JPH0728524A - 搬送車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学表示や磁気表示を必要とせずに、予め記
憶させておいた走行経路に従って正確に目的位置まで自
律走行ができるようにする。 【構成】 ２次元慣性航法による搬送車１０００は、こ
の搬送車１０００のセンサ座標系における加速度と角速
度とを非接触にセンシングして、地上座標系での２次元
平面における搬送車１０００の自己位置と進行方向の速
度および角度に変換する２次元慣性航法装置１２００
と、搬送車１０００の走行コースを予め記憶して走行コ
ースと進行方向および自己位置を比較しつつ走行するよ
うに走行指令を発生する搬送制御装置１３００と、その
走行指令の速度および角度に基づいて搬送車の駆動・操
舵装置１５００を制御する駆動制御装置１４００とを、
車体１１００に設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行経路に沿って目的
位置まで自律走行する搬送車に係り、特に２次元慣性航
法により走行する搬送車に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の搬送車としては、一つに
は誘導方式によるものとして走行経路に沿って予め配設
された光学表示あるいは、磁気表示を検知装置で検知し
つつ目的位置まで走行するものが提案されていた。ま
た、推測航法方式によるものとして、走行経路を予め記
憶し、車輪に取り付けたエンコーダ等によって車輪の回
転数やステアリング角度を検出し、地上座標系での進行
方位角および自己位置を推測して目的位置まで走行する
ものが提案されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
誘導方式による搬送車では、走行経路に沿って光学表示
あるいは磁気表示を予め配設する必要があったので、走
行経路を変更しようとすると、多大な作業が伴ない、走
行経路の変更が極めて困難となるという問題があった。
また、光学表示あるいは磁気表示が破損ないし汚染する
と、検知装置で検知できなくなってしまうという問題が
あり、さらには光学表示あるいは磁気表示の保守管理に
負担を伴うという問題があった。

【０００４】また、もう一方の推測航法方式による搬送
車では、車輪の影響による誤差を生じて進行方位角およ
び自己位置の正確な推定が困難なために、コース上に配
設したマーク等を外界センサ等により検出して補正をす
る必要があるという問題があった。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、光学表示や磁気表示を必要とせず
に、予め記憶させておいた走行経路に従って正確に目的
位置まで自律走行を行うことのできる搬送車を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明によ
る搬送車は、車体と、この車体の駆動と操舵を行う駆動
操舵装置と、車体のセンサ座標系における加速度と角速
度を検出して、地上座標系での２次元平面における車体
の位置と進行方向の速度および角度を計測する２次元慣
性航法装置と、この２次元慣性航法装置によって計測し
た車体の位置と、予め記憶しておいた走行経路上の位置
とを比較して車体の速度および角度を含む走行指令を発
生する搬送制御装置と、この搬送制御装置が発生する走
行指令と２次元慣性航法装置によって計測した車体の進
行方向の速度および角度に基づいて駆動操舵装置を制御
する駆動制御装置とを備えたものである。

【０００７】この搬送車では、２次元慣性航法装置によ
って、車体のセンサ座標系における加速度と角速度が検
出され、地上座標系での２次元平面における車体の位置
と進行方向の速度および角度が計測される。そして、搬
送制御装置によって、２次元慣性航法装置によって計測
された車体の位置と、予め記憶しておいた走行経路上の
位置とが比較され車体の速度および角度を含む走行指令
が発生される。そして、駆動操舵装置によって、搬送制
御装置が発生する走行指令と２次元慣性航法装置によっ
て計測した車体の進行方向の速度および角度とに基づい
て駆動操舵装置が制御されて、車体が走行経路に従って
目的位置まで走行する。

【０００８】請求項２記載の発明による搬送車は、請求
項１記載の発明の搬送車において、２次元慣性航法装置
が、車体のセンサ座標系における加速度と角速度とから
車体の運動停止を判断する運動停止判断手段と、この運
動停止判断手段によって運動停止と判断したときに、加
速度と角速度のオフセット量を算出するオフセット量算
出手段と、このオフセット量算出手段によって算出した
オフセット量を用いて車体のセンサ座標系における加速
度と角速度とを補正する補正手段とを有するものであ
る。

【０００９】この搬送車では、２次元慣性航法装置にお
いて、運動停止判断手段によって車体のセンサ座標系に
おける加速度と角速度とから車体の運動停止が判断さ
れ、これにより運動停止と判断されると、オフセット量
算出手段によって、加速度と角速度のオフセット量が算
出される。そして、このオフセット量を用いて、補正手
段によって、車体のセンサ座標系における加速度と角速
度が補正される。

【００１０】請求項３記載の発明による搬送車は、請求
項１記載の発明の搬送車において、駆動制御装置が、車
体の進行方位角を算出する方位角算出手段を有し、搬送
制御装置は、２次元慣性航法装置によって計測した車体
の位置と方位角算出手段によって算出した車体の進行方
位角とに基づいて車体の現在位置を推測し、この推測し
た位置の軌跡である推測経路を算出する推測経路算出手
段と、予め記憶しておいた走行経路と推測経路算出手段
によって算出した推測経路とに基づいて車体の現在位置
を推定し、この位置の軌跡である推定経路を算出する推
定経路算出手段と、この推定経路算出手段によって算出
した推定経路と予め記憶しておいた走行経路との偏差に
基づいて走行指令を発生する走行指令発生手段とを有す
るものである。

【００１１】この搬送車では、搬送制御装置において、
推測経路算出手段によって、２次元慣性航法装置によっ
て計測した車体の位置と方位角算出手段によって算出し
た車体の進行方位角とに基づいて推測経路が算出され、
推定経路算出手段によって、予め記憶しておいた走行経
路と推測経路とに基づいて推定経路が算出され、この推
定経路と予め記憶しておいた走行経路との偏差に基づい
て、走行指令発生手段によって走行指令が発生される。

【００１２】請求項４記載の発明による搬送車は、請求
項１記載の発明の搬送車において、駆動制御装置が、車
体の進行方位角を算出する方位角算出手段と、この方位
角算出手段によって算出した方位角の、搬送制御装置か
らの走行指令中の角度に対する偏差および角度変化率を
算出する角度偏差変化率算出手段と、この角度偏差変化
率算出手段によって算出した偏差および角度変化率に基
づいてファジィ推論によって、駆動操舵装置を制御する
ための旋回角速度を決定する角度系ファジィ推論手段
と、車体の速度を算出する速度算出手段と、この速度算
出手段によって算出した速度の、搬送制御装置からの走
行指令中の速度に対する偏差および速度変化率を算出す
る速度偏差変化率算出手段と、この速度偏差変化率算出
手段によって算出した偏差および速度変化率に基づいて
ファジィ推論によって、駆動操舵装置を制御するための
車体速度を決定する速度系ファジィ推論手段とを有する
ものである。

【００１３】この搬送車では、駆動制御装置において、
方位角算出手段によって車体の進行方位角が算出され、
角度偏差変化率算出手段によって、方位角算出手段によ
り算出した方位角の、搬送制御装置からの走行指令中の
角度に対する偏差および角度変化率が算出され、この偏
差および角度変化率に基づいて、角度系ファジィ推論手
段によって、駆動操舵装置を制御するための旋回角速度
が決定される。また、速度算出手段によって車体の速度
が算出され、速度偏差変化率算出手段によって、速度算
出手段によって算出した速度の、搬送制御装置からの走
行指令中の速度に対する偏差および速度変化率が算出さ
れ、この偏差および速度変化率に基づいて、速度系ファ
ジィ推論手段によって、駆動操舵装置を制御するための
車体速度が決定される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。

【００１５】まず、図１ないし図７を参照しつつ、本発
明にかかる２次元慣性航法装置による搬送車の一実施例
について、その構成を詳細に説明する。

【００１６】図１ないし図３に示すように、本実施例の
２次元慣性航法による搬送車１０００は、車体１１００
と、この車体１１００に設けられた２次元慣性航法装置
１２００、搬送制御装置１３００、駆動制御装置１４０
０および駆動・操舵装置１５００を備えている。

【００１７】２次元慣性航法装置１２００は、図１に示
すようにセンサ座標系における搬送車の移動時の慣性力
のｘ、ｙ、ｚ方向における加速度とｚ軸回りの角速度と
をセンシングし、地上座標系における自己位置と進行方
向の速度および方位角を計測するものである。なお、図
１において、Ｐ0 は出発点、Ｐ1 、Ｐ2 は走行経路Ｓ上
の途中の点、Ｐn は目標点を示し、それぞれ、地上座標
系におけるＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置および方位角θ（Ｘ、
Ｙ、Ｚ、θ）で示している。

【００１８】搬送制御装置１３００は、搬送車の走行コ
ースＷを予め記憶し、その記憶したデータと搬送車の走
行コース上の自己位置および方位角を比較しつつ走行す
るように走行指令を発生するものである。駆動制御装置
１４００は、走行指令を受けて走行コースに沿って移動
するよう駆動用モータに制御信号を発生するものであ
る。駆動・操舵装置１５００は、駆動制御装置１４００
からの制御信号に基づいて、駆動および操舵用のモータ
を駆動し、モータに装着された車輪を駆動して、目的の
方向に操舵し走行させるものである。

