの実操舵角と操舵角指令手段からの指令操舵角との偏差が演算される。

【０００９】 さらに、その後前記回動量演算手段によって前記操舵角検出手段からの実操舵 角と操舵角指令手段からの指令操舵角との偏差に基づくステアリングモータの回 動量が演算される。続いて、モータ駆動手段によって前記回動量演算手段の演算 結果と前記モータ回動量検出手段によって検出されたステアリングモータの回動 量とに基づいて前記モータが駆動制御された後、前記操舵輪が前記指令操舵角に 駆動制御される。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案を無人フォークリフトに具体化した一実施例を図１〜３に基づい て説明する。

【００１１】 図２に示すように、路面上には電磁誘導線１が敷設され、無人車としての無人 フォークリフト２の走行経路が形成されている。また、前記電磁誘導線１上の所 定位置には、前記無人フォークリフト２へ運行情報を指示するマークプレート３ が配置され、同マークプレート３の運行情報を無人フォークリフト２は、公知の 方法で読み取るようになっている。

【００１２】 前記無人フォークリフト２は操舵輪及び駆動輪を兼用する操舵輪としての後輪 ５の回転及びこれに追従する一対の前輪６の正逆回転に従って前後進するように なっている。そして、フォークリフト２の前進走行時には、両フォーク７，８間 においてアーム９上に設けた前進用ピックアップコイル１０が、また、後進時に はボディ中央底面に配設した後進用ピックアップコイル１１が前記路面に敷設し た電磁誘導線１を検出するようになっている。

【００１３】 また、フォークリフト２のボディ内には、前記後輪５の操舵駆動及び回転駆動 を行うステアリングモータ１２及び走行用モータ１３と、これらの制御を行う操 舵角指令手段、回動量演算手段及びモータ駆動手段としてのコントローラ１４が 配設されている。なお、フォークリフト２のボディ下面には、前記電磁誘導線１ 上に配置されたマークプレート３を検知するためのマークプレートセンサ１５が 取着されている。

【００１４】 図１に示すように、前記ステアリングモータ１２はボディの水平フレーム１６ に立設され、ステアリングモータ１２の上部から突出した回転軸（図示せず）に は回動量検出手段としてのロータリエンコーダよりなる第１のステアリングセン サ１７が連結されている。前記ステアリングモータ１２の回動は、前記水平フレ ーム１６の下面に連結固定されたケース１８内の減速機構（図示せず）を介して 、同ケース１８下方に突出する出力軸１９に伝達されるようになっている。

【００１５】 また、このステアリングモータ１２の右側には、前記走行用モータ１３がモー タ固定ブラケット２０上面に取付固定されている。また、同モータ固定ブラケッ ト２０の下面には同ブラケット２０に対して回動可能にギアキャリア２１が配設 され、同ギアキャリア２１の上面には従動歯車２２が固着されている。

【００１６】 そして、前記走行用モータ１３の出力軸（図示せず）がモータ固定ブラケット ２０を介して前記ギアキャリア２１内に突出し、同キャリア２１内に設けた歯車 機構（図示せず）が走行用モータ１３によって回転されるようになっている。さ らに、この歯車機構からギアキャリア２１外に突出する出力軸２４が前記後輪５ に連結されており、走行用モータ１３の回転と連動して後輪５が回転駆動される ようになっている。

【００１７】 前記モータ固定ブラケット２０のステアリングモータ１２側には、略コ字状の 取付部２５が形成されている。そして、同取付部２５の上下両壁２６，２７間に ベアリング２８を介して配置した回動バー２９の上部周面上に駆動歯車３０が固 着され、同駆動歯車３０が前記ギアキャリア２１の従動歯車２２に噛合している 。

【００１８】 また、前記モータ固定ブラケット２０の取付部２５の下壁２７から突出する回 動バー２９の下端小径部３１ａと、前記ケース１８から突出する出力軸１９とが チェーンスプロケット３２によって連結されている。そして、前記ステアリング モータ１２の回動がチェーンスプロケット３２を介して回動バー２９に伝達され 、さらには同回動バー２９の駆動歯車３０から従動歯車２２を経てギアキャリア ２１に伝わり、最終的に出力軸１９を介して後輪５の操舵角が制御されるように なっている。

