JPH08286747A - 自律走行車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 対象物の変化に影響されず自動的に直進走行
を行なうことができる自律走行車を提供する。 【構成】 作業部本体１の両側に非接触センサ１８ａ、
１８ｂをそれぞれ配置する。自律走行車が走行時、非接
触センサ１８ａにより壁Ｗ２までの距離を測定し、非接
触センサ１８ｂにより壁Ｗ１までの距離を測定する。こ
の測定された測定値を基に壁Ｗ１に対する距離割合値を
演算し、この距離割合値が所定値以上に急変した場合、
倣い走行制御を停止し、直進走行制御を実行させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自律走行車に関し、特
に、対象物に沿った走行が可能な自律走行車に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】周囲の障害物の存在を検知しながら自律
的に走行する自律走行車としては、壁等の対象物に沿っ
て走行しながら所定の作業、たとえば、清掃作業、運搬
作業等を行なうものが種々開発されている。この種の従
来の自律走行車としては、“ＪＲ東海における床清掃ロ
ボット”、東日本旅客鉄道株式会社 石川義之、第５１
回産業用ロボット利用技術講習会テキスト、平成５年７
月８日発行、発行所：（社）日本産業用ロボット工業
会”に開示されている自律走行車がある。この従来の自
律走行車は、壁の凹部に光ＩＤカードを配置し、この光
ＩＤカードから出力される情報を基にステアリングをロ
ックさせ直進走行させることにより、壁面の凹部に影響
されず清掃作業を行なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の自律走行
車では、対象物となる壁面の変化に応じて予め光ＩＤカ
ードを配置する必要があり、任意の形状を有する対象物
に対して自動的に沿って走行させることはできないとい
う問題点があった。

【０００４】本発明の目的は、対象物の変化に影響され
ず自動的に直進走行を行なうことができる自律走行車を
提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の自律走行
車は、対象物に沿った走行が可能な自律走行車であっ
て、直進走行させる直進走行手段と、対象物までの距離
を測定する距離測定手段と、距離測定手段の出力の変化
が所定量以上急変したことを検出する変化検出手段と、
変化検出手段により距離測定手段の出力が急変したこと
が検出された場合、対象物に沿った走行から、直進走行
手段による直進走行切換る切換手段とを含む。

【０００６】

【作用】請求項１記載の自律走行車においては、距離測
定手段により測定された距離に応じた出力が所定量以上
急変したことを検出し、対象物に凹部があることや対象
物の近辺に障害物があることを自動的に検出することが
できる。したがって、この検出結果を用いて障害物等を
自動的に検出した後、対象物に沿った走行から、直進走
行へ自動的に切換えることができる。

【０００７】

【実施例】

（１） 自律走行車の全体構成 以下、本発明の一実施例の自律走行車について図面を参
照しながら説明する。図１は、本発明の一実施例の自律
走行車の全体構成を示す斜視図であり、図２は、図１に
示す自律走行車の全体構成を示す上面図である。

【０００８】図１および図２を参照して、自律走行車
は、作業部本体１、作業用アーム２、駆動部３を含む。
作業部本体１は、駆動部３の上部に取付けられ、駆動部
３の回転中心と同じ軸を中心として矢印で示すように回
転可能に構成されている。作業用アーム２は、作業部本
体１の後方に取付けられ、矢印で示すように左右方向に
スライド可能に設けられている。

【０００９】本実施例の自律走行車は、種々の用途に用
いられるが、その一例として、以下の実施例では、清掃
およびワックス掛け用の自律走行車について詳細に説明
する。図３は、本発明が適用される清掃およびワックス
掛け用の自律走行車の全体構成を示す図である。

【００１０】図３を参照して、作業部本体１は、タンク
１１、ホース１２、ポンプ１３、スライド機構１４、ス
ライド機構用モータ１５、コントローラ１６、接触セン
サ１７を含む。作業用アーム２は、接触センサ１７を含
む。

【００１１】タンク１１には、洗剤（またはワックス）
が貯蔵されている。タンク１１に貯蔵されている洗剤
は、ホース１２を介してポンプ１３により作業用アーム
２へ導かれる。作業用アーム２は、スライド機構１４に
より作業部本体１の左右方向に移動可能な状態で支持さ
れている。作業用アーム２は、モータ１５によりスライ
ド機構１４を介して左右方向に駆動される。コントロー
ラ１６は、ポンプ１３、スライド機構用モータ１５、作
業用アーム２のブラシ２１（図４参照）の動作をコント
ロールする。作業部本体１および作業用アーム２の外周
部には、障害物を検出するための接触センサ１７が設け
られている。

【００１２】次に、図３に示す作業用アーム２について
詳細に説明する。図４および図５は、図３に示す作業用
アームの構成を示す側面図および下面図である。図４お
よび図５を参照して、作業用アーム２は、ブラシ２１、
ノズル２２、ホース２３、ブラシ駆動用モータ２４を含
む。

【００１３】作業用アーム２の下部には、４つのブラシ
２１が回転可能に取付けられている。また、各ブラシ２
１の近傍には４つに分配されたホース２３を介してポン
プ１２により押出された洗剤を噴出させるためのノズル
２２がそれぞれ備えられている。４つのブラシ２１は、
図示しない連結機構によりブラシ駆動用モータ２４の回
転軸と連結され、ブラシ駆動用モータ２４により回転駆
動される。また、４つのブラシ２１により清掃およびワ
ックス掛けの作業が行なわれる作業面積を広くするた
め、４つのブラシ２１による作業幅は、作業部本体１の
幅より広くなっている。

【００１４】次に、図１に示す駆動部３についてさらに
詳細に説明する。図６は、図１に示す駆動部の構成を示
す図である。

【００１５】図６を参照して、駆動部３は、従動輪３１
Ｆ、３１Ｂ、駆動輪３２Ｒ、３２Ｌ、駆動輪用モータ３
３Ｒ、３３Ｌ、連結機構３４Ｒ、３４Ｌ、エンコーダ３
５Ｒ、３５Ｌ、回転支持機構３６、回転駆動用モータ３
７、コントローラ３８を含む。

【００１６】駆動部３の前方には、従動輪３１Ｆが任意
の方向に回転可能に取付けられている。同様に駆動部３
の後方に従動輪３１Ｂが取付けられている。駆動部３の
右側には駆動輪３２Ｒが取付けられている。駆動輪３２
Ｒには、連結機構３４Ｒを介して駆動輪用モータ３３Ｒ
の回転が伝達される。駆動輪用モータ３３Ｒの駆動軸の
他端にはエンコーダ３５Ｒが備えられており、駆動輪モ
ータ３３Ｒの回転量および回転速度を検出することがで
きる。また、エンコーダ３５Ｒの出力として、検出した
回転量から走行距離を算出し、走行距離を出力すること
も可能である。同様に駆動部３の左側には、駆動輪３２
Ｌ、駆動輪用モータ３３Ｌ、連結機構３４Ｌ、エンコー
ダ３５Ｌがそれぞれ備えられている。駆動部３の中心部
には、作業部本体１を回転自在に支持する回転支持機構
３６が備えられ、回転支持機構３６を介して作業部本体
１を回転させるための回転駆動用モータ３７が備えられ
ている。また、駆動部３には、駆動輪用モータ３３Ｒ、
３３Ｌ、および回転駆動用モータ３７の動作を制御する
コントローラ３８が備えられている。なお、左右の駆動
輪３２Ｒ、３２Ｌの取付幅はＷであり、駆動輪３２Ｒ、
３２Ｌの直径はＤＩＣある。

【００１７】（２） 自律走行車の駆動制御 次に、上記のように構成された自律走行車の駆動制御方
法について説明する。駆動制御方法としては、直進制
御、カーブ制御、第１スピンターン制御、第２スピンタ
ーン制御、第３スピンターン制御の５種類の制御方法が
あり、以下各制御方法について説明する。なお、以下に
述べる各制御方法は、コントローラ３８内部に予め記憶
されたプログラムにより駆動輪用モータ３３Ｒ、３３
Ｌ、回転駆動用モータ３７を制御することにより行なわ
れる。

【００１８】まず、直進制御について説明する。自律走
行車が直進するためには、左右の駆動輪３２Ｒ、３２Ｌ
が、駆動を開始してから常に同じ回転量回転するように
制御を行なう必要がある。この制御は、左右の駆動輪３
２Ｒ、３２Ｌの回転動作を速度制御することにより達成
することができるが、より確実に左右の駆動輪３２Ｒ、
３２Ｌの回転量を一致させ、より正確に直進させるため
以下に示す方法により直進制御を行なっている。

【００１９】具体的には、片方の駆動輪を基準輪とし、
この基準輪が目標速度で回転するよう制御する。また、
もう一方の駆動輪（制御輪）を駆動輪と同じ速度でかつ
回転量が同じになるように制御する。ここで、駆動輪用
モータ３３Ｒ，３３Ｌとしては直流モータを用い、ＰＷ
Ｍ（Pulse Width Modulation）制御によりモータに通電
する時間割合（デューティ比）を変化させることにより
モータに流す電流を増減させて制御する。