【００１９】図２に示すように、この搬送車１０００に
おいて、２次元慣性航法装置１２００と搬送制御装置１
３００とは接続線１６００で接続され、２次元慣性航法
装置１２００と駆動制御装置１４００とは接続線１７０
０で接続され、搬送制御装置１３００と駆動制御装置１
４００とは接続線１８００で接続され、さらに駆動制御
装置１４００と駆動・操舵装置１５００とは接続線１９
００で接続されている。

【００２０】図３に示すように、２次元慣性航法装置１
２００は、搬送車１０００が移動する前のウォーミング
アップ状態において搬送制御装置１３００より初期設定
値１３０１を受け取って初期化を行う。また、２次元慣
性航法装置１２００は、計測した慣性航法データのうち
の自己位置（Ｘ、Ｙ）を搬送制御装置１３００へ送信す
ると共に、進行方向の速度、角度（Ｖs 、θs ）を駆動
制御装置１４００へ送信する。また、搬送制御装置１３
００は、駆動制御装置１４００より推定ヘディング角Θ
を受信すると共に、走行指令である速度ベクトル指令
（Ｖx 、Θx ）を駆動制御装置１４００へ送信する。ま
た、駆動制御装置１４００は駆動・操舵装置１５００に
電力１４０１を供給すると共に、駆動・操舵装置１５０
０よりエンコーダ出力１５５１を受信する。

【００２１】次に、図４を参照して２次元慣性航法装置
１２００の構成について説明する。

【００２２】２次元慣性航法装置１２００は、慣性信号
検出部１００と、イナーシャル演算部２００とを備えて
いる。

【００２３】慣性信号検出部１００は、移動体の運動状
態における慣性力ｘ，ｙ，ｚ成分の３軸の加速度を検出
する加速度計１０２，１０３、１０４とｚ軸回りの角速
度を検出するｚ軸ジャイロ１０１の各センサと、ｚ軸ジ
ャイロ１０１の出力に対して増幅、フィルタ処理および
デジタル変換を行う角速度信号用のインターフェイス回
路１０５と、各加速度計１０２、１０３、１０４の出力
に対して増幅、フィルタ処理およびデジタル変換を行う
加速度信号用のインターフェイス回路１０６と、これら
各インターフェイス回路を制御するインターフェイス制
御回路１０７とを備えている。

【００２４】イナーシャル演算部２００は、慣性信号検
出部１００からの角速度信号と加速度信号を入力とする
補正演算部２０１を備えている。この補正演算部２０１
は搬送制御装置１３００から受信した初期値をセットす
る初期値記憶部１１と、センシング中の各センサのオフ
セットを補正するための補正データを算出保持するオフ
セット算出保持部１２と、このオフセット算出保持部１
２で算出保持した補正データで入力データを補正する補
正部１３とを有している。補正部１３は補正された角速
度信号ωと加速度信号ａｘ、ａｙとを出力する。

【００２５】イナーシャル演算部２００は、さらに、補
正演算部２０１からの角速度信号ωを、後述する経過時
間算出部２０８で計測した時間で積分し角度（方位角θ
s ）に変換する角度演算部２０２と、この角度演算部２
０２の出力から方向余弦を算出する方向余弦演算部２０
３と、この方向余弦演算部２０３の出力と補正演算部２
０１からの慣性力ｘ、ｙ成分の加速度信号ａｘ、ａｙと
を入力して、移動体のセンサ座標系から地上座標系へ座
標変換する座標変換演算部２０４と、一定時間の時間経
過を算出する経過時間算出部２０８と、座標変換演算部
２０４の出力を入力し、経過時間算出部２０８で算出し
た時間によって１回積分により移動体の速度Ｖs を算出
し、２回積分で位置（Ｘ，Ｙ）を算出する速度・位置演
算部２０５とを備えている。

【００２６】イナーシャル演算部２００は、さらに、慣
性信号検出部１００からの各慣性力の角速度信号ωo と
ｘ、ｙ、ｚ成分の加速度信号ａｘo 、ａｙo 、ａｚo を
入力して、移動体が停止状態にあることを判断する運動
停止判断演算部２０６と、この運動停止判断演算部２０
６の出力信号に基づいて補正演算部２０１の初期値記憶
部１１およびオフセット算出保持部１２、角度演算部２
０２、速度・位置演算部２０５および経過時間算出部２
０８を制御する制御部２０７と、速度・位置演算部２０
５の出力のうちの速度信号Ｖｓと角度演算部２０２の出
力である方位角信号θs とを出力するための出力装置２
０９と、速度・位置演算部２０５の出力のうち自己位置
信号（Ｘ、Ｙ）を出力すると共に外部からの初期値信号
を受信して補正演算部２０１へ送るための通信装置２１
０とを備えている。

【００２７】次に、図５を参照して搬送制御装置１３０
０の構成について説明する。

【００２８】搬送制御装置１３００は、初期値データを
記憶する初期設定値記憶装置３１６と、この初期設定値
記憶装置３１６に記憶された初期値データを読み取る初
期値読出し装置３１７と、この初期値読出し装置３１７
で読み取った初期値データを２次元慣性航法装置１２０
０へ送信すると共に２次元慣性航法装置１２００から地
上座標系における搬送車１０００の自己位置を受信する
通信装置（ａ）３１８と、駆動制御装置１４００から搬
送車の進行方向のへディング角信号を受信すると共に種
々の指令信号を駆動制御装置１４００に送信する通信装
置（ｂ）３１９と、通信装置（ａ）３１８で受信した地
上座標系における搬送車の自己位置と通信装置（ｂ）３
１９で受信した搬送車の進行方向のへディング角を用い
た慣性航法によって走行コースを求める推測経路演算を
行う推測経路演算装置３１５とを備えている。

【００２９】搬送制御装置１３００は、さらに、予め地
上座標系における搬送車１０００の走行コースを記憶さ
せておく経路情報記憶装置３０１と、この経路情報記憶
装置３０１から走行コースデータを読み取る予定経路読
出し装置３０２と、この予定経路読出し装置３０２で読
み取ったデータから所定のパラメータを抽出するパラメ
ータ抽出装置３０３と、このパラメータ抽出装置３０３
で抽出したパラメータに基づいて走行コースの予定経路
を算出する予定経路演算装置３０４と、この予定経路演
算装置３０４で算出された予定経路と推測経路演算装置
３１５で算出された推測経路から搬送車１０００の現在
位置を推定して推定経路を算出する推定経路演算装置３
０５とを備えている。

【００３０】搬送制御装置１３００は、さらに、予定経
路演算装置３０４で算出された予定経路と推定経路演算
装置３０５で算出された推定経路を入力し、予定経路に
対する推定経路の偏差量として偏差ベクトルを算出する
判定偏差演算装置３０６と、この判定偏差演算装置３０
６で算出した偏差ベクトルに基づいて経路の比較判定を
行う経路比較判定装置３０７と、経路比較判定装置３０
７の判定結果に基づいて選択スイッチ３２０により以下
の４つの装置による４通りの処理を選択する選択制御装
置３０８とを備えている。４つの装置は、予定経路から
大きく外れた場合に新しい走行コースを設定する軌道修
正装置３０９と、予定経路の最終到達点へ到達した場合
に搬送車の停止を行う停止指令装置３１０と、予定経路
に沿って走行コースを継続するための予定経路更新装置
３１１と、予定経路の１セグメント内の基準位置に到達
した場合に次の基準位置を設定して走行するための基準
位置演算装置３１２である。軌道修正装置３０９は、推
定経路演算装置３０５と予定経路演算装置３０４からの
出力データを入力し、新しく軌道修正を行う。また、予
定経路更新装置３１１は予定経路更新指令を予定経路読
出し装置３０２に出力する。また、基準位置演算装置３
１２は基準位置を予定経路演算装置３０４に出力する。

【００３１】搬送制御装置１３００は、さらに、予定経
路演算装置３０４からのパラメータに基づいて搬送車を
スタートさせるために必要な速度指令ベクトルを算出す
る経路維持装置３１３と、軌道修正装置３０９からの軌
道修正、停止指令装置３１０からの停止指令、経路維持
装置３１３からの経路維持指令を、停止指令、軌道修
正、経路維持指令の優先順位で通信装置（ｂ）３１９を
介して駆動制御装置１４００に出力させる指令制御装置
３１４とを備えている。

【００３２】次に、図６を参照して駆動制御装置１４０
０の構成について説明する。

【００３３】駆動制御装置１４００は、２次元慣性航法
装置１２００から搬送車１０００の進行方向の速度信号
Ｖｓおよび方位角信号θｓを入力する入力装置４０１
と、この入力装置４０１から入力した信号から速度と角
度を抽出する速度・角度抽出装置４０２と、この速度・
角度抽出装置４０２で抽出した速度Ｖｓを入力し、最適
化する速度最適化装置４１５と、角度θｓを入力するヘ
ディング角最適化装置４０３とを備えている。

【００３４】駆動制御装置１４００は、さらに、搬送制
御装置１３００からの速度指令ベクトルを受信すると共
にヘディング角最適化装置４０３から出力されるヘディ
ング角Θを搬送制御装置１３００に送信する通信装置４
１０と、この通信装置４１０で受信した速度指令ベクト
ルから速度と角度を抽出する速度・角度指令抽出装置４
１１とを備えている。

