JPH07302119A - 無人走行車の制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無人走行車の制御方法およびその装置におい
て、車体の直進状態を保ちながら同車体を走行させるこ
とができ、しかも低コストで実現する。 【構成】 無人走行車の制御方法およびその装置は、車
体を直進走行させる際、上記無人走行車を制御する制御
部７には左右車輪の駆動用モータ３，４に連動したエン
コーダ５，６からのエンコーダパルスが入力しており、
制御部７はそのエンコーダパルスを検出して左右車輪の
回転量Ｌ，Ｒを算出するとともに、その差を算出し、か
つその差の絶対値（偏差）を得、その回転量Ｌ，Ｒの大
小関係により車体の操向方向を決定し、その偏差に応じ
てテーブル７ａから読み出したデータを左車輪あるいは
右車輪の操作量（操向量）として設定し、車体を走行制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば建物内の床面
等を掃除し、あるいは荷物を運搬する無人走行車の走行
制御技術に係り、特に詳しくは正確な車体の方向修正を
可能とする無人走行車の制御方法およびその装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】この無人走行車の制御方法としては、例
えば誘導線式やジャイロ誘導方式等がある。誘導線式で
は車体の走行床面に誘導線を設置してあり、この誘導線
に流れる電流を検出して車体の走行を修正するため、制
御回路が安価に済み、例えば工場内での部品の搬送に利
用されている。

【０００３】また、ジャイロ誘導方式の場合、制御装置
にジャイロを備え、このジャイロを利用して車体の走行
方向等を修正するため、極めて精度の高い走行が可能で
あり、広い場所の床清掃に利用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記無
人走行車の制御方法のうち、誘導線式の場合には誘導線
を設置する付帯工事が必要であり、例えば走行先を変え
るときには再度誘導線を設置し直す必要があり、また床
掃除等には不向きである。

【０００５】また、ジャイロ誘導方式の場合にはジャイ
ロといった高価な部品を必要とし、無人走行車のコスト
が高くなってしまう。

【０００６】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は車体の直進状態を保ちながら同車体を
走行制御することができ、また誘導線の設置等の付帯工
事やジャイロのような高価な部品を必要とせず、低コス
ト化を図ることができるようにした無人走行車の制御方
法およびその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】上記目的を達成するため
に、この発明の無人走行車の制御方法およびその装置
は、車体の左右車輪を独立して回転制御して同車体を走
行可能とする際、前記左右車輪の回転量をそれぞれ検出
して同左右車輪の回転量の差を算出するとともに、該算
出された回転量の差の絶対値（偏差）を算出し、前記左
右車輪の回転量の差により同回転量の大小関係を求めて
前記車体の操向方向を決定し、前記左車輪あるいは右車
輪のいずれか一方に前記偏差に応じた操向量（操作量）
を設定し、前記車体の直進状態を保って同車体を走行制
御するようにしたことを要旨とする。

【０００８】

【作用】上記手段によれば、左右車輪の駆動用モータの
回転に連動したエンコーダからのエンコーダパルスによ
り同左右車輪の回転量Ｌ，Ｒが検出され、この検出回転
量Ｌ，Ｒの差が算出されるとともに、この差の絶対値
（偏差）が算出される。

【０００９】上記回転量Ｌ，Ｒの差により車体の操向方
向が決定され、つまり左車輪あるいは右車輪のいずれか
一方が選択される一方、上記偏差に応じてテーブルから
読み出されたデータがその選択車輪（左車輪あるいは右
車輪）の操向量として設定される。

【００１０】上記テーブルには偏差に対する操向量のデ
ータが予め記憶されており、左右車輪に対する設定速度
が左右アンバランスになっても、左右車輪を修正して同
左右車輪を同一回転数とするデータが記憶されている。

【００１１】したがって、車体の直進状態を保ちながら
同車体を安定して走行させることができ、また上記走行
制御のために、安価なセンサおよびソフト処理で実現さ
れることから、低コストで済ませられる。

