JPH06149364A - 無人走行車の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無人走行車を誘導する走行路の設定に大掛か
りな工事を必要とせず、走行路の状態に関せず検出精度
が高く、かつ自律的に適正な走行を行うことのできる無
人走行車の制御装置を提供することを目的とする。 【構成】 予じめ清掃領域の広さと清掃領域を整数倍に
分割する単位ブロックを求めてメモリ装置に記憶し、清
掃領域の一辺に沿い走行方向を設定し、無人走行車に直
線走行方向を検知する直線方向センサと、走行中に次列
の軌道をマークするマーキング装置と、境界で次列軌道
を検出するマーク検出センサと、駆動輪の回転数に応じ
走行距離を検知する走行距離センサと、夫々独立した駆
動モータにより駆動される左右の駆動輪を設け、走行方
向に無人走行車を走行させると共に、マーキング装置に
より次列軌道を形成し、走行距離センサにより清掃領域
の終端を検出し旋回反転し次列の軌道を走行するように
し、走行反転を整数回繰り返すことにより清掃領域をく
まなく走行するようにしてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無人走行車例えば床面
清掃を行う清掃用無人走行車の制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、無人走行車の運転制御において
は、走行領域の床面に走行方向に沿って誘導線を埋設
し、誘導線に電流を流し無人走行車にて電流による磁束
を検知して誘導線に従い走行するように制御する方法、
または床面に走行方向に沿って光反射テープを貼付け、
無人走行車より光を当てその反射光を光センサにより検
出し光反射テープに追従して走行する方法、または特公
平３−７９７２３号にその制御装置が提案されているよ
うに、メモリ装置に移動領域を二次元座標上の単位ブロ
ックに分割したマップを設け、無人走行車の走行距離と
走行方向の偏位に基づいて移動領域の二次元座標上の位
置を演算により求めて該当する単位ブロックに記憶学習
し、各単位ブロックの縦列または横列に沿って軌道を設
定して無人走行車の直線走行または反転移行を制御する
方法等が用いられている。また、床面の凹凸によつては
無人走行車が傾き、走行方向が傾いた方向にずれる点を
防止するために、無人走行車内にジャイロスコープを設
け、無人走行車の傾きを検出し、左右の駆動モータの回
転数を調整して走行方向を補正するようにしている。し
かしながら、誘導線を埋設するには大掛かりな工事を要
し費用がかかり、かつ走行路の変更は困難で、また光反
射テープの場合も他の走行車や人に踏まれて汚れて反射
率が低下し光センサによる検出が困難になる等の問題が
あり、床面の凹凸によつては無人走行車が傾く場合もあ
り、走行方向に向かう傾斜や床面のゆるやかな凹凸に対
してジャイロスコープが追従できないで、安定した走行
が保証できない場合が発生している。また、特公平３−
７９７２３号の場合、予じめ移動領域と移動領域の境界
および各ブロック内の変化量と走行方向を学習により憶
え込む必要があり、リモートコントロール装置等でスタ
ート点から学習走行し、スタート点の座標と走行方向、
走行中の現在位置の座標と走行方向を順次メモリ装置に
単位ブロックごとにマップ状に記憶させる準備段階で人
手を必要とする問題を残している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点に鑑みなされたもので、無人走行車を誘導する走
行路の設定に大掛かりな工事を必要とせず、また事前に
リモートコントロール装置等で走行経路を学習走行する
等の準備段階での人手を必要とせず、走行路の状態に関
せず検出精度が高く、自律的に適正な走行を行う無人走
行車の制御装置を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、無人走行車の走行に従い床面上に次列走行路をマー
クするマーキング装置と、このマークを検出するマーク
検出センサと、無人走行車の走行距離を検出する走行距
離センサと、この両センサの出力に基づき無人走行車の
二次元座標上の位置を演算により求める位置認識手段
と、無人走行車の移動領域を二次元座標上の単位ブロッ
クに分割しマップとして記憶するメモリ装置と、マーク
およびマップの各ブロックに沿って設定された軌道を直
線走行させる直線走行手段と、移動領域の境界で反転し
次列へ移行させる反転移行手段と、前記マーキング装置
の制御手段と、軌道に対する無人走行車の偏位量を検出
する偏位量検出手段と、偏位量に基づき左側または右側
の駆動輪の回転数を補正制御する補正制御手段とを備
え、予じめメモリ装置に移動領域のデータに基づいて単
位ブロックに分割したマップと無人走行車の二次元座標
上の軌道を記憶させ、無人走行車をマップの各単位ブロ
ックに沿って直線走行させるとともに、マーキング装置
により次列走行の軌道をマークし、移動領域の境界で反
転移行手段により反転し次列へ移行させ、次列のマーク
またはマップの各単位ブロックに沿って直線走行させる
とともに、前記マーク検出センサと走行距離センサの出
力に基づき位置認識手段により無人走行車の二次元座標
上の位置を求め、同二次元座標上の位置と軌道との偏位
量に基づき左側または右側の駆動輪の回転数を補正する
ようにした。