【００２０】以下、上記の制御方法により左側の駆動輪
３２Ｌを制御輪とし、右側の駆動輪３２Ｒを基準輪とし
た場合の直進制御の方法について説明する。図７は、上
記の直進制御の方法を説明するためのフローチャートで
ある。なお、以下の説明では、エンコーダ３５Ｒ、３５
Ｌから出力されるパルスを走行中にカウンタ（図示省
略）で計数し、このカウント値をエンコーダ値と呼び、
右側の駆動輪３２Ｒに対するエンコーダ値をＥｒ、左側
の駆動輪３２Ｌに対するエンコーダ値をＥｌとする。ま
た、以下に示す直進制御は、所定時間ｔ１ごとに繰返し
行なわれ、所定時間ｔ１当りのエンコーダ値の変化量を
駆動輪の速度と呼び、右側の駆動輪３２Ｒの速度をＶ
ｒ、左側の駆動輪３２Ｌの速度をＶｌとする。また、左
右の駆動輪用モータ３３Ｒ、３３Ｌに流す電流値を制御
するためのＰＷＭ制御量（デューティ比）をそれぞれＤ
ｒ、Ｄｌとする。なお、直進スタート時に、左右のエン
コーダ値Ｅｒ，Ｅｌはリセットされ、その後、所定時間
ｔ１ごとに以下に説明する制御ルーチンが実行される。

【００２１】まず、ステップＳ１において、左右のエン
コーダ値Ｅｒ、Ｅｌを読込む。次に、左右の駆動輪の速
度Ｖｒ、Ｖｌを求める。具体的には、ステップＳ１で読
込んだエンコーダ値Ｅｒ、Ｅｌから所定時間ｔ１前のエ
ンコーダ値ＰＥｒ、ＰＥｌをそれぞれ減算することによ
り左右の速度Ｖｒ、Ｖｌを求める。

【００２２】次に、ステップＳ３において、制御輪のエ
ンコーダ値Ｅｌ、基準輪のエンコーダ値Ｅｒの差ΔＥを
求める。次に、ステップＳ４において、制御輪の速度Ｖ
ｌと基準輪の速度Ｖｒとの差ΔＶを求める。

【００２３】次に、ステップＳ５において、ステップＳ
３で求めたエンコーダ値の差ΔＥとステップＳ４で求め
た速度の差ΔＶとにそれぞれゲインＧＥ、ＧＶを掛けた
量だけ制御輪のデューティ比Ｄｌから減算しその値を制
御輪のデューティ比Ｄｌとする。次に、現在のエンコー
ダ値Ｅｒ、Ｅｌを所定時間ｔ１前のエンコーダ値ＰＥ
ｒ、ＰＥｌとしてそれぞれ記憶する。上記の処理に従い
制御輪３２Ｌのデューティ比Ｄｌを制御することによ
り、制御輪３２Ｌは、基準輪３２Ｒと同じ速度でかつ同
じ回転数になるように制御される。

【００２４】次に、カーブ制御について説明する。カー
ブ制御は、自律走行車をカーブさせるため、左右の駆動
輪３２Ｒ、３２Ｌの速度比率を一定の割合になるように
制御している。具体的には、制御輪３２Ｌの速度および
回転量を基準輪３２Ｒの速度の１０％増になるように制
御することにより、自律走行車を基準輪側にカーブさ
せ、制御輪３２Ｌの速度および回転量を基準輪３２Ｒの
速度の１０％減になるように制御することにより自律走
行車を制御輪側にカーブさせている。カーブ半径Ｃは、
左右両輪の速度比Ｒと左右両輪の取付幅Ｗから次式で計
算される。

【００２５】Ｃ＝Ｒ×Ｗ／（Ｒ−１） …（１） したがって、左側の駆動輪３２Ｌを基準輪とする場合
は、Ｒ＞１にすることで自律走行車は左にカーブし、Ｒ
＜１とすることで右にカーブさせる。また、カーブ半径
も速度比Ｒの値によって定まり、Ｃ＞０のとき左へカー
ブする場合のカーブ半径が表わされ、Ｃ＜０のとき右へ
カーブする場合のカーブ半径が表わされる。また、直進
の場合はカーブ半径Ｃは無限大となる。したがって、上
記に説明した直進制御の場合は、カーブ制御の特殊な場
合となり、速度比Ｒが１の場合となる。

【００２６】図８は、上記のカーブ制御の方法を説明す
るためのフローチャートである。カーブ制御の方法は、
基本的には直進制御の方法と同様である。

【００２７】まず、ステップＳ１１およびＳ１２におい
て、図７に示すステップＳ１およびＳ２と同様の処理を
行なう。次に、ステップＳ１３において、制御輪３２Ｌ
のエンコーダ値Ｅｌと基準輪３２Ｒのエンコーダ値Ｅｒ
に速度比Ｒを掛けた値を減算し、ΔＥを求める。

【００２８】次に、ステップＳ１４において、制御輪の
速度Ｖｌから基準輪の速度Ｖｒに速度比Ｒを掛けた値を
減算し、ΔＶを求める。次に、ステップＳ１５およびＳ
１６において、図７に示すステップＳ５およびＳ６と同
様の処理を行なう。

【００２９】次に、第１スピンターン制御について説明
する。第１スピンターン制御は、駆動部３をスピンター
ンさせるための制御である。駆動部３をスピンターンす
るためには、左右の駆動輪３２Ｒ、３２Ｌが互いに逆方
向に駆動を開始し、常に同じ回転量だけ回転させるよう
に制御を行なう必要がある。このため、基準輪と駆動輪
とを逆向きに回転させ、直進制御と同様の制御を行なう
ことにより第１スピンターン制御を実行している。第１
スピンターン制御では、左右の駆動輪３２Ｒ、３２Ｌの
中点を中心として回転し、回転角度は、ジャイロセンサ
等の角度センサ（図示省略）を用いるか、または、駆動
輪用モータ３３Ｒ、３３Ｌの回転数から左右の駆動輪３
２Ｒ、３２Ｌの回転数Ｎを求め、左右の駆動輪３２Ｒ、
３２Ｌの幅Ｗとその車輪直径ＤＩとから回転角度θ（ラ
ジアン）を以下の式により計算することができる。

【００３０】θ＝Ｎ×ＤＩ／Ｗ …（２） 次に、第２スピンターン制御について説明する。第２ス
ピンターン制御は、作業部本体１を回転制御する。作業
部本体１の回転動作は、回転駆動用モータ３７を回転さ
せることにより行なう。回転駆動用モータ３７として
は、たとえば、ステッピングモータが用いられる。した
がって、作業部本体１の回転角度は、ステッピングモー
タに与えるパルス数を設定することにより任意に設定す
ることができる。

【００３１】次に、第３スピンターン制御について説明
する。第３スピンターン制御は、駆動部３のみをスピン
ターンし、作業部本体１は駆動部３のスピンターンにか
かわらずそのままの姿勢を保持させる制御である。駆動
部３のみをスピンターンするためには、駆動部３のスピ
ンターンと作業部本体１のスピンターンとを同時に同じ
速度で逆向きに回転させるように制御する必要がある。
具体的には、駆動部３を上記の第１スピンターン制御の
方法で回転させ、その回転量と回転速度を検出し、それ
に対応した周期のパルスを回転駆動用モータ３７に与え
ることにより行なっている。

【００３２】図９は、第３スピンターン制御の方法を説
明するためのフローチャートである。本制御は、直進制
御と同様に所定時間ｔ２ごとに繰返し実行される。ま
た、制御のスタート時には、左右のエンコーダ値Ｅｒ、
Ｅｌ、およびパルスモータに与えるパルス数の累算値Ｐ
Ｓはリセットされる。

【００３３】まず、ステップＳ２１において、左右のエ
ンコーダ値Ｅｒ、Ｅｌがそれぞれ読込まれる。次に、ス
テップＳ２２において、左右のエンコーダ値Ｅｒ、Ｅｌ
から駆動輪３２Ｒ、３２Ｌの回転数Ｎを求め、（２）式
によって駆動部３の回転角度θを求める。次にステップ
Ｓ２３において、ステップＳ２２で求めた回転角度θか
ら所定時間ｔ２前の回転角度Ｐθを減算することにより
回転角速度Δθを求める。次に、ステップＳ２４におい
て、回転角度θに所定の係数ｃを乗算することにより回
転角度θを回転駆動用モータ３７のパルス数に変換し目
標パルス数Ｐ０を求める。

【００３４】駆動部３が現在求めた回転速度で回転を続
けようとすると、所定時間ｔ２後には、駆動部３はθ＋
Δθの角度分だけ回転しているはずである。したがっ
て、回転駆動用モータ３７には、次の所定時間ｔ２後に
は、Ｐ０＋ΔＰ０パルス分だけ回転させる必要がある。
ここで、ステップＳ２６において、Ｐ０＋ΔＰ０から現
在までに回転駆動用モータ３７に与えたパルス数ＰＳを
減算したパルス数Ｐを計算し、次の所定時間ｔ２に与え
ることとする。次に、現在の回転角度θをＰθとして記
憶する。次に、ステップＳ２８において、所定時間ｔ２
をパルス数Ｐで乗算しパルス間隔ＴＷを計算する。次
に、ステップＳ２９において、次の所定時間ｔ２にパル
ス間隔ＴＷで回転駆動用モータ３７を駆動する。回転駆
動用モータ３７の駆動時には、パルスを与えるたびにパ
ルス数ＰＳの値をインクリメントする。上記の処理によ
り、回転角度θおよび回転角速度Δθに応じて作業部本
体１を回転駆動する回転駆動用モータ３７に与えるパル
ス間隔を調整することにより、駆動部３の回転と同期し
た作業部本体１の回転が実現される。