【００３５】駆動制御装置１４００は、さらに、速度・
角度指令抽出装置４１１で抽出された速度Ｖｘと速度最
適化装置４１５で最適化された速度Ｖseとを入力し、速
度の偏差と変化率とを算出する速度偏差・微分演算装置
４１２と、この速度偏差・微分演算装置４１２の出力に
基づいて搬送車１０００の車体速度を推論する速度系フ
ァジィ推論装置４１３と、速度・角度指令抽出装置４１
１で抽出された角度θｘとヘディング角最適化装置４０
３からのヘディング角Θを入力し、角度の偏差と変化率
を算出する角度偏差・微分演算装置４０４と、この角度
偏差・微分演算装置４０４の出力に基づいて搬送車１０
００の旋回角速度を推論する角度系ファジィ推論装置４
０５と、各ファジィ推論装置４１３、４０５の推論結果
に基づいて指令角速度データを出力する走行制御装置４
０６と、この走行制御装置４０６からの指令角速度デー
タを入力するドライバ制御装置４０８とを備えている。

【００３６】駆動制御装置１４００は、さらに、駆動・
操舵装置１５００のエンコーダ出力をパルス化してドラ
イバ制御装置４０８に送ると共に、ドライバ制御装置４
０８からの速度指令値に基づいて駆動・操舵装置１５０
０の各モータを制御して搬送車１０００を駆動するモー
タドライバ装置４０９と、ドライバ制御装置４０８から
のエンコーダパルスに基づいて搬送車１０００の速度Ｖ
ｅを算出し、速度最適化装置に送る車体速度演算装置４
１４と、ドライバ制御装置４０８からのエンコーダパル
スに基づいて搬送車１０００の旋回角速度を算出する旋
回角速度演算装置４１６と、この旋回角速度演算装置４
１６で算出された旋回角速度に基づいて搬送車１０００
の旋回角度θｅを算出し、ヘディング角最適化装置４０
３に送る旋回角演算装置４１７と、ドライバ制御装置４
０８からのエンコーダパルスに基づいてモータ角速度Ω
ｍを算出し、ドライバ制御装置４０８にフィードバック
するモータ角速度演算装置４０７とを備えている。

【００３７】ドライバ制御装置４０８は、走行制御装置
４０６から出力されたモータへの指令角速度Ωとモータ
角速度演算装置４０７からのフィードバック角速度Ωｍ
との差分データをモータドライバ装置４０９に速度指令
値として出力し、この指令値に基づいて、モータドライ
バ装置４０９によって駆動・操舵装置１５００の各モー
タが制御されて搬送車１０００が駆動されるようになっ
ている。

【００３８】次に、図７ないし図１２を参照して駆動・
操舵装置１５００の構成について説明する。

【００３９】本実施例における駆動・操舵装置１５００
は、駆動制御装置１４００のモータドライバ装置４０９
によって制御される車輪の駆動と操舵の方式によって、
以下の３種類に分類される。

【００４０】図７および図８に示す第１の種類の駆動・
操舵装置１５００は、搬送車１０００の車体１１００の
左右に装着された２つの駆動輪１５０１を有し、各駆動
輪１５０１はそれぞれ歯車列１５０２を介してモータ１
５０３のモータ軸に結合されている。また、モータ軸に
はモータおよび車輪の回転数を検知するためのエンコー
ダ１５０４が結合されている。また、車体安定のための
補助輪１５０５が車体１１００の前後に装着されてい
る。この駆動・操舵装置１５００では、駆動制御装置１
４００のモータドライバ装置４０９より出力された信号
で、左右２輪のモータを駆動して、駆動と操舵を同時に
行っている。

【００４１】図９および図１０に示す第２の種類の駆動
・操舵装置１５００は、搬送車１０００の車体１１００
の前方に配設された駆動・操舵輪１５１１と、従動輪で
ある後輪１５１２とを有している。駆動・操舵輪１５１
１は、歯車列１５１３を介して車輪を回転させるモータ
１５１４のモータ軸に結合されている。また、モータ軸
にはモータおよび車輪の回転数を検知するためのエンコ
ーダ１５１５が結合されている。また、この駆動・操舵
装置１５００は、車輪全体をｚ軸回りに回転させ操舵さ
せるためのモータ１５１６と、このモータ１５１６およ
び車輪全体のｚ軸回りの回転数を検出するためのエンコ
ーダ１５１７とを有している。

【００４２】図１１および図１２はそれぞれ第３の種類
の駆動・操舵装置１５００を示すものである。図１１に
示した駆動・操舵装置１５００は、３輪形式のもので、
搬送車１０００の車体１１００の前方に配設された１つ
の操舵輪１５２１と、後方に配設された２つの駆動輪１
５２２とを有している。操舵輪１５２１には、操舵する
ためのモータとそのモータおよび操舵の回転量を検知す
るためのエンコーダが結合されている。駆動輪１５２２
には差動歯車１５２３を介して駆動源１５２４のモータ
出力を伝達するようになっている。また、駆動輪１５２
２には、駆動源１５２４のモータおよび車輪の回転数を
検知するためのエンコーダが結合されている。

【００４３】図１２に示した駆動・操舵装置１５００
は、４輪形式のもので、図１１における操舵輪１５２１
の代わりに、２つの操舵輪１５２５を設け、これを操舵
装置１５２６によってｚ軸回りに回転させるようにした
ものである。

【００４４】次に、図１〜図４および図１３〜図２７を
参照して、本実施例の搬送車１０００の作用について詳
細に説明する。

【００４５】まず、装置間全体の相互作用について説明
する。

【００４６】２次元慣性航法による搬送車１０００は、
図１に示したような地上座標系における走行コースＷを
予め車内に記憶しており、この走行コースＷに従って地
上座標系での進行方向の方位角と速度、および自己位置
を計測しつつ目的位置まで走行する２次元慣性航法によ
る自律型の搬送車である。

【００４７】図２に示したように、搬送車１０００は、
車体１１００に装着された４つの装置、すなわち２次元
慣性航法装置１２００、搬送制御装置１３００、駆動制
御装置１４００および駆動・操舵装置１５００によって
構成されており、その各装置の全体的な相互作用につい
ては、すでに説明したように図３の矢印の関係にある。

【００４８】まず、２次元慣性航法装置１２００と搬送
制御装置１３００とは、出発点を原点とする地上座標系
において、搬送車１０００が駆動し移動する前のウォー
ミングアップ状態においては、搬送制御装置１３００よ
り初期設定値をパラメータとして受け取り２次元慣性航
法装置１２００の初期化を行う。搬送車１０００が移動
を開始すると２次元慣性航法装置１２００は、地上座標
系における搬送車の進行方向の方位角と速度および自己
位置とを計測しつつ時々刻々と自己位置を搬送制御装置
１３００へ送信し、また一方では、進行方向の速度と方
向を駆動制御装置１４００へ出力している。

【００４９】搬送制御装置１３００では、予め記憶して
おいた走行コースに基づいた予定経路と２次元慣性航法
装置１２００より送信される搬送車１０００の自己位置
と駆動制御装置１４００より送信される推定されたヘデ
ィング角を用いた推測経路から算出される推定経路と、
先の予定経路との比較を行い、走行方法を決定しその走
行指令を駆動制御装置１４００へ出力する。

【００５０】また、駆動制御装置１４００では、搬送車
１０００の地上座標系における進行方向の速度と方位角
により搬送車１０００が直進あるいは曲線走行状態を一
定に保持するように制御し、搬送制御装置１３００から
の走行指令に基づいてスタート、停止、直進、旋回等の
駆動、操舵の制御を行うために、駆動・操舵装置１５０
０のモータを制御する。このとき駆動・操舵装置１５０
０の車輪回転数を検知するために駆動・操舵装置１５０
０のエンコーダ出力を取り込んで搬送車１０００の車輪
の現在速度および旋回角速度と旋回角度を計測してい
る。

【００５１】次に、２次元慣性航法装置１２００の作用
について説明する。

【００５２】２次元慣性航法装置１２００は、図４に示
したように、２つのモジュール、すなわち、移動体の慣
性力を検知する慣性信号検出部１００と、移動体の地上
座標系における自己位置と進行方向の速度および方位角
を計測するイナーシャル演算部２００とで構成されてお
り、各々以下の作用をなす。

【００５３】まず、慣性信号検出部１００は、移動体の
センサ座標系における座標軸ｘ、ｙ、ｚ上に配設された
加速度計１０２、１０３、１０４によって慣性力の加速
度ａｘo 、ａｙo 、ａｚo を検出し、またｚ軸上に配設
されたジャイロ１０１によって、ｚ軸回りの慣性力の角
速度ωo を検出する。これら慣性力は、インターフェイ
ス回路１０５、１０６で各々増幅、フィルタ処理および
デジタル変換処理される。角速度については、インター
フェイス回路１０５に、加速度ａｘo 、ａｙo、ａｚo
についてはインターフェイス回路１０６に入力され、イ
ンータフェイス制御回路１０７で順次制御されイナーシ
ャル演算部２００へ出力される。