【０００５】

【作用】上記の構成によれば、無人走行車に予じめ設定
された移動領域を複数の単位ブロックの二次元座標上の
マップとして記憶するメモリ装置と、走行距離センサ
と、位置認識手段と、マーキング装置と、マーク検出セ
ンサと、無人走行車を直線走行させる直線走行手段と、
移動領域の境界で反転し次列へ移行させる反転移行手段
と、前記マーキング装置の制御手段と、マークまたは単
位ブロックにより設定された軌道に対する無人走行車の
偏位量を検出する偏位量検出手段と、左側または右側の
駆動輪の回転数を補正制御する補正制御手段とを設け、
スタート点と走行方向を定め、移動領域のデータとマッ
プによる単位ブロックの二次元座標上の位置に基づいて
無人走行車の二次元座標上の軌道を演算により求めて記
憶し、無人走行車をマップの各単位ブロックごとに軌道
に沿って直線走行させ、同時にマーキング装置により次
列走行の軌道をマークし、移動領域の境界で次列へ反転
移行させ、次列のマークまたはマップの各単位ブロック
に沿って直線走行させ、マーク検出センサと走行距離セ
ンサの出力に基づいて無人走行車の二次元座標上の位置
を求め、同二次元座標上の位置と軌道との偏位量に基づ
き左側または右側の駆動輪の回転数を補正して、無人走
行車の直線走行と軌道を自律的に制御するようにした。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例を清掃用無人走行車を例にし
て、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明
の清掃用無人走行車（以下無人走行車とする）の概要を
示す構造図で、本体１の前方にはバンパー２とバンパー
２の接触により障害物を検知するタッチセンサ３（図示
せず）が、本体１の前面中央部および両隅部には超音波
センサ４（図示せず）が設けられ、走行中に障害物に近
接するかまたはバンパー２が接触すると走行を停止して
除去されるまで待機するか、または非走行側に旋回して
次行走行を開始し継続するようにしている。本体１の底
面には、ほぼ中央に一対の清掃用スイーパ５とその後方
に吸込み装置６が設けられ、前方中央に従動前輪７と、
後方左側に左駆動モータ８に直結した左駆動輪９、後方
右側に右駆動モータ10に直結した右駆動輪11が設けら
れ、無人走行車を走行可能に保持している。本体１の後
方には、無人走行車の次列走行床面に走行軌道をマーク
するマーキング装置12が設けられ、本体１の側面から無
人走行車の進行に合わせてマーキング剤の供給口13を右
旋回した時は左に、左旋回した時は右に所定の間隔ｄだ
け突出させて、床面に向けマーキング剤を放出して次列
の走行軌道をマークするようにしている。さらに、本体
１の中央前方と後方に一対の走行方向センサ14が設けら
れ、走行方向の曲がりを監視し、前方に並んで左右一対
のマーク検出センサ15が設けられ、マーキング装置12に
よりマークされた次列の軌道を検出し、無人走行車の走
行方向を反転し次列に移行するようにしている。なお、
マーキング剤としては、液状で清掃後は蒸発して痕跡を
残さないもの、または粉体で清掃の際に容易に回収され
痕跡が残らないもの等を使用する。