【００３５】（３） 作業中の動作例 本実施例の自律走行車は、上記した５種類の制御方法に
基づく駆動部３の動作および作業用アーム２の動作の組
合せにより清掃（またはワックス掛け）作業を行なう。
図１０は、本実施例の自律走行車の作業中の動作例を説
明するための図である。図１０に示す例では、自律走行
車１００が両側の壁Ｗ１、Ｗ２で囲まれた清掃領域ＣＡ
の中をジグザグに走行しながら清掃作業を行なう。

【００３６】まず、スタート地点ＳＴから壁Ｗ１に沿い
ながら直進する（Ｌａ）。次に、設定距離Ｌ０だけ進ん
だところで停止する（Ｌｂ）。次に、壁Ｗ１沿いからＵ
ターン動作しながら、所定距離Ｐだけ右横に移動する
（Ｌｃ）。ここで、所定距離Ｐは作業用アーム２の幅か
らオーバーラップ部分が少ない距離に設定する。次に、
前進動作を行なう（Ｌｄ）。次に、設定距離Ｌだけ進ん
だ位置で停止する（Ｌｅ）。次にＵターン動作しながら
所定距離Ｐだけ右横に移動する（Ｌｆ）。次に、前進動
作を行なう（Ｌｇ）。次に、設定距離Ｌ０だけ進んだ位
置で停止する（Ｌｈ）。次に、上記のＬｆ〜Ｌｈまでの
動作を繰返す。次に、Ｕターン動作しながら壁Ｗ２に沿
う（Ｌｉ）。次に、壁Ｗ２に沿いながら直進する（Ｌ
ｊ）。最後に、設定距離Ｌ０だけ進んだ位置ですなわち
ゴール地点（ＧＬ）で停止する。以上の動作により清掃
領域ＣＡ全面の清掃作業が終了する。

【００３７】次に、図１０に示す壁沿いからのＵターン
動作Ｌｃについて詳細に説明する。図１１は、壁沿いか
らのＵターン動作を説明するための図である。なお、図
１１に示す作業部本体１上の矢印は、作業部本体１の下
部に配置される駆動部３の前方向を示しており、以下の
各図についても同様である。

【００３８】まず、図１１の（ａ）に示すように、自律
走行車１００は直進動作を停止する。次に、図１１の
（ｂ）に示すように、駆動部３のみ９０°右方向に回転
する。次に、図１１の（ｃ）に示すように、一定距離た
とえば次の動作で作業用アーム２が壁Ｗ１にあたらない
距離だけ右方向に前進する。そのとき同時に作業用アー
ム２を中心位置に戻す。次に、図１１の（ｄ）に示すよ
うに、作業部本体１を９０°右方向に回転する。次の、
図１１の（ｅ）に示すように、作業用アーム２が壁Ｗ１
にあたるまで後退する。次に、図１１の（ｆ）に示すよ
うに、上記の所定距離Ｐだけ右方向に移動する。次に、
図１１の（ｇ）に示すように、装置全体を９０°右方向
に回転させる。最後に、図１１の（ｈ）に示すように、
移動動作を開始する。

【００３９】次に、図１０に示すＵターン動作Ｌｆにつ
いて詳細に説明する。図１２は、Ｕターン動作を説明す
るための図である。

【００４０】まず、図１２の（ａ）に示すように、直進
動作を停止する。次に、図１２の（ｂ）に示すように、
装置全体を９０°左方向に回転させる。次に、図１２の
（ｃ）に示すように、上記した所定距離Ｐだけ右方向に
移動する。次に、図１２の（ｄ）に示すように、装置全
体を９０°左方向に回転させる。最後に、図１２の
（ｅ）に示すように、移動動作を開始する。

【００４１】次に、図１０に示すＵターン動作しながら
壁Ｗ２に沿う動作Ｌｉについて詳細に説明する。図１３
は、Ｕターン動作しながら壁に沿う動作を説明するため
の図である。なお、この動作は、上記した所定距離Ｐだ
け横方向に移動すると壁沿い走行になる場合に使用す
る。

【００４２】まず、図１３の（ａ）に示すように、直進
動作を停止する。次に、図１３の（ｂ）に示すように、
装置全体を９０°左方向に回転させる。次に、図１３の
（ｃ）に示すように、作業部本体１の先端が壁Ｗ２にぶ
つかるまで前進する。次に、図１３の（ｄ）に示すよう
に、所定距離だけ後退する。次に、図１３の（ｅ）に示
すように、装置全体を９０°右方向に回転させる。ま
た、このとき同時に作業用アーム２を中心位置から壁Ｗ
２に当接しない位置まで移動させる。最後に、図１３の
（ｆ）に示すように、壁沿い移動動作Ｌｊを開始する。

【００４３】なお、本実施例の自律走行車は、上記に説
明したような場所に限らず、四方壁に囲まれた部屋の内
部でも同様に作業することが可能である。また、上記し
た５種類の基本動作の組合せにより任意の形状を有する
領域においても同様に作業可能である。この場合、作業
パターンは、予めプログラムしておくこともできるし、
ティーチングや作業地図から作業パターンを自動作成す
る機能等を用いることにより容易に設定することができ
る。

【００４４】（４） 非接触倣い制御 図１０に示した作業例の中の壁に沿って長距離移動する
部分Ｌｄ、Ｌｇにおいて直進走行がうまくいかず、ジグ
ザグに作業していく過程で既に作業を行なった領域と次
に作業を行なう領域とがオーバーラップせず、作業のや
り直し部分が生じてしまう場合がある。これは、Ｕター
ン動作後正確に壁に平行な状態になっていないために平
行走行にならなかったり、駆動輪３２Ｒ、３２Ｌと作業
領域の床との間に滑りが生じ、直進制御により左右の駆
動輪を等速に回転させても正確に直進走行できないこと
による。したがって、本実施例の自律走行車では、非接
触方式で壁までの距離を測定できる非接触センサを用い
て壁に倣いながら走行を行なう非接触倣い制御により、
常に正確に直進走行できるようにしている。

【００４５】本実施例に用いられる非接触センサとして
は、超音波式の測距センサ、光源を投光し対象物から反
射光を捕らえその位置から対象物までの距離を導き出す
アクティブタイプの三角測距センサ、対象物の像を２つ
の撮像系で捕らえその位相差から距離を導き出すパッシ
ブタイプの三角測距センサ等の種々のセンサを用いるこ
とができる。ただし、パッシブタイプの三角測距センサ
を用いる場合は、測距対象物にコントラストが必要とな
り、対象物が壁等のように無地のものの場合は、パター
ン光を照射する必要がある。

【００４６】次に、上記の非接触センサを用いた非接触
倣い制御について詳細に説明する。本実施例の自律走行
車は、進行方向に垂直な方向の距離を測定できる非接触
方式の測距センサを作業部本体１の両側に設け、左右の
壁までの距離Ｄｒ、Ｄｌを測定し、以下に説明する壁と
の距離に対応する数値（以下、距離割合値と称す）を求
め、この距離割合値を用いて倣い走行している。この結
果、本実施例では、安価なセンサを用いても正確に壁倣
い走行を行なうことが可能となる。

【００４７】まず、本実施例の非接触倣い走行の原理に
ついて説明する。図１４は、非接触倣い走行制御の原理
を説明するための図である。走行時に左右の測距センサ
により、両側の壁までの距離Ｄｒ、Ｄｌを測定し、自律
走行車から壁までの距離に対応する距離割合値Ｒｐを次
式により求める。

【００４８】 Ｒｐ＝Ｄｒ／（Ｄｒ＋Ｄｌ） …（３） 上記の距離割合値は、一般的な廊下や部屋のように壁が
平行である場所では、壁からの距離と等価な数値として
取扱うことができる。このようにすることで、自律走行
車が倣うべき壁に平行にある場合と平行でない場合とで
その値が変化しないという利点を得る。なお、Ｒｐは上
記した（３）式の値に限らず、Ｄｒ／Ｄｌ等、ＤｒとＤ
ｌとの比に対応した値であれば他の式から求められる値
でもよい。

【００４９】図１４を参照して、まず、図１４の（ａ）
に示すように、走行前に走行開始時の距離割合値Ｒｐ０
を算出する。次に、図１４の（ｂ）に示すように、走行
中の距離割合値Ｒｐを計算する。この場合、自律走行車
は、壁に対して平行ではないが、距離割合値Ｒｐは、自
律走行車が壁に対して平行である場合と同じ距離割合値
を表わしている。また、この場合、Ｒｐ＞Ｒｐ０となっ
ているので自律走行車１００を右にカーブさせる。次
に、図１４の（ｃ）に示すように、上記と同様に走行時
の距離割合値Ｒｐを計算する。この場合、自律走行車１
００は、壁に対して平行となっているが、Ｒｐ＞Ｒｐ０
となっているのでさらに右にカーブを続ける。次に、図
１４の（ｄ）に示すように、上記と同様に走行時の距離
割合値Ｒｐを計算する。この場合、Ｒｐ＜Ｒｐ０となっ
ているので自律走行車１００を左にカーブさせる。次
に、図１４の（ｅ）に示すように、上記と同様に走行時
の距離割合値Ｒｐを計算する。この場合、Ｒｐ＝Ｒｐ０
となっているので自律走行車１００を直進させる。