【００５４】イナシャル演算部２００へ入力された角速
度ωo とｘ，ｙ，ｚ成分の加速度ａｘo 、ａｙo 、ａｚ
o は、補正演算部２０１へ入力される。ここでは、まず
搬送車１０００のウォーミングアップ状態では、初期値
記憶部１１にオフセット量の初期値が設定される。そし
て移動を開始し、運動停止判断演算部２０６が移動状態
と判断したときは、移動信号を制御部２０７に出力し、
制御部２０７により経過時間算出部２０８で移動積分時
間Δｔの計測を開始させ、また補正演算部２０１の初期
値記憶部１１より補正部１３にオフセット量の初期値を
セットし、慣性信号検出部１００の角速度ωo および
ｘ，ｙ成分の加速度ａｘo 、ａｙo 出力値より、各々の
オフセット量の初期値を減算する補正を行い、補正値
を、角速度ωについては角度演算部２０２へ、加速度ａ
ｘ、ａｙについては座標変換部２０４へ出力する。角度
演算部２０２では、運動開始後、移動積分時間Δｔが入
力されており、Δｔ時間ごとに角速度ωを時間積分して
角度θS に変換する。この角度θS は方向余弦演算部２
０３に入力され、ここで方向余弦が算出され座標変換部
２０４へ出力される。一方、補正された移動体のセンサ
座標系のｘ、ｙ成分の加速度ａｘ、ａｙについては、座
標変換部２０４に入力され、先の方向余弦演算部２０３
の出力結果で加速度ａｘ、ａｙが地上座標系の加速度Ａ
ｘ，Ａｙに変換される。このときの変換行列式Ａは以下
の式を用いる。

【００５５】

【数１】

【００５６】座標変換演算部２０４で変換された加速度
は、速度・位置演算部２０５へ出力される。また、この
速度・位置演算部２０５では、座標変換された地上座標
系での加速度Ａｘ、Ａｙが経過時間算出部２０８で計測
したΔｔ時間で積分され、１回積分で地上座標系での進
行速度ＶS の速度成分Ｖｘ，Ｖｙに、２回積分で自己位
置（Ｘ、Ｙ）に変換される。

【００５７】次に、図１３（ａ）〜（ｄ）に示すような
ｘ、ｙ、ｚ成分の各加速度ａｘo 、ａｙo 、ｚo および
角速度ωo の計測値が０に近い場合には、運動停止判断
演算部２０６が搬送車１０００が静止状態にあると判断
して制御部２０７へ停止信号を出力し、制御部２０７か
ら経過時間算出部２０８で停止時間Ｔｓの計測を開始さ
せる。そして一方では、補正演算部２０１のオフセット
算出保持部１２に対して時々刻々の角速度およびｘ、ｙ
成分の加速度の出力値から平均値計算を開始させる。そ
して、停止時間Ｔｓが平均値計算に十分な所定時間以上
になったときに各信号の角速度ωoff およびｘ、ｙ成分
の加速度ａｘoff 、ａｙoff のオフセット量の設定を行
う。さらに停止状態になった時から速度・位置演算部２
０５および角度演算部２０２においては、停止前の速度
Ｖｘ、Ｖｙおよび位置Ｘ、Ｙ並びに方位角度θS のデー
タ更新を行わない。

【００５８】また、運動停止判断演算部２０６で移動を
開始したと判断した時には、移動信号を制御部２０７に
出力して制御部２０７より経過時間算出部２０８へ移動
時間Δｔの計測を再開始させ、初期値処理のときと同様
に、そのときの慣性信号検出部１００からの角速度およ
びｘ、ｙ成分の加速度より各々のオフセット量を減算す
る補正を補正部１３で行い、補正値の角速度ωおよび加
速度ａｘ、ａｙを出力する。そして、角度演算部２０２
および速度・位置演算部２０５でデータの更新を行う。
更新されたデータは、外部へ出力するために、自己位置
については通信装置２１０を経て搬送制御装置１３００
へ送られ、進行方向の速度と方位角については出力装置
２０９によって駆動制御装置１４００へ送られる。ま
た、通信装置２１０は、搬送制御装置１３００から受信
したウォーミングアップ状態の初期値データを補正演算
部２０１の初期値記憶部１１へ送る。

【００５９】ここで、図１４に示したフローチャートを
用いて、２次元慣性航法装置１２００における、慣性デ
ータを慣性航法データへ変換するための演算処理につい
て説明する。

【００６０】この処理では、まずステップＳ１でウォー
ミングアップ状態となると、搬送制御装置１３００から
の指令で初期値を受信し、ステップＳ２で初期値のデー
タをセットする。次にステップＳ３で、運動停止判断演
算部２０６の信号によって搬送車１０００の移動開始を
判断し、ステップＳ４で移動積分時間Δｔを計測する。
次に、ステップＳ５で補正演算部２０１より補正演算デ
ータを出力し、ステップＳ６で角度演算部２０２により
方位角度を演算し、ステップＳ７で方向余弦演算部２０
３により方向余弦を演算し、ステップＳ８で座標演算部
２０４によりセンサ座標系データを地上座標系に変換
し、ステップＳ９で速度・位置演算部２０５により速度
および位置を演算し、以上のステップＳ５〜９で搬送車
１０００のΔｔ時間後の地上座標系における進行方向の
速度と方位角および自己位置を計算する。

【００６１】次に、ステップＳ１０において運動停止判
断演算部２０６で搬送車停止を判断すると、ステップＳ
１１で経過時間算出部２０８により停止時間Ｔｓを計測
し、ステップＳ１２でオフセット算出保持部１２により
重力の影響による角速度、加速度のオフセット量の演算
を行い、ステップＳ１３で演算に必要な所定時間が得ら
れたかどうか判定して、得られていなければステップＳ
１０に戻り、得られていればステップＳ１４でオフセッ
ト算出保持部１２でオフセット量の更新データを保持し
て補正部１３に出力する。そして、ステップＳ１０で運
動停止判断演算部２０６が搬送車１０００が移動してい
ると判断すると、ステップＳ４へ戻り進行方向の速度と
方位角および自己位置の航法計算を進める。

【００６２】次に、搬送制御装置１３００の作用につい
て説明する。

【００６３】搬送制御装置１３００は、まず最初に搬送
車１０００のウォーミングアップ状態において、初期設
定値記憶装置３１６より初期値読出し装置３１７によっ
て初期値を読み出し、通信装置（ａ）３１８を経由して
２次元慣性航法装置１２００を初期化する。そして次
に、図１６（ａ）に示すような経路情報記憶フォ−マッ
トで、予め図５における経路情報記憶装置３０１に走行
コースデータとして記憶させておき、予定経路読出し装
置３０２で、図１６（ｂ）に示すようなフォーマットの
セグメント毎に読み出し、パラメータ抽出装置３０３に
出力する。なお、図１５は走行経路の例を示し、図１６
（ｃ）は図１５の走行経路に対応する走行コースデータ
中のセグメント２の例を示すものである。ここで、各セ
グメント毎に記憶されている走行コースデータは、予定
経路のセグメント番号と予定経路の目標位置のスタート
点と終点の座標位置とその予定経路を走行する走行速度
および予定経路の最終目標位置を含むコースかどうかを
示すフラグから構成されており、パラメータ抽出装置３
０３はこれらの内容をパラメータとして抽出し、速度、
座標値、および予定経路終了フラグを予定経路演算装置
３０４に出力する。

【００６４】予定経路演算装置３０４では、図１７図に
示すように、予定経路１３１１の目標位置のスタート点
と終点間を結ぶ経路上にＴｋ時間後の第１基準位置を算
出して予定経路を決定する。なお、この図において、Ｐ
ｍは経路情報記憶装置３０１に記憶されたｍ番目の目標
位置、Ｃｍｎは予定経路Ｐｍ〜Ｐm+1 上のｎ番目の基準
位置、Ｒｍｎは推測経路１３１２上の推測位置すなわち
２次元慣性航法装置１２００からの自己位置と駆動制御
装置１４００からのヘディング角より求めた現在位置、
Ｅｍｎは推定経路１３１３上の推定位置すなわち基準位
置と推測位置から推定して求めた現在位置である。ま
た、図１８はこれらの位置を表す位置ベクトルを示すも
のである。

【００６５】セグメント０を読み出して求めた座標値と
速度のパラメータは、予定経路演算装置３０４から経路
維持装置３１３に出力される。経路維持装置３１３は、
搬送車１０００をスタートさせるために必要な速度指令
ベクトル（Ｖｘ、θｘ）を求めるために座標値から搬送
車１０００の進行方位角θｘを算出して、指令制御装置
３１４に出力する。さらに進行方位角θｘは指令制御装
置３１４から通信装置（ｂ）３１９を経由して駆動制御
装置１４００に送られ、これにより搬送車１０００が動
き始める。