【０００７】図２は本発明の無人走行車の構成を示すブ
ロック図で、制御部16には、予じめ対象とする清掃面の
広さ（Ｘ、Ｙ）と、清掃面のＹ方向およびＸ方向を整数
倍に分割する単位ブロックのサイズ（ｘ、ｙ）と、無人
走行車の清掃巾等の初期設定データを入力する初期設定
データ入力装置17、単位ブロックの二次元座標上の位置
から走行方向を検出する直線方向センサ18、左駆動輪９
を駆動する左駆動モータ８、右駆動輪11を運転制御する
右駆動モータ10、左駆動輪９または右駆動輪11の回転量
に比例したパルス信号を出力する距離センサ19、バンパ
ー２に設けられたタッチセンサ３、本体１の前部および
両隅部に設けられた超音波センサ４、次列の軌道をマー
クするマーキング装置12、マークされた次列の軌道を検
出する複数のマーク検出センサ15が接続され、制御部16
内には、入力された初期設定データにより運転条件を設
定する運転条件設定手段19、設定された運転条件を記憶
するとともに、入力された移動領域を単位ブロックに分
割して形成したマップを記憶するメモリ装置20、距離セ
ンサ18の出力により走行距離を検出する走行距離検出手
段21、直線方向センサ14またはマーク検出センサ15の出
力に基づき設定された運転条件と走行距離を比較し清掃
領域の２次元上の位置を識別する位置識別手段22、境界
点で無人走行車を反転移行させる旋回反転制御手段23、
旋回反転の回数をカウントするＹ方向カウンタ24、バン
パー２のタッチセンサ３または超音波センサ４の出力に
より障害物を検出し駆動モータを停止する障害物検出手
段25、走行中にマーキング装置12を駆動するとともに旋
回反転時にはマーキング装置12を停止するように制御す
るマーキング制御手段26が設けられ、駆動モータ運転制
御手段28により左駆動モータ８および右駆動モータ10の
運転を制御するようにしている。

【０００８】図３は清掃領域に無人走行車が所定の間隔
で往復する状態を示し、スタート点Ｓに有人走行により
無人走行車を運び、マーキング装置12の供給口13A を本
体１より次列の床面側に突出させ、次列の床面の所定の
位置に軌道をマークし、メモリ装置21に記憶された運転
条件設定手段20により予じめ清掃面の広さ（Ｘ、Ｙ）か
ら求めたＸ方向の単位走行距離Ｌにより境界点を検知
し、境界点Ａでマーキング装置12を停止して供給口13B
を本体側に戻し、メモリ装置21に記憶された無人走行車
の清掃巾またはそれ以下で清掃面のＹ方向距離を整数ｎ
に分割する長さの横行巾（y ＝Ｙ／ｎ）を運転条件設定
手段20により算出し、横行巾Ｙ／ｎだけ旋回反転制御手
段24により横行して反転し、マーキング装置12により形
成された軌道に沿って、マーキング装置14の供給口13B
に切換えて次列の軌道をマークしながら−Ｘ方向に単位
走行距離Ｌだけ走行するようにし、他端の境界点に達し
旋回反転を行い、以下同様に走行と旋回反転をＹ方向カ
ウンタ24が規定値（ｎ−１）に達するまで繰り返し、清
掃領域のＹ方向の境界を位置識別手段22により検出し、
マーキング装置12を停止した状態で清掃面の最終ゴール
Ｇまで走行するようにしている。以上、無人走行車の走
行を清掃領域の広さ（Ｘ、Ｙ）から求めたＸ方向の単位
走行距離Ｌと横行巾ｙ（Ｙ／ｎ）により運転制御してい
るが、清掃領域を図３に点線で分割して示すように、ｍ
×ｎ個の単位ブロックに分け、その二次元座標上の位置
をメモリ装置20に設けたマップに記憶し、無人走行車を
スタート点ＳからＸ方向に走行し、マーキング装置12の
供給口13A により次列の床面の所定の位置に軌道をマー
クし、単位ブロックｍ個だけ走行して境界点Ａを検知
し、マーキング装置12を停止し、次列の単位ブロックと
の間で旋回反転制御手段23により横行して反転し、マー
キング装置12の供給口13B に切換えて次列の軌道をマー
クしながら−Ｘ方向に単位ブロックｍ個だけ走行し、他
端の境界点に達し旋回反転を行い、以下同様に走行と旋
回反転をＹ方向カウンタ25が規定値（ｎ−１）に達する
まで繰り返し、清掃領域のＹ方向の境界を位置識別手段
22により検出し、マーキング装置12を停止した状態で清
掃面の最終ゴールＧまで走行するようにし、この間無人
走行車の走行をメモリ装置20に設けたマップのデータと
比較しながら制御することにより確実な清掃を行うこと
ができる。