【００５０】上記のように走行中に両側の壁までの距離
を測定し、各測定時点での距離割合値Ｒｐを計算し、計
算した距離割合値Ｒｐが走行開始時の距離割合値Ｒｐ０
と同じになるように制御することにより壁に沿った正確
な直進走行が可能となる。

【００５１】次に、測距センサである非接触センサの取
付位置について説明する。まず、非接触センサを作業部
本体１の回転中心（以下、代表位置と称す）の両側に非
接触センサを配置した場合について説明する。図１５お
よび図１６は、非接触センサを代表位置の両側に配置し
た例を示す第１および第２の図である。また、図１５
は、自律走行車が両側の壁Ｗ１、Ｗ２に対して平行にあ
る場合を示しており、図１６は、平行でない場合を示し
ている。図１５および図１６に示す場合、壁Ｗ１、Ｗ２
から代表位置までの距離Ｄｒ、Ｄｌは、非接触センサ１
８ａ、１８ｂの実際の測距値Ｓｒ１、Ｓｌ１に代表位置
Ｃ０からの各非接触センサの位置ＳＳ１を加算すること
により求めることができる。この場合、代表位置Ｃ０が
壁Ｗ１、Ｗ２に対して同じ位置にある場合、自律走行車
が壁に対して平行である場合（図１５）でも傾いている
場合（図１６）でも同じ距離割合値が得られる。

【００５２】次に、非接触センサを代表位置の前方に配
置した場合について説明する。図１７および図１８は、
非接触センサを代表位置の前方に配置した例を示す第１
および第２の図である。また、図１７は、自律走行車が
壁Ｗ１、Ｗ２に対して平行にある場合を示しており、図
１８は、平行でない場合を示している。壁Ｗ１、Ｗ２か
ら代表位置Ｃ０の前方にある前方代表位置Ｃ１までの距
離Ｄｒ、Ｄｌは、非接触センサ１８ａ、１８ｂによる実
際の測距値Ｓｒ２、Ｓｌ２に前方代表位置Ｃ１から各非
接触センサ１８ａ、１８ｂの位置までの距離ＳＳ２を加
算することによって求めることができる。

【００５３】図１７に示すように自律走行車が壁Ｗ１、
Ｗ２に対して平行となっている場合の距離割合値は、代
表位置Ｃ０を基準として測定した距離割合値と同じ値と
なる。一方、図１８に示すように自律走行車が壁Ｗ１、
Ｗ２に対して平行でない場合の距離割合値は、自律走行
車の進行方向成分を含み、代表位置Ｃ０を基準として算
出した距離割合値より少なめの値となる。したがって、
代表位置Ｃ０が発進時の距離割合値Ｒｐ０の位置にある
とき、自律走行車が壁Ｗ１、Ｗ２に対して平行となって
いる場合は前方代表位置Ｃ１を基準として算出した距離
割合値は、発進時の距離割合値Ｒｐ０と同じ値となる
が、自律走行車が右向きに傾いている場合は、前方代表
位置Ｃ１を基準として算出した距離割合値は発進時の距
離割合値Ｒｐ０より少ない値となる。したがって、本例
のように非接触センサを代表位置の前方に配置すること
により自律走行車の代表位置Ｃ０の動きの予測が可能と
なる。この結果、前方代表位置Ｃ１を基準とした距離割
合値を用いて非接触倣い走行制御を行なうことにより、
走行制御の遅れを減少させ、自律走行車を滑らかに走行
させることが可能となる。

【００５４】次に、図１７および図１８に示す非接触セ
ンサを用いた走行方向の傾き検出処理について説明す
る。清掃やワックス塗布等の作業では、作業後の美観が
重要視される。したがって、このような作業を行なう場
合、できるだけ壁に平行な直進走行を維持するように制
御する必要がある。このため、本実施例の自律走行車で
は、図１７および図１８に示すように配置された非接触
センサを用いて壁に対する走行方向傾きＶＲｐを検出
し、発進時の距離割合値と走行時の距離割合値の偏差と
ともに以下に説明する非接触倣い走行制御に使用してい
る。非接触倣い走行制御は、所定時間ｔ３ごとに繰返し
行ない、走行方向傾きＶＲｐは、所定時間ｔ３前に測定
した壁からの距離割合値ＰＲｐと現在の距離割合値Ｒｐ
との差から求める。また、倣い直進スタート時に左右の
壁までの距離を測定し、基準となる距離割合値ＲＰ０を
求めておき、その後所定時間ｔ３ごとに以下に示す非接
触倣い走行制御を行なう。

【００５５】次に、上記の非接触倣い走行制御について
詳細に説明する。図１９は、図１７および図１８に示す
非接触センサを用いた非接触倣い走行制御を説明するた
めのフローチャートである。

【００５６】図１９を参照して、まず、ステップＳ３１
において、非接触センサ１８ａ、１８ｂを用いて左右の
壁までの距離をそれぞれ測定し前方代表位置Ｃ１から各
壁までの距離Ｄｒ、Ｄｌを算出する。次に、ステップＳ
３２において、（３）式に従い距離割合値Ｒｐを算出す
る。次に、ステップＳ３３において、距離割合値Ｒｐと
基準距離割合値Ｒｐ０との差である距離割合値の偏差Δ
Ｒｐを算出する。次に、ステップＳ３４において、距離
割合値Ｒｐから所定時間ｔ３前の距離割合値ＰＲｐを減
算し走行方向傾きＶＲｐを算出する。次に、ステップＳ
３５において、後述する滑り検出ルーチンを実行する。

【００５７】次に、ステップＳ３６において、評価関数
を計算する。ここで、評価関数は、距離割合値の偏差Δ
Ｒｐに走行方向傾きＶＲｐに所定の重み付けＶＧを乗算
したものを加算して使用する。評価関数の値が所定の設
定値ｖ１より大きければステップＳ３９において左カー
ブ制御を行ない、設定値−ｖ１から設定値ｖ１との間に
あるときステップＳ３８において直進制御を実行し、設
定値−ｖ１より小さい場合はステップＳ３７において右
カーブ制御をそれぞれ実行する。なお、カーブ量（カー
ブ半径）は、評価関数の値の大きさに応じて増減させる
ことができる。次に、ステップＳ４０において、現在の
距離割合値ＲｐをＰＲｐとして記憶する。

【００５８】上記の制御により、壁からの位置だけでな
く、進行方向に平行に配置されている壁との平行度合い
に重きをおいた制御を行なうことが可能となる。逆に、
上記のような特徴を持つ制御を行なうことができれば、
図１９に示す方法に限定されず、たとえば、壁からの位
置、および走行方向の壁との平行度合いからカーブ制御
量を求めるテーブルを用いた制御を行なってもよい。

【００５９】次に、上記の滑り検出ルーチンについて詳
細に説明する。駆動輪と床の間に滑りが生じるとカーブ
走行において、左右両輪の速度が一定の比率になるよう
に回転させても、実際にはカーブできない場合やカーブ
し過ぎる場合がある。また直進制御しているにもかかわ
らず実際にはカーブしてしまう場合がある。したがっ
て、本実施例では、カーブ制御や直進制御などの駆動制
御時に発生する滑りの影響を上記に説明した非接触セン
サの測距結果から判断し、必要に応じてカーブ制御量を
増減させている。

【００６０】まず、駆動輪の滑りを検出する原理につい
て説明する。図２０は、カーブ走行時の移動軌跡を説明
するための図である。所定時間ｔ３における自律走行車
の進行方向の変化量ΔＴを曲がり具合とし、自律走行車
の進行速度をＶとすると、左右両輪の速度比Ｒでカーブ
走行しているときに期待される曲がり具合ΔＴは、
（１）式で求められるカーブ半径Ｃを用いて次式により
求めることができる。

【００６１】ΔＴ＝Ｖ×ｔ３／Ｃ …（４） 曲がり具合ΔＴの単位はラジアンであり、左側の駆動輪
３２Ｌを基準輪とする場合は左方向へ曲がる場合プラス
方向となる。

【００６２】また、走行時、非接触センサの出力から求
められる走行方向傾きＶＲｐの変化量ΔＶＲｐから実際
の曲がり具合ΔＴｒ（ラジアン）は次式で近似的に求め
ることができる。

【００６３】 ΔＴｒ＝ΔＶＲｐ×（Ｄｒ＋Ｄｌ）／（Ｖ×ｔ３） …（５） カーブ制御の制御量から求められる曲がり量ΔＴと、走
行時に測距値から求められる曲がり具合ΔＴｒとを比較
し、両者の値に差がなければ車輪の滑りが発生していな
いと考えられ、一方、大きく差がある場合は車輪の滑り
が発生していると考えられる。

