JPH06242825A - 自立走行車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 自立走行車において、走行通路で基準面の側
壁がなくなる十字路等を正確に走行可能とする。 【構成】 自立走行車の両側面の複数の超音波センサ部
３による検出信号を制御装置８に入力し、一方の側壁を
基準面として同基準面までの一定距離を測定しながら走
行し、十字路Ｂ等でこの一定距離に基準面Ａがなくなっ
たときには自立走行車の左右車輪モータ４，５の回転数
をエンコーダ部６，７によって検出し、エンコーダパル
ス数が所定値に達するまで（所定時間まで）、左右車輪
モータ４，５の回転数の差に基づいて当該自立走行車を
走行させる。行き止まりではＵターン位置と判定され、
Ｕターン可能ならば反転走行処理される。Ｕターン不可
能のときや、前方障害物の有る場合は、走行が停止され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば建物の床面等
を掃除する際に無人で走行する自立走行車に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】この自立走行車は、自動的に床面等の走
行路を判断して走行するために、周囲を検知する複数の
検知手段（例えば超音波センサ）を備えており、同複数
の超音波センサによって検出した周囲の状況に基づいて
自動走行する。したがって、無人で建物の床面等を掃除
することができ、極めて有用である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記自立走
行車において、例えば所定エリア内で走行させるにはよ
いが、例えば通路等の走行に適しておらず、つまり走行
通路に十字路等がある場合、走行の基準となるものがな
くなるため、正確な走行が難しいという問題点があっ
た。

【０００４】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は十字路等の通路を正確に走行させるこ
とができるようにした自立走行車を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は無人走行を可能とするために周辺を検知
する複数の検知手段を備えた自立走行車において、前記
自立走行車の周辺を検知するため、少なくとも同自立走
行車の前面および両側面に設けられた複数の検知手段
と、前記自立走行車の左右車輪の回転数をそれぞれ検出
する回転数検出手段と、前記両側面の検知手段による検
出信号に基づいて側壁までの距離を検出して基準面を決
定するとともに、同基準面までの距離を検出して当該自
立走行車の軌道や同軌道に対する傾きを修正制御する手
段と、前記基準面がなくなったときに、前記回転数検出
手段による検出回転数が所定値に達するまで左右車輪の
回転数差により当該自立走行車を直進走行可能とする手
段と、前記前面の所定検知手段による検出信号に基づい
て当該自立走行車の反転位置を検出し、同自立走行車を
反転制御する手段と、前記前面の所定検知手段による検
出信号により障害物を検出して当該自立走行車を停止
し、かつ前記検出回転数が所定値に達しても、前記基準
面がないときにには当該自立走行車を停止する手段とを
備え、前記基準面がなくなった場合当該自立走行車の直
進走行を可能とし、所定時間経過までに同基準面が検出
されたときには同走行を継続し、同所定時間経過するま
でに同基準面が検出されないときには同自立走行車の走
行を停止し、あるいは同自立走行車を反転制御するよう
にしたこことを要旨とする。

【０００６】

【作用】上記構成の自立走行車においては、走行に際し
て同自立走行車の両側面の超音波センサによる検出信号
に基づいて通路等の側壁までの距離が測定されるととも
に、一方の側壁が基準面とされ、この基準面までの距離
を一定として同自立走行車が走行される。

【０００７】そして、当該自立走行車が基準面のない十
字路等に達したときには同自立走行車の左右車輪の回転
数を回転数検出手段のエンコーダ部によって検出し、こ
のエンコーダによるパルス数が所定値に達するまでの
間、つまり所定時間の間、左右車輪の回転数の差により
自立走行車をそれまでと同じ方向に走行させるととも
に、同所定時間内に基準面が現れた場合には同基準面ま
での距離を一定として走行が継続され、同所定時間内に
基準面がない場合には安全性の点から停止され、あるい
は反転制御される。

【０００８】したがって、当該自立走行車が走行する通
路等の十字路（一部分的に基準面の側壁がない場所）で
も、同自立走行車を正確に走行させることができる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図１乃至図５を参
照して詳しく説明する。