【００１９】 そして、前記モータ固定ブラケット２０の上面から取付部２５の上方に延設し た延伸片３３には、回動バー２９の絶対位置に応じた信号を出力するアブソリュ ートエンコーダよりなる操舵角検出手段としての第２のステアリングセンサ３４ が取付固定され、前記取付部２５の上壁２６から上方に突出する回動バー２９の 上端小径部３１ｂと連結されている。即ち、この第２のステアリングセンサ３４ によって後輪５のそのときどきの実操舵角Ｘが検出されるようになっている。

【００２０】 次に、上記のように構成した無人フォークリフト２の電気的構成を図３のブロ ック図に基づいて説明する。 前記ボディに配設されたコントローラ１４は、中央処理装置（以下ＣＰＵとい う）３６、制御プログラムを予め記憶したＲＯＭ３７、前記ＣＰＵ３６の演算結 果等を一時記憶するＲＡＭ３８、パルス発生ボード３９及びサーボボード４０、 さらにモータ駆動部４１ａ，ｂとから構成されており、前記ＣＰＵ３６はＲＯＭ ３７に記憶されている制御プログラムに従って無人フォークリフト２の走行処理 動作及び荷役処理動作を実行するようになっている。

【００２１】 前記ＣＰＵ３６の入力側には前進用ピックアップコイル１０及び後進用ピック アップコイル１１が接続され、両ピックアップコイル１０，１１からの検出信号 に基づいてステアリングモータ１２を駆動制御するようになっている。また、Ｃ ＰＵ３６にはマークプレートセンサ１５が接続され、同マークプレートセンサ１ ５はマークプレート３を検出した場合、ＣＰＵ３６にその旨の信号を出力するよ うになっている。さらに、ＣＰＵ３６には第２のステアリングセンサ３４が接続 され、同第２のステアリングセンサ３４は前記後輪５のそのときどきの絶対位置 （実操舵角）Ｘを検出し、その検出値をＣＰＵ３６に出力するようになっている 。

【００２２】 前記第２のステアリングセンサ３４がＣＰＵ３６に出力する実操舵角Ｘは、フ ォークリフト２が直進状態、即ち後輪５が時計方向及び反時計方向ともに回動さ れていない場合には９０°（基準位置）、そして、例えば後輪５が基準位置から 時計方向へ９０°回動した場合には０°、また、後輪５が基準位置から反時計方 向へ９０°回動した場合には、１８０°となっている。

【００２３】 一方、ＣＰＵ３６の出力側にはモータ駆動部４１ａを介して走行用モータ１３ が接続され、前記モータ駆動部４１ａはＣＰＵ３６からの駆動制御信号に基づい て前記走行用モータ１３を駆動するようになっている。また、ＣＰＵ３６の出力 側にはパルス発生ボード３９が接続され、ＣＰＵ３６は前記パルス発生ボード３ ９に後述する回動データＰ0 を出力するようになっている。

【００２４】 前記パルス発生ボード３９にはサーボボード４０が接続され、パルス発生ボー ド３９は前記回動データＰ0 に基づいて後述する駆動制御パルス数Ｐ01を前記サ ーボボード４０へ出力するようになっている。同サーボボード４０にはモータ駆 動部４１ｂが接続され、サーボボード４０は駆動制御パルス数Ｐ01に基づいてモ ータ駆動部４１ｂへステアリングモータ１２を駆動させるための駆動パルス信号 を出力するようになっている。また、前記第１のステアリングセンサ１７はステ アリングモータ１２の回動量に対するパルス信号Ｐ1 を前記サーボボード４０に 出力するようになっている。

【００２５】 そして、ＣＰＵ３６は前記マークプレートセンサ１５からマークプレート３を 検出した旨の信号を入力した場合、その運行情報を割り出し、その運行情報が例 えば、フォークリフトを停止させてスピンターンを行わせるものであった場合、 走行用モータ１３を停止させるとともに、前記第２のステアリングセンサ３４か ら出力されるそのときの後輪５の実操舵角Ｘを入力し、その実操舵角Ｘと前記Ｒ ＯＭ３７に予め記憶されたスピンターンのための指令操舵角としての指定操舵角 Ｙとの偏差としての差角Ｚ（＝実操舵角Ｘ−指定操舵角Ｙ）を演算するようにな っている。

【００２６】 なお、本実施例では前記ＲＯＭ３７に予め記憶された指定操舵角Ｙは、無人フ ォークリフト２にスピンターンをさせるべく０°に設定されている。 そして、ＣＰＵ３６は前記差角Ｚを演算した後、その差角Ｚを予め設定された 差角Ｚに対応するステアリングモータ１２の回動量の回動データＰ0 に変換し、 前記パルス発生ボード３９へ出力するようになっている。同パルス発生ボード３ ９はＣＰＵ３６から回動データＰ0 を入力すると、その回動データＰ0 に対応す るステアリングモータ１２を駆動するための駆動制御パルス数Ｐ01を発生してサ ーボボード４０へ出力するようになっている。