【００６６】搬送車１０００が動き始めると、２次元慣
性航法置１２００から通信装置（ａ）３１８を経て入力
された地上座標系の自己位置と駆動制御装置１４００か
ら通信装置（ｂ）３１９を経由して入力される搬送車１
０００の進行方位角のヘディング角Θが推測経路演算装
置３１５に入力され、ここで推測位置を算出して推測経
路を決定する。決定された推測経路は、先の予定経路と
共に次の推定経路演算装置３０５に入力される。ここで
は、先の推測位置には、２次元慣性航法装置１２００の
慣性センサである加速度計、角速度計および駆動・操舵
装置１５００のエンコーダによるセンサ誤差等を含んで
いるので、推測経路の推測位置と予定経路の基準位置に
より、図１８に示す位置ベクトルによりＣｍｎベクトル
とＲｍｎベクトルを推測位置に含まれるセンサ誤差の寄
与を表す係数によって線形結合した線形予測フィルタに
よる推定位置Ｅｍｎベクトルを推定して推定経路を求め
る。それで決定した推定経路と先の予定経路に基づい
て、以下の式に示すように、予定経路に対する推定経路
の偏差量として、基準位置に対する推定位置の偏差Ｄｍ
ｎベクトルを算出すると共に、推定位置に対する目標位
置からの偏差Ｌｍｎベクトルを算出する。

【００６７】

【数２】

【００６８】

【数３】

【００６９】この演算を判定偏差演算装置３０６におい
て行い次の経路比較判定装置３０７に送る。

【００７０】次に、この経路比較判定装置３０７で行う
判定原理について図１９を用いて説明する。なお、この
図において、Ｎｃは基準位置を中心とした半径（基準位
置許容差）Ｌｃの許容差円、Ｎｐは目標位置を中心とし
た半径（目標位置許容差）Ｌｐの許容差円をそれぞれ示
している。

【００７１】まず、予定経路の基準位置を中心とする許
容差円Ｎｃ内に推定位置がある場合には、現在の進行速
度と方位角を維持して搬送車１０００を駆動して次の基
準位置を算出するために基準位置の更新を行う。すなわ
ち、セグメントｍの予定経路１３２１において、以下の
式の条件を満たす場合、基準位置演算装置３１２によ
り、基準位置をＣｍｎからＣmn+1に更新する。

【００７２】

【数４】

【００７３】また、予定経路の目標位置の終点を中心と
する許容差円Ｎｐ内に推定位置がある場合は、次のセグ
メントの予定経路にコースを更新するために、予定経路
更新指令を予定経路読出し装置３０２に出力する。すな
わち、セグメントｍの予定経路１３２１において、以下
の式の条件を満たす場合、予定経路更新装置３１１より
予定経路更新指令を予定経路読出し装置３０２に出力
し、経路情報記憶装置３０１より次のセグメント番号ｍ
＋１の予定経路１３２２（Ｐｍ〜Ｐm+1 ）を読み出す。

【００７４】

【数５】

【００７５】また、以下の式に示すように、推定経路１
３２３上の推定位置が基準位置を中心とする許容差円Ｎ
ｃ外にあって、目標位置の終点を中心とする許容差円Ｎ
ｐ外にある場合は、軌道修正装置３０９により、図１９
において符号１３２４で示すように、走行コースの軌道
を推定位置から目標位置の終点に向けてＬｍｎベクトル
の軌道修正を行う。

【００７６】

【数６】

【００７７】また、最終経路の目標点におけるＬｐ内に
Ｌｍｎベクトルが入り、経路比較判定装置３０７でセグ
メントフォーマットの予定経路終了フラグを検出する
と、走行コースの最終目標点に到達したと判断して、停
止指令装置３１０より停止指令を出力する。

【００７８】上述の判定結果で出力された各指令は、指
令制御装置３１４において停止指令、軌道修正、経路維
持指令の優先順位で通信装置（ｂ）３１９を経由して駆
動制御装置１４００に出力される。

【００７９】図２０は搬送制御装置１３００における走
行経路の制御動作を説明するための制御フローを示すも
のである。すなわち、搬送制御装置１３００では、まず
経路情報記憶装置３０１に記憶されているセグメント０
の初期経路データを予定経路読出し装置３０２により読
み出し、パラメータ抽出装置３０３によりパラメータを
抽出する。予定経路演算装置３０４は、パラメータ抽出
装置３０３で抽出したパラメータまたは基準位置演算装
置３１２で演算された基準位置に基づいて（３０４
ａ）、予定経路演算を行う（３０４ｂ）が、ここでは、
パラメータ抽出装置３０３で抽出したパラメータに基づ
いて予定経路を演算する。この予定経路演算装置３０４
より出力される座標値および速度データにより経路維持
装置３１３が走行指令データを指令制御装置３１４に出
力すると、ここで走行指令演算（３１４ａ）が行われ、
ここから駆動制御装置１４００に速度指令が送られ動き
始める。

【００８０】次に、読み出したセグメントの座標値より
基準位置を演算し、予定経路演算装置３０４で予定経路
演算（３０４ｂ）を行う。また、推測経路演算装置３１
５で、２次元慣性航法装置１２００からの搬送車の自己
位置（Ｘ、Ｙ）と駆動制御装置１４００からの進行方位
角のヘディング角Θとを用いて（３１５ａ）、推測経路
を演算する（３１５ｂ）。そして、推定経路演算装置３
０５で、推測経路と予定経路とに基づいて（３０５
ａ）、推定経路を演算する（３０５ｂ）。次に、判定偏
差演算装置３０６で、予定経路と推定経路の判定偏差を
求め（３０６ａ）、経路比較判定装置３０７で判定偏差
の比較演算を行い（３０７ａ）、選択制御装置３０８に
よって、軌道修正（３０９ａ）、停止指令（３１０
ａ）、予定経路更新（３１１ａ）、基準位置演算（３１
２ａ）の選択を行う。

【００８１】基準位置演算（３１２ａ）の場合は、基準
位置を更新して予定経路演算（３０４ｂ）を行う。この
ように、駆動制御装置１４００からのヘディング角Θを
用いて推測経路を演算する角度ループＴｗと、２次元慣
性航法装置１２００からの搬送車の自己位置（Ｘ、Ｙ）
を用いて推測経路を演算する位置ループＴｘと、基準位
置に基づいて予定経路を演算する推定経路ループＴｋと
によって駆動状態が判断され、次の予定経路の基準位置
に向けてＴｋ時間毎に基準位置が更新される。

【００８２】軌道修正（３０９ａ）の場合は、判定比較
演算３０７ａの結果の他に予定経路と推定経路を用い
（３０９ａ）、軌道を修正する。予定経路更新（３１１
ａ）の場合は、予定経路読出し装置３０２で経路情報記
憶装置３０１より次のセグメント番号を読み出す。この
ようして予定経路を順々に更新するマップループＴMAP
が構成されている。

【００８３】ここで、各ループの時間の関係は、Ｔｋ≒
Ｔｗ＜Ｔｘ＜ＴMAP となっている。

【００８４】最後に、搬送制御装置１３００での処理の
流れを、図２１に示したフローチャートを用いて説明す
る。搬送車１０００がウォーミングアップ状態での２次
元慣性航法装置１２００の初期化の場合では、ステップ
Ｓ１０１において初期設定値記憶装置３１６のデータを
初期値読出し装置３１７で読み取り、通信装置（ａ）３
１８から２次元慣性航法装置１２００に送信して初期化
を行う。そしてステップＳ１０２で搬送車１０００の走
行コースを予め記憶しておいた経路情報記憶装置３０１
から走行コースを読み出し、ステップＳ１０３で走行指
令に必要なパラメータを抽出して、このパラメータから
初期経路によるスタートかどうかをステップＳ１０４で
判断する。初期経路によるスタートの場合には、ステッ
プＳ１０５で初期経路走行指令を発生し、ステップＳ１
０６で走行指令を出力して、初期経路の走行を開始させ
る。

【００８５】次に、ステップＳ１０７で、読み出したセ
グメントの座標値より基準位置を算出し予定経路を予定
経路演算装置３０４で決定し、ステップＳ１０８で搬送
車１０００の現状状態を検出している２次元慣性航法装
置１２００からの搬送車１０００の自己位置を通信装置
（ａ）３１８より受信し、ステップＳ１０９で駆動制御
装置１４００からの進行方位角のヘディング角を通信装
置（ｂ）３１９より受信する。次に、ステップＳ１１０
で推測経路を求め、ステップＳ１１１で推定経路を求
め、次に予定経路と推定経路を比較判定するためにステ
ップＳ１１２で判定偏差を求め、ステップＳ１１３で経
路比較判定して選択制御装置３０８によってステップＳ
１１４〜１１６の選択を行う。ステップＳ１１４では最
終経路目標終点か否かを判断し、終点の場合は処理を終
了する。終点でなければ、ステップＳ１１５で軌道修正
か否かを判断する。軌道修正の場合は、ステップＳ１１
９で軌道修正指令を発生し、ステップＳ１２０で走行指
令を出力し、ステップＳ１０７へ戻る。軌道修正でなけ
れば、ステップＳ１１６で基準位置更新か否かを判断す
る。基準位置更新の場合は、ステップＳ１１７で基準位
置を更新してステップＳ１０７に戻り推定経路を維持し
て走行させる。基準位置更新でなければ、セグメントで
示す一定区間の予定経路に沿って走行が終了したため、
ステップＳ１１８で、次の予定経路を走行するために予
定経路更新を行うため、経路情報記憶装置３０１より次
のセグメント番号を読み出し更新してステップＳ１０２
へ戻り、同じ処理を繰り返し最終到達点に向けて搬送車
１０００の走行を継続させる。