【００１０】図１乃至図３において、この自立走行車
は、車体１の前面１ａに配置した複数の超音波センサ部
（前方を検知する検知手段）２と、同車体１の両側面１
ｂ，１ｃにそれぞれ配置した複数の超音波センサ部（側
壁等を検知する検知手段）３と、当該自立走行車を走行
させるための左右車輪モータ４，５と、この左右車輪モ
ータ４，５によって回転する左右車輪の回転数をそれぞ
れ検出するエンコーダ部６，７と、当該自立走行車の走
行、停止を制御する制御装置（マイクロコンピュータ）
８とを備えている。なお、図示しないが、車体１の底面
にも複数の超音波センサ部（床面を検知する検知手段）
を配置してもよい。

【００１１】図２に示すように、上記前面１ａに配置さ
れる複数の超音波センサ部２は例えば縦３列で左右列が
それぞれ２個になってあり、中央列が３個である。その
左右列の合計４個の超音波センサ部２は例えば走行路に
ある障害物等を検知可能とする指向性を有しており、そ
の中央列の２個の超音波センサ部２は車体１のターン位
置の決定を可能とするために前方（例えば２ｍ前方）を
検知する指向性を有している。

【００１２】図３に示すように、上記両側面１ｂ，１ｃ
の複数の超音波センサ部３はそれぞれ前後縦２列で各列
が５個になってあり、少なくとも一方側壁を基準面とし
て同基準面までの距離を測定可能とするための指向性を
有している。

【００１３】なお、図示しないが、当該自立走行車の底
面に配置された複数の超音波センサ部は少なくとも前後
各２個であり、この超音波センサ部は床面の段差（階段
の有無等）を検知するために走行路の床面を検知可能な
指向性を有している。

【００１４】次に、上記構成の自立走行車の動作を図４
の走行路図および図５のフローチャート図を参照して説
明する。なお、当該自立走行車が通路に位置しているも
のとする。

【００１５】当該自立走行車を制御する制御装置８にて
必要な初期設定が実行され、例えば各超音波センサ部
２，３、左右車輪モータ４，５およびエンコーダ部６，
７との接続を可能とするインターフェイスの設定（入出
力の設定）、走行設定が行われる（ステップＳＴ１）。
しかる後、当該自立走行車の走行開始処理が実行され
（ステップＳＴ２）、つまり左右車輪モータ４，５が駆
動され、かつ各超音波センサ部２，３が作動される。

【００１６】左右車輪モータ４，５の駆動により当該自
立走行車が走行されるとともに、各超音波センサ部２，
３による検出信号が制御装置８に入力され、少なくとも
両側壁までの距離が測定される（ステップＳＴ３）。こ
の距離測定結果により当該自立走行車の直進走行に際し
て基準となる面（側壁）が判定される（ステップＳＴ
４）。例えば、当該自立走行車が図４のＡ点に位置して
いる場合、同自立走行車に近い側壁（走行方向に対して
右側壁）が基準面とされる。

【００１７】続いて、左右車輪モータ４，５と同時に作
動するエンコーダ部６，７からの信号（パルス信号）の
入力が停止される一方（ステップＳＴ５）、基準面（右
側壁）までの距離測定結果により、当該自立走行車が軌
道（例えば直進軌道）を外れているか否かが判定される
（ステップＳＴ６）。例えば、予め設定されている軌道
上を走行しているか否かが基準面となる側壁までの距離
によって判定され、その軌道を外れている場合、左右車
輪モータ４，５は所定に制御され、当該自立走行車が設
定の軌道上を走行するように、同自立走行車の軌道が修
正される（ステップＳＴ７）。

【００１８】また、当該自立走行車の車体１が進行方向
に対して傾いているか否か（つまり方向がずれている否
か）が判定される（ステップＳＴ８）。この場合、車体
１の右側面１ｃの一方の列の各超音波センサ部３による
検出信号に基づいて算出された距離と他列の超音波セン
サ部３による検出信号に基づいて算出された距離とが異
なっているとき、車体１が傾いていると判定される。こ
の判定に基づいて左右車輪モータ４，５の一方の回転が
上げ、あるいは下げられ、車体１の傾きが修正される
（ステップＳＴ９）。