【００６４】次に、上記の車輪の滑りの検出原理を用い
た滑り検出ルーチンについて詳細に説明する。図２１
は、図１９に示す滑り検出ルーチンを説明するためのフ
ローチャートである。

【００６５】まず、ステップＳ４１において、現在走行
に使用している制御量から曲がり具合ΔＴを求める。次
に、ステップＳ４２において、非接触センサの出力から
求められる走行方向傾きＶＲｐから所定時間ｔ３前の走
行方向傾きＰＶＲｐを減算し走行方向傾きの変化量ΔＶ
Ｒｐを求める。次に、ステップＳ４３において、走行方
向傾きの変化量ΔＶＲｐから（５）式を用いて実際の曲
がり具合ΔＴｒを求める。次に、ステップＳ４４におい
て、実際の曲がり具合ΔＴｒと実際の制御量から求めた
曲がり具合ΔＴとを比較する。両者の差が所定の設定値
ｖ２より大きければ左方向にカーブし過ぎているので、
ステップＳ４６において右方向のカーブ度合いを増やす
ようにカーブ制御量（左右両輪の速度比）を小さくす
る。両者の差が設定値−ｖ２とｖ２との間にあるとき
は、車輪の滑りは発生していないと判断しそのまま走行
を継続する。また、両者の差が設定値−ｖ２より小さい
場合は右方向にカーブし過ぎているので、ステップＳ４
５において、左方向にカーブ度合いを増やすようにカー
ブ制御量を大きくする。次に、ステップＳ４７におい
て、現在の走行方向傾きＶＲｐをＰＶＲｐとして記憶し
ておく。

【００６６】上記の制御により、実際の曲がり具合が制
御量から予想される曲がり具合に比べて大きい場合（左
に曲がり気味の場合）、右カーブのつもりがあまりカー
ブしないかまたは左にカーブしてしまい、あるいは、直
進のつもりが左にカーブしたり、または左カーブのとき
に曲がり過ぎる等の場合、右にカーブ度合いを増やすよ
うに左右両輪の速度比Ｒを大きくし、本来の制御動作を
実現することができる。また、逆に実際の曲がり具合が
制御量から予想される曲がり具合に比べて小さい場合
（右に曲がり気味の場合）、左カーブのつもりがあまり
カーブしないかまたは右にカーブしてしまい、あるい
は、直進のつもりが右にカーブしまたは右カーブのとき
に曲がり過ぎる等の場合、左方向のカーブ度合いを増や
すように左右両輪の速度比Ｒを小きくし、この場合でも
本来の制御動作を実現することが可能となる。

【００６７】（５） 非接触倣い例外処理 上記の非接触センサを用いた本実施例の自律走行車で
は、上記した非接触倣い制御以外に、測距距離が急変し
た場合、測距距離が急変した後さらに安定した場合、非
接触センサの測距可能な距離範囲から外れた場合、以下
に説明する種々の非接触倣い例外処理を行なっている。

【００６８】まず、非接触センサの測距結果が急変した
場合、上記した非接触倣い走行制御を停止し直進運転を
行なっている。したがって、清掃やワックス塗布等の作
業後の美観が重視される作業を行ないながら走行する場
合、直進走行が重要視されるため、作業範囲のドア部な
どの壁の凹み、人、消火栓等の壁以外のものに対しても
影響されずに直進走行を行なうことができる。

【００６９】また、非接触センサの測距結果が急変し上
記のように直進運転した後、測距結果が安定した場合、
その時点での距離を基準距離として上記の非接触倣い走
行制御を再開している。したがって、壁の急激な変化が
なくなったことを検出し、再び壁を利用して非接触倣い
走行制御を行なうことにより直進走行における走行誤差
を少なくすることが可能となる。

【００７０】さらに、非接触センサの測距可能な距離範
囲から外れた場合、非接触センサの測距範囲に自律走行
車を戻すように制御している。非接触センサを用いた非
接触倣い走行制御を行なう場合、壁に接近し過ぎて倣い
走行を行ない、非接触センサの測距範囲より壁に近づき
過ぎて測距不能となり倣い走行を行なうことができなく
なる場合がある。本実施例の自律走行車では、このよう
な場合には、非接触センサの測定範囲に自律走行車が移
動するように制御することにより非接触倣い走行制御を
継続するようにしている。

【００７１】次に、上記の各動作を行なうための走行状
態の遷移関係について説明する。図２２は、走行状態の
遷移関係を示す図である。図２２を参照して、上記の各
動作を実行するため、本実施例の自律走行車は、走行ス
タートモードＭ１、基準値記憶モードＭ２、倣い走行モ
ードＭ３、直進走行モードＭ４、カーブ走行モードＭ５
の５つの走行状態に分類される。

【００７２】まず、走行スタートモードＭ１において走
行動作が開始される。次に、基準値記憶モードＭ２にお
いて、距離割合値の基準値Ｒｐ０が求められる。この基
準値記憶モードＭ２においては、走行スタートから基準
値記憶モードＭ２に入ったときに、今回求めた基準値を
記憶し、続く倣い走行モードＭ３の基準値とする。走行
スタート時以外から基準値記憶モードＭ２に入ったとき
は、今回求めた基準値と前回まで倣い走行モードＭ３で
使用していた基準値とを比較し、両者の値が近ければ元
の壁に戻ったと判断し、前回まで倣い走行モードＭ３で
使用していた基準値をそのまま使用する。一方、両者の
値が異なっている場合は、壁に段差等があると判断し、
今回求めた基準値を記憶し、続く倣い走行モードＭ３の
基準値とする。

【００７３】次に、倣い走行モードＭ３において、距離
割合値が基準値Ｒｐ０になるように倣い走行を行なう。
また、直進走行モードＭ４においては、直進走行を実行
する。また、カーブ走行モードＭ５では、壁等に自律走
行車が近づき過ぎて壁までの距離を測定できない場合、
測定できない非接触センサと反対方向にカーブ走行を実
行する。

【００７４】次に、各モード間での遷移関係について説
明する。倣い走行モードＭ３の実行時に測距値が急変し
た場合、壁が平坦ではないと判断し、壁倣い走行を中断
して直進走行モードＭ４へ移行する。また、直進走行モ
ードＭ４の実行時に、測距値が安定した場合、両側に平
坦な壁があると判断し基準値記憶モードＭ２へ移行す
る。また、倣い走行モードＭ３の実行時に、非接触セン
サの壁に近接している側の壁までの距離が測距限界より
近くなって片側の非接触センサにより測距できなくなっ
た場合は、カーブ走行モードＭ５に移行する。さらに、
カーブ走行モードＭ５の実行時に、両側の非接触センサ
がともに測定可能となった場合、基準値記憶モードＭ２
へ移行し距離割合値の基準値を記憶する。

【００７５】次に、上記の基準値記憶モードについて詳
細に説明する。図２３は、基準値記憶モードにおける処
理を説明するためのフローチャートである。まず、ステ
ップＳ５１において、距離割合値Ｒｐを求める。次に、
ステップＳ５２において、移行してきた元のモードが走
行スタートモードＭ１であるか否かが判断される。走行
スタートモードＭ１の場合、ステップＳ５４において、
距離割合値の基準値Ｒｐ０をＲｐとし処理を終了する。
一方、走行スタートモードＭ１でない場合、ステップＳ
５３において、ステップＳ５１で求めた距離割合Ｒｐか
ら距離割合値の基準値Ｒｐ０を減算し、その値の絶対値
が所定の設定値ｘより大きいか否かが判断される。設定
値ｘより大きい場合ステップＳ５４においてＲｐ０をＲ
ｐとし、小さい場合はそのまま処理を終了する。

【００７６】次に、上記のモード遷移に従った動作例に
ついて説明する。図２４は、図２２に示すモード遷移に
従った動作例を説明するための図である。

【００７７】まず、図２４の（ａ）に示すように、走行
開始時、距離割合値の基準値Ｒｐ０を求め記憶する。次
に、図２４の（ｂ）に示すように、倣い走行モードＭ３
において距離割合値が基準値Ｒｐ０になるように倣い制
御を行なう。次に、図２４の（ｃ）に示すように、壁に
小さな凹凸があった場合、測距値が急変するため直進走
行モードＭ４へ移行する。次に、図２４の（ｄ）に示す
ように、壁の凹凸を通過した直後も測距値が急変するた
め、直進走行モードＭ４を継続する。

【００７８】次に、図２４の（ｅ）に示すように、壁の
凹凸を通過した後、測距値が安定するため、基準値記憶
モードＭ２を経て倣い走行モードＭ３へ移行する。この
とき、元の壁に戻っているので、今回測定した距離割合
値Ｒｐ１は、走行開始時の距離割合値の基準値Ｒｐ０と
ほぼ同じ値となっているので、基準値をＲｐ０のまま使
用する。次に、図２４の（ｆ）に示すように、倣い走行
モードＭ３において、距離割合値が基準値Ｒｐ０になる
ように非接触倣い走行制御を行なう。

【００７９】次に、図２４の（ｇ）に示すように、壁に
段差があった場合、測距値が急変するため、直進走行モ
ードＭ４へ移行する。次に、図２４の（ｈ）に示すよう
に、壁の段差を通過した後、測距値が安定するため、基
準値記憶モードＭ２を経て倣い走行モードＭ３へ移行す
る。このとき、壁の段差を通過しており、今回測定した
距離割合値Ｒｐ２と前回使用していた距離割合値の基準
値Ｒｐ０とでは値が異なるため、新たに測定した距離割
合値Ｒｐ２を基準値として記憶する。