【００８６】次に、駆動制御装置１４００の作用につい
て説明する。

【００８７】駆動制御装置１４００は、２次元慣性航法
装置１２００からの進行方向の速度ベクトルを入力装置
４０１より入力し、速度・角度抽出装置４０２で速度Ｖ
s と角度θs を抽出し、速度Ｖs については速度最適化
装置４１５に出力させる一方で、方位角θs については
ヘディング角最適化装置４０３に出力させる。そして、
駆動・操舵装置１５００のエンコーダ出力によってモー
タ角速度および車輪角速度を求め、さらに旋回角速度に
変換し積分することで搬送車１０００の旋回角θe を算
出してヘディング角最適化装置４０３に入力する。ここ
で搬送車１０００の進行方向の姿勢角を推定し、その角
度をヘディング角Θとして角度偏差・微分演算装置４０
４に出力し角度偏差と角度変化率を算出し、角度系ファ
ジィ推論装置４０５に入力する。ここでのファジィ推論
では、図２２に示すメンバシップ関数および図２３に示
すファジィルールによる２入力値（角度偏差、角度変化
率）１出力値（角度系旋回角速度）のファジィ推論を行
い、角度系旋回角速度Ωθを走行制御装置４０６に出力
する。

【００８８】一方、搬送制御装置１３００からの搬送車
の進行方向の速度ベクトル指令による指令データは、通
信装置４１０を経て速度・角度指令抽出装置４１１に入
力され、ここで速度ベクトルから、搬送車１０００の進
行方向の速度Ｖx と方位角θx が抽出され、方位角θx
は角度偏差・微分演算装置４０４に出力され、速度Ｖx
は速度偏差・微分演算装置４１２に出力される。そし
て、速度については、駆動・操舵装置１５００のエンコ
ーダからの出力に対してモータドライバ装置４０９で正
・逆パルス化を行い、その出力パルスデータをドライバ
制御装置４０８で正・逆回転数に変換してモータ角速度
演算装置４０７に入力すると共に、車体速度演算装置４
１４に入力して車体速度Ｖe に変換する。その車体速度
Ｖe と速度・角度抽出装置４０２からの速度Ｖs が速度
最適化装置４１５で最適化される。その最適化された速
度Ｖseが速度偏差・微分演算装置４１２に入力される。
この速度偏差・微分演算装置４１２では、速度の偏差お
よび変化率を算出して速度系ファジィ推論装置４１３に
入力する。ここでのファジィ推論は、図２２に示すメン
バシップ関数および図２３に示すファジィルールによる
２入力値（速度偏差・速度変化率）１出力値（速度系車
体速度）のファジィ推論を行い、速度系車体速度Ｖv
を、走行制御装置４０６に出力する。

【００８９】この走行制御装置４０６では、角度系と速
度系によるファジィ推論結果を用いて駆動・操舵装置１
５００の目標モータ角速度Ωが決定され、ドライバ制御
装置４０８に出力される。ドライバ制御装置４０８で
は、駆動・操舵装置１５００のモータ用ドライバとなる
モータドライバ装置４０９に対して、先の目標モータ角
速度Ωと現在のモータ角速度Ωm との差からモータの速
度指令および、回転の正・逆指令を出力している。一
方、現在のモータ角速度Ωm は、モータドライバ装置４
０９でエンコーダからの出力を正・逆パルス信号に変換
して、ドライバ制御装置４０８に入力し、ここでモータ
の回転数と回転方向の正・逆信号を検出することによっ
て得ている。また、ドライバ制御装置４０８とモータ角
速度演算装置４０７においては、ドライバ制御装置４０
８で検出したモータの回転数と正・逆信号をモータ角速
度演算装置４０７に出力して、モータ角速度に変換し現
在のモータ角速度Ωm データとして、ドライバ制御装置
４０８にフィードバックしてモータ角速度ループを構成
している。

【００９０】また、一方では、ドライバ制御装置４０８
からのモータ回転数と回転の正・逆信号は、旋回角速度
演算装置４１６で搬送車の車体旋回角速度に変換され、
その出力データは、旋回角演算装置４１７で車体の車輪
駆動による搬送車の現在の進行方向の方位姿勢角θe に
変換され、ヘディング角最適化装置４０３に出力され
る。このヘディング角最適化装置４０３では、搬送車１
０００の現在の進行方向の方位姿勢角θe と先の２次元
慣性航法装置１２００によって計測された搬送車１００
０の進行方向の方位角θs とにより、現在の搬送車進行
方向の方位角を推定して、最適ヘディング角Θとして通
信装置４１０に出力し搬送制御装置１３００に送信す
る。

【００９１】図２４は、駆動制御装置１４００による駆
動・操舵装置１５００のモータ制御の動作を示す説明図
である。図２４の外部制御情報のうち、搬送制御装置１
３００からは、搬送車の目標速度指令Ｖｘと目標方位角
指令θｘが送信され、２次元慣性航法装置１２００から
は、搬送車車体１１００の現在の慣性航法データである
進行速度Ｖｓおよび進行方位角θｓが入力されている。
さらに一方では、この駆動制御装置１４００において、
駆動・操舵装置１５００のエンコーダ５０２のパルスデ
ータから、車体速度演算装置４１４で搬送車の車体速度
Ｖｅを演算する（４１４ａ）と共に、旋回角速度演算装
置４１６で車体の旋回角速度を演算し（４１６ａ）さら
に旋回角演算装置４１７でその角速度を積分することに
よって旋回角度θｅ（方位姿勢角）を演算している（４
１７ａ）。

【００９２】速度最適化装置４１５で最適化（４１５
ａ）された速度Ｖseと目標速度指令Ｖｘとを用いて（４
１２ａ）、速度偏差・微分演算装置４１２で速度の偏差
および変化率が算出され、速度系ファジィ推論装置４１
３で、速度系ファジィ推論（４１３ａ）によって速度系
車体速度Ｖv が求められる。

【００９３】また、ヘディング角最適化装置４０３で最
適化（４０３ａ）されたヘディング角Θと目標方位角指
令θｘとを用いて（４０４ａ）、角度偏差・微分演算装
置４０４で角度の偏差および変化率が算出され、角度系
ファジィ推論装置４０５で、角度系ファジィ推論（４０
５ａ）によって角度系旋回角速度Ωθが求められる。

【００９４】そして、走行制御装置４０６で、角度系と
速度系によるファジィ推論結果を用いてモータ角速度指
令演算が行われ（４０６ａ）、駆動・操舵装置１５００
の目標モータ角速度Ωが決定される。さらにドライバ制
御装置４０８で、目標モータ角速度Ωと、駆動・操舵装
置１５００のエンコーダ５０２のパルスデータから演算
した（４０７ａ）現在のモータ角速度Ωm との差に基づ
いて（４０８ａ）、モータの速度指令および回転の正・
逆指令がモータドライバ装置４０９に出力され、駆動・
操舵装置１５００のモータ５０１が駆動される。

【００９５】ここで、駆動・操舵装置１５００のエンコ
ーダ５０２の出力よりモータ角速度Ωm を演算し（４０
７ａ）、ドライバ制御装置４０８にフィードバックして
モータ角速度ループＴｍが構成されている。この角速度
ループＴｍと、速度系ファジィ推論（４１３ａ）を含む
速度系ループＴｖおよび角度系ファジィ推論（４０５
ａ）を含む角度系ループＴｗによってモータ５０１が制
御される。そのときの制御ループの時間関係は、Ｔｍ＜
Ｔｖ＜Ｔｗとなる。

【００９６】次に、図７に示したような駆動・操舵装置
１５００の車輪配置の違いによる各構成の走行方式毎
に、モータの制御方法について説明する。

【００９７】図７および図８に示した第１の種類の駆動
・操舵装置の構成の場合：左右２輪の速度差によってヘ
ディング角（ステアリング角）を決定する方式のため、
図２５に示すような制御フローになる。すなわち、モー
タ角速度指令演算４０６ａでは、左車輪用モータ角速度
Ωｌと右車輪用モータ角速度Ωｒとが求められる。モー
タドライバ装置４０９は左モータドライバ４０９Ｌと右
モータドライバ４０９Ｒとを含む。左モータドライバ４
０９Ｌは、左車輪エンコーダ５０２Ｌの出力により左モ
ータ角速度演算（４０７Ｌ）によって求めた現在の角速
度Ωleと左車輪用モータ角速度Ωｌとに基づいて左車輪
モータ５０１Ｌを駆動する。右モータドライバ４０９Ｒ
は、右車輪エンコーダ５０２Ｒの出力により右モータ角
速度演算（４０７Ｒ）によって求めた現在の角速度Ωre
と右車輪用モータ角速度Ωｒとに基づいて右車輪モータ
５０１Ｒを駆動する。