【００１９】続いて、車体１の前面１ａの左右列の各超
音波センサ部２による検出信号に基づいて障害物の有無
が判定される（ステップＳＴ１０）。障害物がなけれ
ば、前面１ａの中央列の各超音波センサ部２による検出
信号に基づいてＵターン（車体１を反転）する位置であ
るか否かが判定される（ステップＳＴ１１）。例えば、
当該直進走行先が行き止まりでなく、車体１をＵターン
させる必要がないときにはステップＳＴ３に戻って上記
ステップが繰り返される。

【００２０】上記ステップの処理により当該自立走行車
は基準面（右側壁）までの距離を一定に保ちながら直進
走行を行うことになるが、同自立走行車が図４のＢ点
（十字路）に位置した場合その基準面がなくなる。

【００２１】この場合、ステップＳＴ４からステップＳ
Ｔ１２に進み、左右車輪モータ４，５の動作と同時に作
動するエンコーダ部６，７からの信号（パルス）の入力
が開始され（ステップＳＴ５）、エンコーダパルスの数
が算出される。このエンコーダパルスの数が所定値に達
するまで（所定時間内で）（ステップＳＴ１３）、かつ
障害物がなければ（ステップＳＴ１４）、ステップＳＴ
３，ＳＴ４の処理によって基準面の有無の判定が実行さ
れる。

【００２２】そして、エンコーダ部６，７からのエンコ
ーダパルス数の差が検出され、この差に基づいて当該自
立走行車が直進走行され、かつ同エンコーダパルス数に
より走行距離が監視される。同自立走行車が障害物に対
面することなく図４のＣ点まで達すると、上記ステップ
ＳＴ３，ＳＴ４の処理によって基準面があると判定され
るため、ステップＳＴ４からＳＴ５に進み上述ステップ
の処理が繰り返される。これにより、当該自立走行車は
新たな基準面までの距離を一定に保ちながら走行するこ
とになる。なお、この十字路の場合、例えば５ｍ程度の
間基準面（右側壁）がなくなるが、その５ｍを走行する
ための車輪の回転数が予め分かることから、この時間に
相当するエンコーダパルス数を設定すればよい。

【００２３】続いて、当該自立走行車がそのまま直進す
ると、図４に示すように行き止まりに当たることになる
が、上記ステップＳＴ１１においてＵターン位置と判定
され、ステップＳＴ１６に進み同自立走行車がＵターン
可能であるか否かが判定される（ステップＳＴ１５）。
この場合、両側面の各超音波センサ部３による検出信号
に基づいて算出されている両側壁までの距離と当該自立
走行車の外観寸法との比較によって判定される。

【００２４】当該自立走行車がＵターン可能であると判
定されたときには、同自立走行車の反転走行処理が実行
される（ステップＳＴ１６）。この場合、左右車輪モー
タ５，６が所定に駆動され、例えば左方向にＵターンす
るときには右車輪モータ５のみを駆動すればよい。

【００２５】一方、当該自立走行車の走行中に前方に障
害物がある場合、ステップＳＴ１０からＳＴ１７に進
み、安全性のために走行が停止される。また、当該自立
走行車が基準面を失った場合、例えば十字路でなく、同
自立走行車が軌道を外れて広い場所にある場合、ステッ
プＳＴ１３においてエンコーダパルスの数が所定値に達
することから、ステップＳＴ１７に進み同自立走行車の
走行が停止され、あるいは同自立走行車がＵターンされ
る。この自立走行車のＵターン制御にあっては、複数の
超音波センサ２，３によって検知された周囲の状況が参
照される。さらに、例えば行き止まりの場所が狭く、当
該自立走行車がＵターン不可能である場合、ステップＳ
Ｔ１５からＳＴ１７に進み走行が停止される。

【００２６】なお、当該自立走行車の走行時、車体１の
前面１ａの左右列の８個の超音波センサ部２によって障
害物等が検知されたとき、また車体１の底面の超音波セ
ンサ部によって床面が検知されないときには（例えば段
差が検出されたときには）、安全性の面から当該自立走
行車がただちに停止される。