【００８０】次に、図２４の（ｉ）に示すように、倣い
走行モードＭ３において、距離割合値が基準値Ｒｐ２に
なるように非接触倣い走行制御を行なう。次に、図２４
の（ｊ）に示すように、倣い走行中、自律走行車が壁に
近づき過ぎ、非接触センサの近接側の測距限界より近く
なり片側が測距できなくなった場合、カーブ走行モード
Ｍ５に移行する。すなわち、非接触倣い走行制御を続行
するため、近づいた壁と反対側に走行する。

【００８１】最後に、図２４の（ｋ）に示すように、再
び両側の非接触センサの測距が可能となった時点で、基
準値記憶モードＭ２を経て倣い走行モードＭ３へ移行す
る。この場合、自律走行車の位置は元の位置に戻ってい
るので、今回測定した距離割合値Ｒｐ３は、以前の距離
割合値の基準値Ｒｐ２とほぼ同じ値であるので、基準値
Ｒｐ２をそのまま使用し非接触倣い走行制御を継続す
る。

【００８２】（６） 接触倣い制御 図１０に示す作業例の中の壁沿いに直進する部分Ｌａ、
Ｌｊにおいて直進制御を行なう場合、以下の理由により
壁にぶつかったり、壁から離れていったりする場合があ
る。これは、上記に説明した非接触センサでは、壁とセ
ンサとの間が近距離の場合は測距可能な距離範囲から外
れるため測定することができず、非接触センサによる倣
い走行が行なえず、そのためＵターン動作後正確に壁に
平行な状態になっていないため平行走行にならなかった
り、駆動輪と床との間に滑りが生じ左右の両輪を等速に
回転させ直進制御しても正確に直進走行できないからで
ある。したがって、本実施例の自律走行車では、上記し
た非接触センサ以外または非接触センサに換えて壁まで
の距離を測定できる接触タイプの接触センサを用いて壁
に沿いながら直進走行を行なっている。すなわち、壁の
隅まできれいに清掃作業を行なうために、接触センサを
用いて壁に沿って作業用アーム２を壁に沿うように制御
している。

【００８３】以下、上記の接触センサについて詳細に説
明する。図２５は、ばね式の触角センサである接触セン
サの構成を示す斜視図である。接触センサは、以下に説
明するように作業部本体１の左右両側の前後等に設けら
れる。

【００８４】図２５を参照して、触角センサは、台板４
１、台板つめ４２、ポテンショメータ４３、シャフト４
４、シャフト位置決め用つめ４５、ねじりコイルバネ４
６、接触子４７を含む。ポテンショメータ４３の上部に
は接触センサの台板４１が固定され、ポテンショメータ
４３の回転軸はシャフト４４と連結されている。シャフ
ト４４の先端には接触子４７が設けられ、たとえば壁に
接触する。ねじりコイルバネ４６は、ポテンショメータ
４３の回転軸に回転自在に取付けられ、台板つめ４２と
シャフト位置決め用つめ４５とを挟み込むことによりシ
ャフト４４の位置を固定している。

【００８５】次に、上記のように構成された接触センサ
の動作について説明する。図２６は、接触センサの動作
を説明するための図である。

【００８６】図２６の（ａ）に示すように、接触子４７
が壁に接触していない場合、ねじりコイルバネ４６が台
板つめ４２とシャフト位置決め用つめ４５とを挟み込む
ことにより、シャフト４４が台板つめ４２の方向に固定
される。次に、図２６の（ｂ）に示すように接触子４７
が壁Ｗ１に接触すると、壁Ｗ１に押されてシャフト４４
がポテンショメータ４３の回転軸を中心に回転する。こ
の回転角をＡ、シャフトの長さをＬｓ、接触子４７の半
径をｄとすると、ポテンショメータ４３の回転軸の中心
から壁Ｗ１までの距離Ｄは次式で表わされる。

【００８７】Ｄ＝ｄ＋Ｌｓ×ｃｏｓＡ …（６） 上式によりポテンショメータ４３の回転角を基に壁Ｗ１
までの距離を測定することが可能となる。

【００８８】次に、上記の接触センサを用いた接触倣い
制御について説明する。図２７は、図２５に示す接触セ
ンサを用いた接触倣い走行の原理を説明するための図で
ある。図２７を参照して、接触センサ４ａ〜４ｄは作業
部本体１の両側の前後位置に２個ずつ取付けられてい
る。この場合、左の壁Ｗ１を倣い走行する場合、左側の
前後の接触センサ４ａ、４ｂを使用し、右の壁を倣い走
行する場合は、右側の前後の接触センサ４ｃ、４ｄを使
用する。

【００８９】図２７では、左の壁Ｗ１に沿って走行して
いる様子を表わしている。接触センサを用いる倣い走行
制御では、基準距離Ｄ０に走行時の測距距離Ｄｆ、Ｄｂ
が等しくなるように、または、壁に対する走行方向傾き
Ｋを検出し走行方向傾きＫが０になるように制御してい
る。ここで、前後の接触センサの間隔をＬとすると、自
律走行車の走行方向傾きＫは次式で近似的に計算するこ
とができる。

【００９０】Ｋ＝（Ｄｆ−Ｄｂ）／Ｌ …（７） 次に、上記の原理に基づき接触倣い走行制御について詳
細に説明する。図２８は、図２５に示す接触センサを用
いた接触倣い走行制御を説明するためのフローチャート
である。本制御ルーチンは、接触倣い走行時に所定時間
ｔ４ごとに実行される。

【００９１】まず、ステップＳ６１において、壁に接触
する側の前後の接触センサにより壁までの距離Ｄｆ、Ｄ
ｂを測距する。次に、ステップＳ６２において、壁に接
触する側の前方の接触センサの測距値Ｄｆと基準距離Ｄ
０との差である距離の偏差ΔＤを求める。次に、ステッ
プＳ６３において、（７）式により走行方向傾きＫを求
める。次に、ステップＳ６４において、評価関数を計算
する。ここで、評価関数は、距離の偏差ΔＤに走行方向
傾きＫに所定のゲインＫＧを乗算したものを加えた値を
用いる。評価関数の値が所定の設定値ｖ３より大きけれ
ば、ステップＳ６７において、左カーブ制御を実行し、
設定値−ｖ３とｖ３との間にあるときはステップＳ６６
において直進制御を実行し、設定値−ｖ３より小さい場
合は、ステップＳ６５において右カーブ制御を実行す
る。なお、カーブ量（カーブ半径）は、評価関数の値の
大きさに応じて増減させる。

【００９２】上記の制御を行なうことにより、左側の前
方の接触センサの測距Ｄｆおよび左側の後方の接触セン
サの測距Ｄｂを用いて制御し、測距値Ｄｆが基準値Ｄ０
より大きいときは壁に近づく方向（左方向）にカーブ走
行させ、小さいときは離れる方向（右方向）にカーブ走
行させることができる。また、測距値Ｄｆと測距値Ｄｂ
との差によって自律走行車の壁に対する傾きを検出し、
Ｄｆ＞Ｄｂの場合は自律走行車が壁から離れる方向に傾
いているので壁に近づく方向（左方向）にカーブ走行さ
せ、逆の場合は壁から離れる方向（右方向）にカーブ走
行させることができる。したがって、非接触センサでは
測距できないほど壁に近接した場合でも常に正確に壁に
平行な直進走行すなわち接触倣い走行制御を行なうこと
が可能となる。

【００９３】なお、接触センサの場合でも非接触センサ
による壁倣い走行と同様に、カーブ走行や直進制御等の
駆動制御時に発生する滑りの影響を接触センサの測距結
果から判断し、必要に応じてカーブ制御量を増減させる
ようにしてもよい。この場合、走行時に接触センサの出
力から求められる走行方向傾きＫの変化量ΔＫが実際の
曲がり具合ΔＴｒを近似的に表わしている。したがっ
て、カーブ制御の制御量から（４）式により求められる
曲がり具合ΔＴと、走行時に測距値から求められる曲が
り具合ΔＴｒとを比較し、両方の値に差がなければ車輪
の滑りが発生していないと判断し、大きく差がある場合
は車輪の滑りが発生していると判断することができる。
上記の滑りの検出処理は、非接触センサによる壁倣い走
行制御と同様に、図２８に示すステップＳ６３とＳ６４
との間に挿入することにより滑りの検出を考慮した接触
倣い走行制御を実現することができる。

【００９４】（７） 接触倣い例外処理 次に、上記の接触倣い走行制御以外の処理である接触倣
い例外処理について説明する。まず、壁の途切れ検出処
理について説明する。壁の途切れ検出処理とは、接触セ
ンサの出力の変化速度により壁が途切れたことを検出す
る処理である。すなわち壁倣い走行中に壁が途切れた場
合、接触センサの出力が大きく振動するためこれを利用
して、壁が途切れたことを検出する。また、接触センサ
が振動している場合は、接触センサの出力だけでは壁に
接触しているのか離れているのかを判断できない。した
がって、壁倣い走行中に壁が途切れた場合、壁倣い走行
制御を停止し、直進制御を実行する。このとき、直進モ
ードに切換わった直前での自律走行車の進行方向によっ
ては、あまり長く直進すると直進経路からずれてしまう
場合がある。そこで、直進モードの切換わる直前の前後
の接触センサの測距値から自律走行車の壁に対する傾き
を記憶しておき、その傾きを補正するような操舵をした
後に直進するようにしている。