【００１２】

【実施例】この発明の無人走行車の制御方法およびその
装置は、独立して回転する左右車輪の回転量Ｌ，Ｒの大
小関係により車体の方向ずれが判断可能であり、またそ
の回転量Ｌ，Ｒの差の絶対値（偏差）によりその方向ず
れの量が判断可能であることに着目し、車体を直進走行
させる際、その回転量Ｌ，Ｒを検出してその差を算出す
るとともに、この算出差の絶対値（偏差）を算出し、こ
の偏差に応じてテーブルから読み出したデータをその回
転量Ｌ，Ｒの大小関係により左車輪あるいは右車輪の操
作量（操向量）として設定し、車体の直進状態を保ちな
がら同車体を走行可能とする。

【００１３】そのため、この発明の無人走行車の制御装
置は、図１および図３に示す構成をしており、当該車体
の走行指示（走行速度（回転速度）設定等）を操作する
ための操作部１と、前方の距離や床面の監視（障害物等
の監視）を行うためのセンサ（超音波センサＳ（１）な
いしＳ（ｎ））２と、車体を走行させるために独立した
左右車輪３ａ，４ａの駆動用モータ（Ｍ１，Ｍ２）３，
４と、この駆動用モータ３，４に連動してエンコーダパ
ルスを発生するエンコーダ（パルス発生手段）５，６
と、操作部１の操作により駆動用モータ３，４を駆動
し、かつエンコーダパルスにより左右車輪の回転量Ｌ，
Ｒを算出するとともに、これら回転量Ｌ，Ｒに基づいて
方向ずれおよび方向ずれ量を検出し、その方向ずれおよ
び方向ずれ量に応じて独立して駆動用モータ３，４を回
転制御する制御部（マイクロコンピュータ）７とを備え
ている。

【００１４】制御部７は、独立した左右車輪の回転量
Ｌ，Ｒの差の絶対値（偏差）に対する操作量（回転速度
のデータ）をテーブル７ａの形で有している。例えば、
図２に示すように、その偏差と操作量の関係は二次曲線
式（同図の実線Ａ）、比例式（同図の破線Ｂ）またはオ
ン／オフ式（同図の二点鎖線Ｃ）もしくはそれらを組み
合わせたものである。

【００１５】なお、図３に示す左右車輪３ａ，４ａは一
対の動輪であり、車輪８，９は自在車輪である。

【００１６】次に、上記構成の無人走行車の動作を図４
のフローチャート図を参照して詳しく説明すると、まず
当該無人走行車の操作部１を操作し、例えば直進走行操
作を行う。

【００１７】すると、制御部７は左右車輪３ａ，４ａの
駆動用モータ３，４を同じ回転速度とし、当該車体を直
進走行とする。このとき、各センサ２を作動するととも
に、各センサ２による検出信号を入力し、例えば壁面と
車体との距離や床面までの距離を検出し、また前方や障
害物を監視し、当該車体の周囲の状況を監視しながら同
車体を直進走行させる。

【００１８】また、各駆動用モータ３，４の回転により
エンコーダ５，６はエンコーダパルスを発生し、制御部
７はそのエンコーダパルスを取り込んで左右車輪３ａ，
４ａの回転量Ｌ，Ｒを検出す。そして、それら検出され
た回転量Ｌ，Ｒの差Ｒ−Ｌを算出し、この差の算出時に
キャリーが生じたか否か、つまり車体が右方向にずれ、
あるいは左方向にずれているかを判断する。

【００１９】そのキャリーが生じたときにはステップＳ
Ｔ１，ＳＴ２，ＳＴ３に進み、Ｌ−Ｒの値を内部のバッ
ファ７ｂに保管し、右方向フラグをオンにする（制御部
７の内部に設定されているフラグをセットする）。すな
わち、車輪を左方向に修正するためである。

【００２０】逆に、そのキャリーが生じないときにはス
テップＳＴ１，ＳＴ４，ＳＴ５に進み、Ｒ−Ｌの値をバ
ッファ７ｂに保管し、右方向フラグをオフにする（内部
に設定されているフラグをリセットする）。すなわち、
車体を右方向に修正するためである。