【００２７】 そして、同サーボボード４０は前記パルス発生ボード３９から駆動制御パルス 数Ｐ01を入力した場合、モータ駆動部４１ｂへ駆動パルス信号を出力して前記ス テアリングモータ１２を駆動させるとともに、第１のステアリングセンサ１７か らステアリングモータ１２の回動量に相当するパルス信号Ｐ1 とを入力し、前記 パルス発生ボード３９からの駆動制御パルス数Ｐ01と第１のステアリングセンサ １７からのパルス信号Ｐ1 とを比較するようになっている。

【００２８】 そして、前記サーボボード４０はパルス発生ボード３９からの駆動制御パルス 数Ｐ01と第１のステアリングセンサ１７からのパルス信号Ｐ1 とが一致、即ちス テアリングモータ１２が前記差角Ｚに対応する角度（回動データに基づく角度） まで回動した場合、モータ駆動部４１ｂへの駆動パルス信号の出力を停止してス テアリングモータ１２の駆動を停止するようになっている。

【００２９】 そして、ＣＰＵ３６は前記第２のステアリングセンサ３４から後輪の実操舵角 Ｘを入力し、再度実操舵角Ｘと指令操舵角Ｙとの差角Ｚを演算し、その差角Ｚが ０°になったかを確認するようになっている。つまり、ＣＰＵ３６はステアリン グモータ１２が差角Ｚに対応する角度まで回動された後、後輪５が指令操舵角Ｙ まで操舵されたか確認するようになっている。

【００３０】 さて、続いて上記の構成を有する無人フォークリフト２の作用について説明す る。 まず、無人フォークリフト２が電磁誘導線１に沿って通常走行を開始すると、 ＣＰＵ３６はマークプレートセンサ１５がマークプレート３を検出したか否かを 判別し、マークプレートセンサ１５がマークプレート３を検出したと判断した場 合には、フォークリフト２を通常走行から低速走行に切換走行させるとともに、 第２のステアリングセンサ３４からそのときの後輪５の実操舵角Ｘを入力する。

【００３１】 そして、ＣＰＵ３６は前記第２のステアリングセンサ３４からの実操舵角Ｘと ＲＯＭ３７に予め記憶された指令操舵角Ｙ（０°）との差角Ｚを演算し、前記差 角Ｚを回動データＰ0 に変換してから、その回動データＰ0 をパルス発生ボード ３９へ出力する。同パルス発生ボード３９は前記ＣＰＵ３６から入力した回動デ ータＰ0 に対応する駆動制御パルス数Ｐ01をサーボボード４０へ出力する。

【００３２】 前記パルス発生ボード３９から回動データＰ0 に対応する駆動制御パルス数Ｐ 01を入力したサーボボード４０は、モータ駆動部４１ｂへ駆動パルス信号を出力 してステアリングモータ１２を駆動させ、後輪５を時計方向へ回動させるととも に、第１のステアリングセンサ１７からステアリングモータ１２の回動量に対す るパルス信号Ｐ1 を入力する。

【００３３】 次に前記サーボボード４０によって前記回動データＰ0 に対する駆動制御パル ス数Ｐ01と、前記第１のステアリングセンサ１７から出力されたステアリングモ ータ１２の回動量に対するパルス信号Ｐ1 とが比較される。そして、前記駆動制 御パルス数Ｐ01とパルス信号Ｐ1 とが一致した場合には、ＣＰＵ３６は再度第２ のステアリングセンサ３４からそのときの後輪５の実操舵角Ｚを入力して、指令 操舵角Ｙとの差角Ｚを演算し、その差角Ｚが０°になったかを判別する。

【００３４】 前記差角Ｚが０°となった場合には、回動データＰ0 も０となるため、パルス 発生ボード３９からサーボボード４０へ出力される駆動制御パルス数Ｐ01も０と なりステアリングモータ１２の駆動は停止される。一方、前記駆動制御パルス数 Ｐ01とパルス信号Ｐ1 とが一致しなかった場合サーボボード４０は、前記駆動制 御パルス数Ｐ01とパルス信号Ｐ1 とが一致するまでモータ駆動部４１ｂへパルス 駆動信号を出力してステアリングモータ１２を駆動させ、後輪５を指定操舵角Ｙ まで操舵制御する。