【００９５】図２９は、上記の壁の途切れ検出処理を説
明するためのフローチャートである。図２９の（ａ）
は、壁Ｗ１が途切れたところを通過するときの接触セン
サ４の動きを示しており、（ｂ）は、壁Ｗ１が途切れた
ところを通過するときのポテンショメータの出力値から
得られるセンサ角度Ａの出力を表わしており、（ｃ）
は、壁Ｗ１が途切れたところを通過するときのセンサ角
度から得られる距離値Ｄの出力を示している。図２９を
参照して、〜では、接触センサ４は壁Ｗ１に接して
おり、の時点で壁Ｗ１から離れている。接触センサ４
が壁から離れると、ねじりコイルバネ４７によってシャ
フト４４は中央方向に戻されるがこのとき安定するまで
所定の間振動する。したがって、ポテンショメータ４３
の出力から得られるセンサ角度Ａおよび距離値Ｄは、
〜の間に示される波形となる。振動時は、センサ角度
Ａから壁までの距離を演算しても意味がないが、センサ
出力、たとえば、センサ角度Ａまたは距離値Ｄの出力が
振動的な振舞いをするためその変化速度により壁が途切
れたことを検出することができる。

【００９６】次に、壁の接触検出処理について説明す
る。壁の接触検出処理とは、壁倣い走行中に壁に接触し
たことを検出する処理である。本処理は、接触センサの
角度情報により壁との接触を検出している。なお、接触
センサの角度を直接検出する方が距離に変換した後検出
する方よりも高感度に接触状態を検出することができ
る。また、本実施例では、接触センサが壁に接触したこ
とを検出した後、一定距離進んだ後にその距離情報に基
づいた接触倣い走行制御を行なっている。

【００９７】壁の接触検出処理は以下のようにして行な
う。進行方向に垂直な壁に接触した場合、一定距離進行
して進行方向に平行な部分に接触させてから測距を行な
う必要があるが、壁に接触したことを検出しただけで
は、壁の進行方向に対して垂直な部分と平行な部分との
いずれに接触したのかを判定することができない。した
がって、本実施例では、接触を検出した壁が垂直な壁で
あるか否かにかかわらず一定距離進行してから距離情報
に基づく制御を行なっている。

【００９８】次に、壁の接触検出処理の原理について説
明する。図３０は、壁の接触検出処理の原理を説明する
ための図である。図３０の（ａ）は、進行方向に垂直な
壁Ｗ１のあるところを通過するときの接触センサ４の動
きを示しており、（ｂ）は、進行方向に垂直な壁Ｗ１の
あるところを通過するときのポテンショメータ４３の出
力から得られるセンサ角度Ａを表わしており、（ｃ）
は、進行方向に垂直な壁Ｗ１のあるところを通過すると
きのセンサ角度Ａから得られる距離値Ｄをそれぞれ表わ
している。

【００９９】図３０において、〜では、接触センサ
４は壁Ｗ１に接触していないが、の時点で壁Ｗ１に接
触する。接触センサ４が壁Ｗ１に接触した後自律走行車
が前進を続けると、ねじりコイルバネ４７に抗してシャ
フト４４が回転する。このとき、ポテンショメータ４３
の出力から得られるセンサ角度Ａおよび距離値Ｄは、
〜の間に示される波形となる。の直後のセンサ角度
値Ａおよび距離値Ｄ（それぞれ円で囲んだ部分）に注目
すると、センサ角度値Ａに比べて距離値Ｄの変化率は少
なく、ほぼ０に近い値となっている。このため、接触セ
ンサ４の壁Ｗ１への接触は、センサ角度値Ａの変化を用
いた方がより早くかつ正確に検出することができる。

【０１００】また、〜の間は、センサ角度値Ａから
計算された距離値Ｄは、自律走行車と壁Ｗ１との距離を
表わしていないため、接触センサ４が壁Ｗ１に接触した
ことを検出した後、所定距離直進走行させてから壁との
距離を測定し上述した接触倣い走行制御を行なう。

【０１０１】次に、壁の接触検出処理について具体的に
説明する。図３１は、壁の接触検出処理を説明するため
のフローチャートである。なお、図３１に示す壁の接触
検出処理では、所定時間ｔ５ごとに以下の処理を実行し
ている。

【０１０２】まず、ステップＳ７１において、ポテンシ
ョメータ４３の出力からセンサ角度値Ａを求める。次
に、ステップＳ７２において、センサ角度値Ａの変化量
ΔＡを、センサ角度値Ａから所定時間ｔ５前のセンサ角
度値ＰＡを減算することにより求める。次に、ステップ
Ｓ７３において、センサ角度値の変化量ΔＡの絶対値が
所定の設定値ｖ４より大きいか否かが判断される。大き
ければ急に離れたと判断し、ステップＳ７７において壁
が途切れたことを検出する。一方、大きくない場合、ス
テップＳ７４において、センサ角度値Ａの絶対値が０に
近い所定の設定値ｖ５より大きいか否かが判断され、大
きければステップＳ７５において壁に接触センサが接触
していると判断する。一方、大きくない場合はステップ
Ｓ７６において壁から接触センサがゆっくり離れたと判
断する。次に、ステップＳ７８において、現在のセンサ
角度値ＡをＰＡとして記憶しておく。

【０１０３】上記の処理により、センサ角度値Ａの値に
より、接触センサが壁に接触しているか、壁が途切れた
か、壁からゆっくり離れたか等の状態を検出することが
でき、正確にかつ高速に壁と接触センサとの接触状態を
検出することが可能となる。

【０１０４】次に、非接触センサの測距範囲を超えて自
律走行車が壁に接近した場合、非接触センサの測距範囲
に戻す制御方法について説明する。本実施例の自律走行
車では、接触センサを用いた倣い走行の場合、壁からゆ
っくりと接触センサが離れていったことを検出した場合
には、接触センサの測定範囲に入るように制御すること
により接触倣い走行制御を続行するようにしている。

【０１０５】次に、上記の動作を行なうための走行状態
の遷移関係について説明する。図３２は、上記の動作を
行なうための走行状態の遷移関係を示す図である。接触
倣いモードＭ６では、壁に接触しながら接触センサを用
いて接触倣い走行制御を行なう。直進モードＭ８は、壁
が途切れたときの走行モードであり、倣ってきた壁に平
行な方向に直進走行を行なう。探索モードＭ７は、壁が
見つからないときの走行モードであり、壁の方向にカー
ブ走行を行なう。

【０１０６】第１の接触倣いモードＭ１１では、前後の
接触センサを用いて図２８に示す接触倣い走行制御を用
いて走行させる。第２の接触倣いモードＭ１２では、探
索モードＭ７から接触倣いモードＭ６に移行するとき、
前方の接触センサが壁までの距離を測定できるまで直進
走行した後、第１の接触倣いモードに移行する。第３の
接触倣いモードＭ１３では、直進モードＭ８から接触倣
いモードＭ６に移行するとき、前方の接触センサが壁ま
での距離を測定できるまで直進走行した後、第１の接触
倣いモードＭ１１に移行する。

【０１０７】第１の直進モードＭ１４では、直進動作を
実行する。第２の直進モードＭ１５では、接触倣いモー
ドＭ６から直進モードＭ８に移行するとき、自律走行車
が倣ってきた壁に平行になるように壁から離れる方向に
カーブ走行させた後、第１の直進モードＭ１５に移行す
る。第３の直進モードＭ１６では、接触倣いモードＭ６
から直進モードＭ８に移行するとき、自律走行車が倣っ
てきた壁に平行になるように壁に近づく方向にカーブ走
行させた後、第１の直進モードＭ１４に移行する。

【０１０８】次に、上記の各モードからの遷移状態につ
いて説明する。スタート時、前方の接触センサが壁に接
触している場合、接触倣いモードＭ６へ移行し、接触し
ていない場合探索モードＭ７へ移行する。接触倣いモー
ドＭ６において、前方の接触センサが壁から急に離れた
場合、直進モードＭ８へ移行する。また、接触倣いモー
ドＭ６から直進モードＭ８に移行する際、離れる直前の
前後の接触センサがほぼ同じ測距値で、自律走行車が壁
に平行にある場合、第１の直進モードＭ１４へ移行す
る。さらに、接触倣いモードＭ６から直進モードＭ８に
移行する際、前方の接触センサの測距値が後方の接触セ
ンサの測距値に比べて小さい場合、第２の直進モードＭ
１５に移行する。また、接触倣いモードＭ６から直進モ
ードＭ８に移行する際、前方の接触センサの測距値が後
方の接触センサの測距値に比べて大きい場合、第３の直
進モードＭ１６へ移行する。