【００２１】続いて、上記バッファ７ｂに格納された差
の絶対値（偏差）に応じてテーブル７ａのデータを読み
出し、つまりテーブル７ａのトップアドレスからその偏
差分だけシフトしたデータを読み出す（ステップＳＴ
６）。さらに、上記右方向フラグがオンか否か、つまり
左車輪あるいは右車輪のいずれを制御するかを判断する
（ステップＳＴ７）。

【００２２】続いて、右方向フラグがオンであるときに
は、車体が右方向にずれていることから、右車輪４ａの
回転速度をそのままとし，左車輪３ａの回転速度を上記
テーブル７ａから読み出されたデータ（操作量；回転速
度）で設定する（ステップＳＴ８）。この場合、左車輪
３ａの回転速度がその操作量の設定で低速となり、車体
が上記偏差分に応じた量だけ左方向に曲がることにな
る。

【００２３】右フラグがオフであるときには、車体が左
方向にずれていることから、左車輪３ａの回転速度をそ
のままとし，右車輪４ａの回転速度を上記テーブル７ａ
から読み出されたデータ（操作量；回転速度）で設定す
る（ステップＳＴ９）。この場合、右車輪３ａの回転速
度がその操作量の設定で低速となり、車体が上記偏差分
に応じた量だけ右方向に曲がることになる。

【００２４】そして、上記動作を所定時間毎に実行し、
かつ左右車輪３ａ，４ａの回転量であるエンコーダパル
スが同じになり、あるいは車体の慣性を考慮して左車輪
３ａの回転量が右車輪４ａの回転量に極めて近くなるま
で繰り返し実行する。

【００２５】なお、当該無人走行車の走行方式が車輪の
向きを操作して走行方向を変える場合（車輪操向式であ
る場合）、上記ステップＳＴ８およびＳＴ９においては
車輪の角度を左方向（あるいは右方向）に曲げるよう
に、その偏差に応じてテーブル７ａから読み出したデー
タ（操作量）を設定する。この場合、テーブル７ａのデ
ータとしては上記偏差に応じて車輪の角度を変えるもの
となる。

【００２６】このように、左右車輪３ａ，４ａの回転量
Ｌ，Ｒをエンコーダ５，６で発生されるエンコーダパル
スにより得るとともに、回転量Ｌ，Ｒの差を算出して大
小関係を求め、その差の絶対値（偏差）を算出して偏差
を求め、その大小関係により操向方向を決定し、その偏
差に応じてテーブル７ａのデータを読み出して左車輪あ
るいは右車輪の操作量（操向量；回転速度）として設定
する。

【００２７】したがって、左右車輪３ａ，４ａに対する
設定速度が左右アンバランスになっても、それを修正し
て左右車輪３ａ，４ａを全く同一の回転量（回転数）と
することができ、車体の直進状態を保ちながら同車体を
安定して走行させることができ、またエンコーダを備
え、ソフト処理の実行によって実現することができるた
め、従来例で説明した誘導線の設置や高価なジャイロ等
を必要とせず、低コスト化が図れる。

【００２８】なお、上記偏差に対する操作量との関係式
としては、無人走行車の特性（速度等）、慣性、使用環
境に応じて決定し、例えば図２に示す二次曲線式、比例
式、オン・オフ式およびそれらの組み合わせたものを経
験的に決定してデータを得、このデータをテーブル７ａ
の形としており、つまり種々データの設定が可能であ
り、したがって最適な走行制御が可能である。

【００２９】また、上記テーブル７ａに記憶しているデ
ータ（操作量）としては左車輪３ａあるいは右車輪４ａ
の回転速度を補正する量であってもよく、この場合左車
輪３ａあるいは右車輪４ａの現回転速度をその操作量だ
け減速させることになる。