【００２７】このように、当該自立走行車の周囲等を複
数の超音波センサ部２，３によって検知するとともに、
同自立走行車の両側面１ｂ，１ｃの各超音波センサ部３
によって側壁までの距離を測定し、一方の側壁を基準面
として同基準面までの一定距離を測定しながら走行す
る。そして、十字路等で基準面がなくなったときには、
そのエンコーダ部６，７からのパルスの数が所定値に達
するまで（所定時間まで）、同左右車輪の回転数の差を
検出して当該自立走行車を走行させるとともに、その所
定時間内に基準面があるときには同基準面までの距離を
一定として走行を継続する。したがって、当該自立走行
車は側壁（基準面）に対して一定距離を保ちながら通路
を正確に走行し、しかも十字路等で基準面がなくなった
ときにも、正確に走行する。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、無人走行を可能とするために周辺を検知する複数の
検知手段を備えた自立走行車において、この自立走行車
の両側面の複数の超音波センサ部によって側壁までの距
離を測定し、一方の側壁を基準面として同基準面までの
一定距離を測定しながら走行し、この一定距離に基準面
がなくなったときには自立走行車の左右車輪の回転数を
エンコーダによって検出し、そのエンコーダによるパル
ス数が所定値に達するまで（所定時間まで）、当該自立
走行車を走行させるとともに、その所定時間内に基準面
があるときには走行を継続するようにしたので、当該自
立走行車の走行通路に十字路等があっても、同自立走行
車を正確に走行させることができ、またその他の要因に
より基準面となる側壁等が部分的になくなった場合で
も、同自立走行車を正確に走行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す自立走行車の概略的
制御ブロック図である。

【図２】図１に示す自立走行車の概略的前面図である。

【図３】図１に示す自立走行車の概略的側面図である。

【図４】図１に示す自立走行車の動作を説明する概略的
通路図である。

【図５】図１に示す自立走行車の動作を説明する概略的
フローチャート図である。

【符号の説明】

１ 車体（自立走行車の） １ａ 前面（自立走行車の） １ｂ，１ｃ 側面（自立走行車の） ２ 超音波センサ部（前方の検知手段） ３ 超音波センサ部（両側壁の検知手段） ４ 左車輪モータ ５ 右車輪モータ ６，７ エンコーダ部 ８ 制御装置（マイクロコンピュータ）

フロントページの続き (72)発明者 副島 信彦 神奈川県川崎市高津区末長1116番地 株式 会社富士通ゼネラル内 (72)発明者 堀部 明 神奈川県川崎市高津区末長1116番地 株式 会社富士通ゼネラル内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無人走行を可能とするために周辺を検知
   する複数の検知手段を備えた自立走行車において、 前記自立走行車の周辺を検知するため、少なくとも同自
   立走行車の前面および両側面に設けられた複数の検知手
   段と、 前記自立走行車の左右車輪の回転数をそれぞれ検出する
   回転数検出手段と、 前記両側面の検知手段による検出信号に基づいて側壁ま
   での距離を検出して基準面を決定するとともに、同基準
   面までの距離を検出して当該自立走行車の軌道や同軌道
   に対する傾きを修正制御する手段と、 前記基準面がなくなったときに、前記回転数検出手段に
   よる検出回転数が所定値に達するまで左右車輪の回転数
   差により当該自立走行車を直進走行可能とする手段と、 前記前面の所定検知手段による検出信号に基づいて当該
   自立走行車の反転位置を検出し、同自立走行車を反転制
   御する手段と、 前記前面の所定検知手段による検出信号により障害物を
   検出して当該自立走行車を停止し、かつ前記検出回転数
   が所定値に達しても、前記基準面がないときにには当該
   自立走行車を停止する手段とを備え、 前記基準面がなくなった場合当該自立走行車の直進走行
   を可能とし、所定時間経過までに同基準面が検出された
   ときには同走行を継続し、同所定時間経過するまでに同
   基準面が検出されないときには同自立走行車の走行を停
   止し、あるいは同自立走行車を反転制御するようにした
   ことを特徴とする自立走行車。