【００９８】なお、車体速度演算（４１４ａ）および旋
回角速度演算（４１６ａ）は、両エンコーダ５０２Ｌ、
５０２Ｒの出力を用いて行われる（５０２ａ）。

【００９９】各モータへの指令角速度を以下の式で示
す。

【０１００】但し、速度および旋回角速度の符号は進行
方向および右旋回時を正符号とする（以下同様）。ま
た、記号の意味は以下の通りである。 Ｖｖ：・速度系ファジィ推論結果による車体重心速度 Ωθ：・角度系ファジィ推論結果による車体重心旋回角
速度 Ωｌ：・左車輪用モータ角速度 Ωｒ：・右車輪用モータ角速度 Ｄ ：・車輪直径 Ｔ ：・車軸間距離 Ｖｖ・２／Ｄ：・車体重心速度による駆動軸角速度成分 Ωθ・Ｔ／Ｄ：・車体重心旋回角速度による駆動軸角速
度成分

【０１０１】

【数７】指令角速度： Ωｌ＝ Ｖｖ・２／Ｄ＋Ωθ・Ｔ／Ｄ Ωｒ＝ Ｖｖ・２／Ｄ−Ωθ・Ｔ／Ｄ

【０１０２】図９および図１０に示した第２の種類の駆
動・操舵装置の構成の場合：この場合では、操舵用モー
タと駆動用モータが分離したタイプであるので、各モー
タに対応して、操舵用モータの回転量を計測する操舵用
エンコーダと駆動用モータの回転量を計測するための駆
動用エンコーダが取り付けられている。これらエンコー
ダの回転量からの操舵角と駆動速度を指令値と比較する
ことによってドライバ制御装置４０８からモータドライ
バ装置４０９へモータ速度指令が出力され、モータドラ
イバ装置４０９がモータを制御する。但し、駆動・操舵
を前輪で行うために車輪配置による幾何学的影響がで
る。

【０１０３】この場合のモータ制御フローは図２６に示
すようになる。すなわち、モータ角速度指令演算４０６
ａは、速度系ファジィ推論（４１３ａ）による速度系車
体速度Ｖv と角度系ファジィ推論（４０５ａ）による角
度系旋回角速度Ωθとを用いて駆動用モータ角速度Ωｄ
を演算する駆動用モータ角速度指令演算４０６Ｄと、角
度系旋回角速度Ωθを用いて操舵用モータ角速度Ωｓｔ
を演算する操舵用モータ角速度指令演算４０６Ｓとを含
む。また、モータドライバ装置４０９は駆動用モータド
ライバ４０９Ｄと操舵用モータドライバ４０９Ｓとを含
む。駆動用モータドライバ４０９Ｄは、駆動用モータ５
０１Ｄのエンコーダ５０２Ｄの出力により駆動用モータ
角速度演算（４０７Ｄ）によって求めた現在の角速度Ω
deと駆動用モータ角速度Ωｄとに基づいて駆動用モータ
５０１Ｄを駆動する。操舵用モータドライバ４０９Ｓ
は、操舵用モータ５０１Ｓのエンコーダ５０２Ｓの出力
により操舵用モータ角速度演算（４０７Ｓ）によって求
めた現在の角速度Ωste と操舵用モータ角速度Ωｓｔと
に基づいて操舵用モータ５０１Ｓを駆動する。

【０１０４】なお、車体速度演算（４１４ａ）はエンコ
ーダ５０２Ｄの出力を用いて行われ、旋回角速度演算
（４１６ａ）はエンコーダ５０２Ｓの出力を用いて行わ
れる。

【０１０５】各モータへの指令角速度は以下の式のよう
になる。なお、記号の意味は以下の通りであり、また、
一部の符号については図２７に示す。 Ｖｖ ：・速度系ファジィ推論結果による車体重心速度 Ωθ ：・角度系ファジィ推論結果による車体重心旋回
角速度 Ωｄ ：・駆動用モータ角速度 Ωｓｔ：・操舵用モータ角速度 Ｄ ：・車輪直径 Ｔ ：・車軸間距離 φ ：・舵角（右旋回時…正：左旋回時…負） α ：・３輪車の駆動・操舵輪頂角 Ｖｖ・２／Ｄ：・車体重心速度による駆動軸角速度 Ωθ・Ｔ／Ｄ：・車体重心旋回角速度による駆動軸角速
度

【０１０６】

【数８】指令角速度： Ωｄ ＝（Ｖｖ・2 ／D ）×cos φ＋（Ωθ・T/D ）×
（sin φ／tan （α/2）） Ωｓｔ＝Ωθ

【０１０７】図１１および図１２に示した第３の種類の
駆動・操舵装置の構成の場合：この場合では、前輪で操
舵して、後輪で駆動するため、第２の種類と同様に操舵
用モータと駆動用モータを独立にモータドライバ装置４
０９が制御する。

【０１０８】この場合のモータ制御フローは、第２の種
類と同様に、図２６に示すようになる。ただし、駆動用
モータ角速度指令演算４０６Ｄでは速度系ファジィ推論
（４１３ａ）による速度系車体速度Ｖv のみを用いる。

【０１０９】各モータへの指令角速度は以下の式のよう
になる。なお、記号の意味は以下の通りである。 Ｖｖ ：・速度系ファジィ推論結果による車体重心速度 Ωθ ：・角度系ファジィ推論結果による車体重心旋回
角速度 Ωｄ ：・駆動用モータ角速度 Ωｓｔ：・操舵用モータ角速度 Ｄ ：・車輪直径 Ｔ ：・車軸間距離 Ｖｖ・２／Ｄ：・車体重心速度による駆動軸角速度 Ωθ・Ｔ／Ｄ：・車体重心旋回角速度による駆動軸角速
度

【０１１０】

【数９】指令角速度： Ωｄ ＝（Ｖｖ・２／Ｄ） Ωｓｔ＝Ωθ

【０１１１】次に、駆動・操舵装置１５００の作用につ
いて説明する。

【０１１２】第１の種類の駆動・操舵装置の構成では、
図７および図８に示したように、モータ１５０３に歯車
列１５０２を介して車輪１５０１を取り付け、その車輪
１５０１の回転数に応じたパルスを発生するエンコーダ
１５０４を装着してある。この車輪付きモータを車体１
１００の左右に取り付け、モータの回転速度の差でもっ
て搬送車の方向を操舵する。また車体の安定のために前
後方向に補助輪１５０５を配設してある。

【０１１３】第２の種類の駆動・操舵装置の構成は、図
９および図１０に示したように、車体１１００の前方に
駆動輪と操舵輪の双方の機能を合わせ持つ駆動操舵輪１
５１１を配設し、後輪に従動輪１５１２を配設する方式
である。そして、車輪を回転させるモータ１５１４とそ
の車輪の回転数を検出するためのエンコーダ１５１５を
配設した車輪１５１１に対して、その車輪全体をｚ軸回
りに回転させ操舵させるためのモータ１５１６と車輪全
体のｚ軸回りの回転数を検出するエンコーダ１５１７を
配設した構造を合わせ持つ駆動操舵輪タイプの駆動・操
舵装置であるので、車輪１５１１を駆動することで搬送
車１０００を前方に引っ張り、さらに、車輪１５１１全
体をｚ軸回りに回転することで搬送車１０００の進行方
向の方位角を決定して走行する。

【０１１４】第３の種類の駆動・操舵装置の構成は、図
１１および図１２に示したように、車体１１００の前方
には、操舵するためのモータと操舵の回転量を検知する
ためのエンコーダを有する操舵輪１５２１、１５２５を
設け、後方には駆動源１５２４のモータ出力を差動歯車
１５２３を介して左右に伝達して駆動すると共に、車輪
の回転数を検知するためのエンコーダを有する駆動輪１
５２２を設けたタイプで、３輪形式と４輪形式とがあ
る。このタイプは、駆動装置と操舵装置を分離した方式
のものであり、前輪で搬送車１０００の進行方向の方位
角を操舵し、後方の車輪で駆動力を得て搬送車１０００
を押して走行する。

【０１１５】以上説明したように、本実施例の２次元慣
性航法による搬送車１０００は、自己の運動における慣
性力を非接触的にセンシングして、自己位置と進行方向
の速度および角度を計測する慣性航法方式を採用してい
るため、走行経路Ｓに沿って光学表示あるいは磁気表示
を配設する必要がなくなり、光学表示あるいは磁気表示
の破損ないし汚損に伴って走行不能となることを回避す
ることができる。

【０１１６】また、走行コースを予め搬送制御装置１３
００に記憶させる方式としているため、走行経路Ｓの変
更を容易に行うことができる。

【０１１７】また、２次元慣性航法装置１２００におい
て、搬送車１０００の移動時と停止時を判断し、停止時
に加速度と角速度のオフセット量を算出し、このオフセ
ット量を用いて、車体のセンサ座標系における加速度と
角速度を補正するようにしたので、２次元平面での自己
位置と進行方向の速度および角度の誤差を極力低減する
ことができる。

【０１１８】さらに、２次元慣性航法装置１２００と搬
送制御装置１３００による走行コースの修正を予測制御
で行う位置制御ループ内に、２次元慣性航法装置１２０
０と駆動制御装置１３００による搬送車１０００のステ
アリング角をファジー制御で決定する速度制御ループを
合わせ持つ制御方式のため、予定経路に対する推定経路
を算出して比較判定制御する高精度な２次元慣性航法を
容易に実現することができる。