【００３５】 以上詳述したように、本実施例の操舵制御装置を備えた無人フォークリフト２ によれば、ステアリングモータ１２にロータリエンコーダよりなる第１のステア リングセンサ１７を、また、減速機構の最終段にアブソリュートロータリエンコ ーダよりなる第２のステアリングセンサ３４の２つのステアリングセンサを設け たことによって、ステアリングモータ１２の回動量（パルス信号Ｐ1 ）及び後輪 ５のそのときの実操舵角Ｘとを検出することができ、減速機構の歯車のバックラ ッシュやチェーンの緩み等が生じても、前記第２のステアリングセンサ３４によ ってその誤差値が検出される。

【００３６】 そして、前記第１のステアリングセンサ１７及び第２のステアリングセンサ３ ４との検出値に基づいてステアリングモータ１２の回動量をフィードバック制御 するように構成したので、確実に指定操舵角Ｙで後輪５が操舵される。従って、 無人フォークリフト２が旋回する際の軌跡や停止位置等が狂うことがなくなり、 ボディが大きく蛇行したりスピンターン終了後も電磁誘導線１、即ち走行経路か らコースアウトすることがなくなる。

【００３７】 なお、本考案は上記実施例に限定されるものではなく、考案の趣旨を逸脱しな い範囲で例えば次のように構成することもできる。 （１）上記実施例では、無人車として無人フォークリフト２で具体化したが、 この無人フォークリフト２に代えて例えば無人搬送車や種々の無人車で具体化し てもよい。

【００３８】 （２）上記実施例では、無人車としての無人フォークリフト２は電磁誘導線１ に沿って走行する誘導タイプの無人フォークリフト２で構成したが、この誘導タ イプの無人フォークリフト２に代えて、無人車自身の判断で運行する自律運行タ イプの無人フォークリフト等で構成してもよい。

【００３９】 （３）上記実施例では、ＲＯＭ３７に予め記憶した指定操舵角Ｙは０°であっ たが、これを例えば４５°、６０、１２０°等種々の指定操舵角Ｙで設定しても よい。

【００４０】 （４）上記実施例では、操舵角検出手段としての第２のステアリングセンサ３ ４は、後輪５の絶対位置を検出することができるアブソリュートロータリエンコ ーダを使用したが、この第２のステアリングセンサ３４をアブソリュートロータ リエンコーダに代えてポテンショメータやインクリメンタルロータリエンコーダ とリミットスイッチの組み合わせ等のセンサを使用し、このセンサの出力する抵 抗値に対する後輪５の実操舵角Ｘを予めＲＯＭ３７へ記憶させておき、ＣＰＵ３ ６によってそのセンサの抵抗値に対する後輪５の実操舵角Ｘを演算するように構 成してもよい。

【００４１】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案によれば、操舵輪の操舵角を正確に検出できるとと もに、操舵輪を指定する操舵角に確実に操舵して無人車の走行精度及び停止精度 等の向上を図ることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を具体化した実施例の無人フォークリフ
トの操舵制御装置を示す一部背断面図である。

【図２】無人フォークリフトの平面図である。

【図３】無人フォークリフトの電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

２…無人車としての無人フォークリフト、５…操舵輪と
しての後輪、１２…ステアリングモータ、１４…操舵角
指令手段、回動量演算手段及びモータ駆動手段としての
コントローラ、１７…モータ回動量検出手段としての第
１のステアリングセンサ、３４…操舵角検出手段として
の第２のステアリングセンサ、Ｘ…実操舵角、Ｙ…指令
操舵角、Ｚ…偏差としての差角

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 操舵輪を減速機構を介してステアリング
   モータの回転に基づいて操舵制御する無人車の操舵制御
   装置において、 前記減速機構と操舵輪との間に設けられ、前記操舵輪の
   操舵角を検出する操舵角検出手段と、 前記ステアリングモータに設けられ同モータの回動量を
   検出するモータ回動量検出手段と、 前記操舵輪の操舵角を指令する操舵角指令手段と、 前記操舵角検出手段からの実操舵角と操舵角指令手段か
   らの指令操舵角との偏差を演算し、その偏差に基づくス
   テアリングモータの回動量を演算する回動量演算手段
   と、 前記回動量演算手段の演算結果と前記モータ回動量検出
   手段とに基づいて前記ステアリングモータを駆動制御し
   て前記操舵輪を前記指令操舵角にするモータ駆動手段と
   からなる操舵制御装置。