【０００９】図４は本発明の詳細を示すフローチャート
で、無人走行車の制御部16に清掃領域の広さ等のデータ
を入力し、Ｙ方向カウンタ24を初期化する（31）。運転
条件設定手段19によりＸ方向に走行する単位走行距離Ｌ
と、旋回反転の際にＹ方向横行する横行巾Ｙ／ｎを算出
する（32）。次いで、マーキング装置12を運転し（3
3）、供給口13A を左方向にスライドして次列走行路に
軌道をマークする。走行中にバンパー２が障害物に近接
するかまたは接触すると（34）、超音波センサ４または
タッチセンサ３が作動して左駆動輪９と右駆動輪11を停
止し（35）、障害物に近接または接触しないとそのまま
走行し、走行距離が単位走行距離Ｌに一致すると（36）
マーキング装置12を停止し（37）、旋回サブルーチンに
移り（38）、旋回反転して主フローチャートに戻り、マ
ーキング装置12の供給口を供給口13B に切換え（39）、
マーキング装置12を運転開始し（33）無人走行車の運転
を継続する。走行距離が単位走行距離Ｌに達しない時は
（36）、Ｙ方向カウンタ24が規定値に達しない場合（4
0）に走行サブルーチンに移り（41）、それぞれ図５に
示すそれぞれのサブルーチンによる操作を経てスタート
に戻る。以後、Ｙ方向カウンタ24が規定値に達するまで
繰り返し、Ｙ方向カウンタ24が規定値に達した時に（4
0）、清掃を完了して停止する。また、単位走行距離Ｌ
の代わりに単位ブロックの二次元座標上の位置をマーク
検出センサ15と位置識別手段22により求め、求められた
無人走行車の二次元座標上の位置と、メモリ装置20にマ
ップとして記憶された二次元座標上の位置と比較して偏
位量を求め、偏位量に見合う修正を次の単位ブロックま
でに行うことにより、無人走行車の走行方向を維持する
ことができる。

【００１０】図５は本発明のフローチャートの各サブル
ーチンで、（ａ）旋回サブルーチンでは、メモリ装置21
に記憶された運転条件に従い旋回反転が左折か右折かを
判断し（41）、左折指示が確認されると、右駆動輪11を
反転し左駆動輪９を正転して90°左旋回し（42）、その
状態でＹ方向に横行巾Ｙ／ｎだけ前進し（43）、さらに
右駆動輪11を反転し左駆動輪９を正転して90°左旋回し
て反対方向に向け走行する（44）。旋回が左折か右折か
を判断し（41）、右折指示が確認されると右駆動輪11を
正転し左駆動輪９を反転して90°右旋回し（45）、Ｙ方
向に横行巾Ｙ／ｎだけ前進し（46）、さらに右駆動輪11
を正転し左駆動輪９を反転して90°右旋回し（47）、走
行距離をリセットして反対方向に向け走行する（48）。
（ｂ）走行サブルーチンは、走行指示により右駆動輪11
と左駆動輪９を正転して直進し、進行方向に対して右曲
がりを生じると（50）、右駆動輪11を曲がりに対応して
回転数を増速し（51）、左曲がりを生じると（52）、左
駆動輪９を曲がりに対応して回転数を増速し（53）、曲
がりが修正されると右駆動輪11と左駆動輪９を等速度の
正転を行うようにしている（54）。