【０１１９】以上実施例を挙げて本発明を説明したが、
本発明は上記実施例に限定するものではなく、その要旨
を変更しない範囲で種々変形可能である。

【０１２０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の搬
送車によれば、２次元慣性航法装置によって車体のセン
サ座標系における加速度と角速度とを検出し、地上座標
系での２次元平面における車体の位置と進行方向の速度
および角度を計測し、搬送制御装置によって、２次元慣
性航法装置により計測された車体の位置と予め記憶して
おいた走行経路上の位置とを比較して車体の速度および
角度を含む走行指令を発生し、駆動操舵装置によって、
搬送制御装置が発生する走行指令と２次元慣性航法装置
により計測した車体の進行方向の速度および角度に基づ
いて駆動操舵装置を制御して車体を走行経路に従って目
的位置まで走行させるようにしたので、光学表示や磁気
表示を必要とせずに、予め記憶させておいた走行経路に
従って正確に目的位置まで自律走行を行うことができる
という効果がある。

【０１２１】また、請求項２記載の搬送車によれば、２
次元慣性航法装置において、運動停止判断手段によって
車体のセンサ座標系における加速度と角速度とから車体
の運動停止と判断したときに、オフセット量算出手段に
よって加速度と角速度のオフセット量を算出し、このオ
フセット量を用いて、補正手段によって、車体のセンサ
座標系における加速度と角速度とを補正するようにした
ので、上記請求項１記載の発明の効果に加え、２次元平
面での自己位置と進行方向の速度および角度の誤差を極
力低減することができるという効果がある。

【０１２２】また、請求項３記載の搬送車によれば、搬
送制御装置において、推測経路演算手段によって、２次
元慣性航法装置により計測した車体の位置と方位角算出
手段により算出した車体の進行方位角とに基づいて推測
経路を算出し、推定経路演算手段によって、予め記憶し
ておいた走行経路と推測経路とに基づいて推定経路を算
出し、この推定経路と予め記憶しておいた走行経路との
偏差に基づいて、走行指令発生手段によって、走行指令
を発生するようにしたので、上記請求項１記載の発明の
効果に加え、センサによる誤差を低減して高精度な２次
元慣性航法による走行が可能になるという効果がある。

【０１２３】また、請求項４記載の搬送車によれば、駆
動制御装置において、方位角算出手段によって車体の進
行方位角を算出し、角度偏差変化率算出手段によって、
方位角算出手段により算出した方位角の、搬送制御装置
からの走行指令中の角度に対する偏差および角度変化率
を算出し、この偏差および角度変化率に基づいて、角度
系ファジィ推論手段によって、駆動操舵装置を制御する
ための旋回角速度を決定し、また、速度算出手段によっ
て車体の速度を算出し、速度偏差変化率算出手段によっ
て、速度算出手段によって算出した速度の、搬送制御装
置からの走行指令中の速度に対する偏差および速度変化
率を算出し、この偏差および速度変化率に基づいて、速
度系ファジィ推論手段によって、駆動操舵装置を制御す
るための車体速度を決定するようにしたので、上記請求
項１記載の発明の効果に加え、高精度な２次元慣性航法
による走行が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る搬送車の概略を示す説
明図である。

【図２】本発明の一実施例に係る搬送車の外観を示す斜
視図である。

【図３】図２の搬送車の各構成要素の接続を示すブロッ
ク図である。

【図４】図３における２次元慣性航法装置の回路構成の
主要部を示すブロック図である。

【図５】図３における搬送制御装置の回路構成の主要部
を示すブロック図である。

【図６】図３における駆動制御装置の回路構成の主要部
を示すブロック図である。

【図７】図３における駆動・操舵装置の第１の種類の構
成を示す説明図である。

【図８】図３における駆動・操舵装置の第１の種類の構
成を示す説明図である。

【図９】図３における駆動・操舵装置の第２の種類の構
成を示す説明図である。

【図１０】図３における駆動・操舵装置の第２の種類の
構成を示す説明図である。

【図１１】図３における駆動・操舵装置の第３の種類の
構成を示す説明図である。

【図１２】図３における駆動・操舵装置の第３の種類の
構成を示す説明図である。

【図１３】図４の２次元慣性航法装置において運動停止
状態を判断するための慣性信号の波形を示す波形図であ
る。

【図１４】図４の２次元慣性航法装置の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図１５】図５の搬送制御装置において記憶する走行経
路の一例を示す説明図である。

【図１６】図５の搬送制御装置において記憶する走行コ
ースデータのフォーマットを示す説明図である。

【図１７】図５の搬送制御装置における走行コースデー
タに基づく走行経路を示す説明図である。

【図１８】図５の搬送制御装置において推定経路を求め
るために用いる位置ベクトルを示す説明図である。

【図１９】図５の搬送制御装置における経路比較判定の
原理を説明するための説明図である。

【図２０】図５の搬送制御装置の動作を示す説明図であ
る。

【図２１】図５の搬送制御装置の動作を示すフローチャ
ートである。

【図２２】図６の駆動制御装置において駆動・操舵用モ
ータの角速度を決定するためのファジィ推論で使用する
メンバシップ関数を示す説明図である。

【図２３】図６の駆動制御装置において駆動・操舵用モ
ータの角速度を決定するためのファジィ推論で使用する
ファジィルールを示す説明図である。

【図２４】図６の駆動制御装置の動作を示す説明図であ
る。

【図２５】図６の駆動制御装置の動作を示す説明図であ
る。

【図２６】図６の駆動制御装置の動作を示す説明図であ
る。

【図２７】図９の駆動・操舵装置の動作を説明するため
の説明図である。

【符号の説明】

１０００ 搬送車 １１００ 車体 １２００ ２次元慣性航法装置 １３００ 搬送制御装置 １４００ 駆動制御装置 １５００ 駆動・操舵装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹山 和之 千葉県習志野市茜浜１丁目８番３号 日本 プレシジョン株式会社内 (72)発明者 原田 充彦 千葉県習志野市茜浜１丁目８番３号 日本 プレシジョン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体と、 この車体の駆動と操舵を行う駆動操舵装置と、 前記車体のセンサ座標系における加速度と角速度とを検
   出して、地上座標系での２次元平面における車体の位置
   と進行方向の速度および角度を計測する２次元慣性航法
   装置と、 この２次元慣性航法装置によって計測した車体の位置
   と、予め記憶しておいた走行経路上の位置とを比較して
   車体の速度および角度を含む走行指令を発生する搬送制
   御装置と、 この搬送制御装置が発生する走行指令と前記２次元慣性
   航法装置によって計測した車体の進行方向の速度および
   角度に基づいて前記駆動操舵装置を制御する駆動制御装
   置とを具備することを特徴とする搬送車。
2. 【請求項２】 前記２次元慣性航法装置は、車体のセン
   サ座標系における加速度と角速度とから車体の運動停止
   を判断する運動停止判断手段と、この運動停止判断手段
   によって運動停止と判断したときに、加速度と角速度の
   オフセット量を算出するオフセット量算出手段と、この
   オフセット量算出手段によって算出したオフセット量を
   用いて車体のセンサ座標系における加速度と角速度とを
   補正する補正手段とを有することを特徴とする請求項１
   記載の搬送車。
3. 【請求項３】 前記駆動制御装置は、車体の進行方位角
   を算出する方位角算出手段を有し、前記搬送制御装置
   は、前記２次元慣性航法装置によって計測した車体の位
   置と前記方位角算出手段によって算出した車体の進行方
   位角とに基づいて車体の現在位置を推測し、この推測し
   た位置の軌跡である推測経路を算出する推測経路算出手
   段と、予め記憶しておいた走行経路と前記推測経路算出
   手段によって算出した推測経路とに基づいて車体の現在
   位置を推定し、この位置の軌跡である推定経路を算出す
   る推定経路算出手段と、この推定経路算出手段によって
   算出した推定経路と予め記憶しておいた走行経路との偏
   差に基づいて走行指令を発生する走行指令発生手段とを
   有することを特徴とする請求項１記載の搬送車。
4. 【請求項４】 前記駆動制御装置は、車体の進行方位角
   を算出する方位角算出手段と、この方位角算出手段によ
   って算出した方位角の、前記搬送制御装置からの走行指
   令中の角度に対する偏差および角度変化率を算出する角
   度偏差変化率算出手段と、この角度偏差変化率算出手段
   によって算出した偏差および角度変化率に基づいてファ
   ジィ推論によって、駆動操舵装置を制御するための旋回
   角速度を決定する角度系ファジィ推論手段と、車体の速
   度を算出する速度算出手段と、この速度算出手段によっ
   て算出した速度の、前記搬送制御装置からの走行指令中
   の速度に対する偏差および速度変化率を算出する速度偏
   差変化率算出手段と、この速度偏差変化率算出手段によ
   って算出した偏差および速度変化率に基づいてファジィ
   推論によって、駆動操舵装置を制御するための車体速度
   を決定する速度系ファジィ推論手段とを有することを特
   徴とする請求項１記載の搬送車。