【００３０】さらに、上記実施例においては車輪を減速
して走行を修正しているが、再三の修正により車体の走
行速度が最低速度まで低下したときには、逆に車輪を加
速して走行を修正するようにしてもよく、またその車輪
の減速および車輪の加速を組み合わせるようにしてもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、無人走行車の制御方法およびその装置は、車体を直
進走行させる際、左右車輪の回転量Ｌ，Ｒをエンコーダ
パルスで検出してその差を算出するとともに、この算出
差の絶対値（偏差）を得、この偏差に応じてテーブルか
ら読み出したデータをその回転量Ｌ，Ｒの大小関係によ
り決定した左車輪あるいは右車輪の操作量（操向量）と
して設定し、車体を走行制御するようにしたので、車体
の直進状態を保ちながら同車体を走行せることができ、
偏差に対する操作量をどのような形でも設定可能である
ことから、使用環境等に適応して最適な走行制御を実現
することができ、しかも誘導線の設置を必要とせず、ジ
ャイロのような高価な部品を用いずに、安価なセンサお
よびソフト処理で実現することができ、低コスト化を図
ることができるという有用な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す無人走行車の制御装
置の概略的制御ブロック線図である。

【図２】図１に示す無人走行車の制御装置で用いるテー
ブルを得るための概略的グラフ図である。

【図３】図１に示す無人走行車の制御装置の動作を説明
するための概略的走行動作図である。

【図４】図１に示す無人走行車の制御装置の動作を説明
するための概略的フローチャート図である。

【符号の説明】

１ 操作部 ２ センサ（超音波センサ；Ｓ１ないしＳｎ） ３，４ 駆動用モータ ３ａ 左車輪（動輪） ４ａ 右車輪（動輪） ５，６ エンコーダ（パルス発生手段） ７ 制御部（マイクロコンピュータ） ７ａ テーブル ７ｂ バッファ ８，９ 車輪（自在車輪） Ｌ，Ｒ 回転量

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体の左右車輪を独立して回転制御して
   同車体を走行可能とする際、前記左右車輪の回転量をそ
   れぞれ検出して同左右車輪の回転量の差を算出するとと
   もに、該算出された回転量の差の絶対値（偏差）を算出
   し、前記左右車輪の回転量の差により同回転量の大小関
   係を求めて前記車体の操向方向を決定し、前記左車輪あ
   るいは右車輪のいずれか一方に前記偏差に応じた操向量
   （操作量）を設定し、前記車体の直進状態を保って同車
   体を走行制御するようにしたことを特徴とする無人走行
   車の制御方法。
2. 【請求項２】 車体の左右車輪を独立して回転制御して
   同車体を走行可能とする際、前記左右車輪の回転量を同
   左右車輪の駆動用モータに連動したエンコーダからのエ
   ンコーダパスルによりそれぞれ検出し、該検出された左
   右車輪の回転量の差を算出するとともに、該算出された
   回転量の差の絶対値（偏差）を算出し、前記左右車輪の
   回転量の差により同回転量の大小関係を求めて前記車体
   の操向方向を決定し、前記左車輪あるいは右車輪のいず
   れか一方の操向量（操作量）を前記偏差に応じてテーブ
   ルから読み出して設定し、前記車体の直進状態を保って
   同車体を走行制御するようにしたことを特徴とする無人
   走行車の制御方法。
3. 【請求項３】 車体の左右車輪を独立して回転制御して
   同車体を走行可能とする無人走行車の制御装置であっ
   て、 前記左右車輪の回転に対応してパルスを発生するパルス
   発生手段と、該パルスにより前記左右車輪の回転量を検
   出して同左右車輪の回転量の差を算出するとともに、該
   算出された回転量の差の絶対値（偏差）を算出し、前記
   左右車輪の回転量の差により同回転量の大小関係を求め
   て前記車体の操向方向を決定し、前記左車輪あるいは右
   車輪のいずれか一方の操向量（操作量）を内部のテーブ
   ルから読み出して設定する制御手段とを備え、所定関係
   式により前記偏差に対する操向量を得、該操向量をデー
   タとして前記テーブルに記憶していることを特徴とする
   無人走行車の制御方法。
4. 【請求項４】 前記所定関係式は二次曲線式、比例式ま
   たはオン／オフ式もしくはそれら式を組み合わせた式で
   ある請求項３記載の無人走行車の制御装置。