【００１１】

【発明の効果】以上のように本発明においては、無人走
行車を予じめ設定された運行プログラムによりスタート
点から直線走行させると同時に、マーキング装置により
床面に次列走行の軌道をマークすることにより、無人走
行車の軌道を自律的に生成するとともに、無人走行車の
二次元座標上の位置とマップの各単位ブロックに予じめ
演算により求めた軌道と比較し、その偏位量に応じて左
または右の駆動輪の回転数を補正することにより、走行
方向や直線走行中の傾きを補正し、所定の軌道を走行す
ることができる。また、本発明により大掛かりな誘導線
の設置工事を必要とせず、予じめ学習走行により無人走
行車の軌道を設定することなく、無人走行車の走行を自
律的に制御することができ、大掛かりな費用や人手の発
生を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無人走行車の概要を示す構造図であ
る。

【図２】本発明の無人走行車の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】清掃領域に無人走行車を走行させている状態を
示す図である。

【図４】本発明の詳細を示すフローチャートである。

【図５】同フローチャートの各サブルーチン図である。

【符号の説明】

１ 本体 ２ バンパー ３ タッチセンサ ４ 超音波センサ ５ 清掃用スイーパ ６ 吸込み装置 ７ 従動前輪 ８ 左駆動モータ ９ 左駆動輪 10 右駆動モータ 11 右駆動輪 12 マーキング装置 13 供給口 14 直線方向センサ 15 マーク検出センサ 16 制御部 17 初期設定データ入力装置 18 距離センサ 19 運転条件設定手段 20 メモリ装置 21 走行距離検出手段 22 位置識別手段 23 旋回反転制御手段 24 Ｙ方向カウンタ 25 障害物検出手段 26 マーキング制御手段 27 駆動モータ運転制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 床面の走行領域を左右独立した駆動輪を
   介して予じめ設定した運行プログラムに従い自走する無
   人走行車の制御装置において、無人走行車の走行に従い
   床面上に次列走行路をマークするマーキング装置と、こ
   のマークを検出するマーク検出センサと、無人走行車の
   走行距離を検出する走行距離センサと、この両センサの
   出力に基づき無人走行車の二次元座標上の位置を演算に
   より求める位置認識手段と、無人走行車の移動領域を二
   次元座標上の単位ブロックに分割しマップとして記憶す
   るメモリ装置と、マークおよびマップの各ブロックに沿
   って設定された軌道を直線走行させる直線走行手段と、
   移動領域の境界で反転し次列へ移行させる反転移行手段
   と、前記マーキング装置の制御手段と、軌道に対する無
   人走行車の偏位量を検出する偏位量検出手段と、偏位量
   に基づき左側または右側の駆動輪の回転数を補正制御す
   る補正制御手段とを備え、予じめメモリ装置に移動領域
   のデータに基づいて単位ブロックに分割したマップと無
   人走行車の二次元座標上の軌道を記憶させ、無人走行車
   をマップの各単位ブロックに沿って直線走行させるとと
   もに、マーキング装置により次列走行の軌道をマーク
   し、移動領域の境界で反転移行手段により反転し次列へ
   移行させ、次列のマークまたはマップの各単位ブロック
   に沿って直線走行させるとともに、前記マーク検出セン
   サと走行距離センサの出力に基づき位置認識手段により
   無人走行車の二次元座標上の位置を求め、同二次元座標
   上の位置と軌道との偏位量に基づき左側または右側の駆
   動輪の回転数を補正するようにしてなることを特徴とす
   る無人走行車の制御装置。