【０１０９】直進モードＭ８にあるとき、前方の接触セ
ンサが壁に接触したことを検出したとき、接触倣いモー
ドＭ６に移行する。また、接触倣いモードＭ６にあると
き、前方の接触センサが壁からゆっくり離れた場合、探
索モードＭ７へ移行する。さらに、探索モードＭ７にあ
るとき、前方の接触センサが壁に接触したことを検出し
たとき、接触倣いモードＭ６に移行する。上記のように
各モードを遷移することにより、接触センサの測距範囲
を超えた場合でも接触センサの測距範囲に戻すように操
舵され、常に正確に接触倣い走行制御を実行することが
できる。

【０１１０】次に、上記のモード遷移関係に従った動作
例について説明する。図３３は、図３１に示すモード遷
移に従った動作例を説明するための図である。まず、図
３３の（ａ）に示すように、走行開始時、前方の接触セ
ンサが壁から離れていることを検出し、探索モードＭ７
に移行する。次に、図３３の（ｂ）に示すように、探索
モードＭ７で壁に近づく方向にカーブ走行する。次に、
図３３の（ｃ）に示すように、探索モードＭ７で走行
時、前方の接触センサが壁に接触したことを検出し、第
２の接触倣いモードＭ１２へ移行する。次に、図３３の
（ｄ）に示すように、第２の接触倣いモードＭ１２を経
て第１の接触倣いモードＭ１１に移行し、倣い走行を行
なう。次に、図３３の（ｅ）に示すように、倣い走行中
前方の接触センサが壁の途切れを検出した場合、直進モ
ードＭ８へ移行する。次に、図３３の（ｆ）に示すよう
に、壁の途切れを検出した直前の前後の接触センサの出
力を比較し、ほぼ同じ値であった場合、第１の直進モー
ドＭ１４へ移行し直進走行を実行する。次に、図３３の
（ｇ）に示すように、直進走行中、前方の接触センサが
壁に接触したことを検出した場合、第３の接触倣いモー
ドＭ１３へ移行する。最後に、図３３の（ｈ）に示すよ
うに、第３の接触倣いモードＭ１３を経て第１の接触倣
いモードＭ１１に移行し、倣い走行を行なう。

【０１１１】（８） 接触倣い走行制御と非接触倣い走
行制御との併用について 上記の説明では、接触センサを用いた倣い走行制御にお
いて壁が途切れたことを検出した時点で、直進モードに
切換えて走行を行なうようにしているが、直進モードに
切換わった時点での自律走行車の走行方向によっては、
あまり長く直進すると直進経路からずれてしまう場合が
ある。そこで、接触センサを用いた壁倣い走行制御にお
いて、壁が途切れたことを検出した後、非接触センサを
用いて非接触倣い走行制御を行なう。したがって、壁の
途切れがなくなったことを検出して、再び壁を利用して
倣い走行することができ、直進走行の誤差を少なくする
ことができる。

【０１１２】次に、上記の動作を行なうための走行状態
の遷移関係について説明する。図３４は、接触および非
接触倣い走行制御を併用した場合の走行状態の遷移関係
を示す図である。図３４を参照して、非接触倣いモード
Ｍ９では、非接触センサを用いて倣い走行を行なう。接
触倣いモードＭ６にあるとき、前方の接触センサが壁か
ら急に離れた場合、非接触センサで左右にある壁までの
距離を測定し、測定可能であった場合には非接触倣いモ
ードＭ９へ移行する。非接触倣いモードＭ９にあると
き、前方の接触センサが壁に接触したことを検出したと
き、接触倣いモードＭ６へ移行する。上記のように各モ
ードを遷移することにより、接触倣い走行制御および非
接触倣い走行制御を併用することができ、接触センサを
用いることができる場合は、接触センサにより接触倣い
走行制御を行ない、接触センサを用いることができない
場合は、非接触センサを用いて非接触倣い走行制御を行
なうことができ、常に正確に倣い走行制御を行なうこと
が可能となる。

【０１１３】次に、上記のモード遷移に従った動作例に
ついて説明する。図３５は、図３４に示すモード遷移に
従った動作例を説明するための図である。まず、図３５
の（ａ）に示すように、接触倣いモードＭ６において接
触センサを用いて倣い走行を行なう。次に、図３５の
（ｂ）に示すように、倣い走行中前方の接触センサが壁
Ｗ１の途切れを検出する。次に、図３５の（ｃ）に示す
ように、左右の非接触センサにより左右の壁Ｗ１、Ｗ２
までの距離を測定する。この場合、左右ともに測定可能
であるので非接触倣いモードＭ９に移行する。次に、図
３５の（ｄ）に示すように、非接触センサによる壁倣い
走行制御を実行する。次に、図３５の（ｅ）に示すよう
に、非接触倣い走行中、前方の接触センサが壁Ｗ１に接
触したことを検出すると、接触倣いモードＭ６に移行す
る。最後に、図３５の（ｆ）に示すように、接触倣いモ
ードＭ６により倣い走行を行なう。

【０１１４】（９） 作業用アームの制御について 次に、作業用アーム２の制御方法について説明する。作
業用アーム２の制御としては、接触センサによって壁倣
い走行を行なう際、作業部本体１に取付けられた触角セ
ンサが測定可能なところに接近できるように作業用アー
ム２を壁と反対方向に移動させる。そして、倣い走行中
には、作業用アーム２は、前後の接触センサにより得ら
れた距離情報に基づいて作業用アーム２の位置を調整す
る。したがって、自律走行車が壁と平行な位置にない場
合でも、作業用アーム２を壁に密着させることができ、
壁にある凸凹を予め検出することもできるので、作業用
アームが壁の突起物に引っかかることもない。

【０１１５】次に、上記の制御を行なうための作業用ア
ーム２の具体例について説明する。図３６は、作業用ア
ームの構成を示す上面図である。図３６を参照して、自
律走行車は、さらに、アーム取付部材２５、アーム固定
ばね１９、アームスライド軸２０を含む。スライド機構
１４にアーム取付部材２５がスライド可能に保持されて
いる。作業用アーム２は、アーム取付部材２５に設置さ
れたアームスライド軸２０にスライド可能に保持されて
いる。作業用アーム２の位置は、アームスライド軸２の
外周に配置されたアーム固定ばね１９に挟まれる形で位
置決めされている。上記の構成により、作業用アーム２
は、横方向からの力に対してある程度スライド可能な状
態で作業部本体１に取付けられる。

【０１１６】以下、上記のように構成された作業用アー
ムの第１の制御例について説明する。本例では、片側に
前後２箇所の接触センサを設け、この２つの接触センサ
を用いて作業用アーム２の位置を計算する。作業用アー
ム２は、上記のように横方向からの力に対して、ある程
度横方向にスライド可能なようにバネを介して作業部本
体１に取付けられている。

【０１１７】まず、作業用アーム２と前後の２つの接触
センサの位置関係について説明する。図３７は、作業用
アームと接触センサとの位置関係を示す図である。図３
７を参照して、作業用アーム２の位置と、前後の接触セ
ンサ４ｃ、４ｄのポテンショメータの軸の中心位置との
距離をｄｆ、ｄｂとすると、前後の距離センサ４ｃ、４
ｄの先端位置（ｘｆ、ｙｆ）、（ｘｂ、ｙｂ）は、セン
サ角度ｔｆ、ｔｂからｔｆとｔｂとの差があまりないと
きには次式で近似的に計算することができる。

【０１１８】 ｘｆ＝ｄｆ−ｌｆ×ｓｉｎ（ｔｆ） …（８） ｙｆ＝−ｌｆ×ｃｏｓ（ｔｆ）−ｄ …（９） ｘｂ＝ｄｂ−ｌｂ×ｓｉｎ（ｔｂ） …（１０） ｙｂ＝−ｌｂ×ｃｏｓ（ｔｂ）−ｄ …（１１） 前後の接触センサ４ｃ、４ｄの先端位置（ｘｆ、ｙ
ｆ）、（ｘｂ、ｙｂ）を通る直線上に、作業用アーム２
の先端位置がくるように作業用アーム２の位置を次式に
より求める。

【０１１９】 ＡＭ＝（ｙｆ×ｘｂ−ｙｂ×ｘｆ）／（ｘｂ−ｘｆ） …（１２） 平坦な壁に倣い走行する場合には、（１２）式で求めら
れるアーム位置に作業用アーム２の先端がくるように作
業用アーム２を移動させることにより、倣い走行中に自
律走行車が壁に平行でない場合でもまた所定距離離れて
いない場合でも、作業用アーム２は、壁に対して常に接
触しながら作業を行なうことが可能となる。ところで、
壁に小さな突起状のものが突き出ている場合、接触セン
サがその突起を乗り越えた後、作業用アーム２が通過す
るが作業用アーム２は小さな突起に衝突してしまう。し
たがって、この不具合を解消するため、本実施例では、
移動させるアーム位置ＡＭは、後方の接触センサ４ｄか
らアーム位置までの距離を自律走行車が進む時間ｔ８だ
け前のデータを使用している。この遅延を実現するた
め、本実施例では、ＦＩＦＯ（ファーストインファース
トアウト）メモリ（図示省略）を使用し、ある時点で、
センサ出力からアーム位置を計算した結果をＦＩＦＯメ
モリにプッシュすると同時に、ＦＩＦＯメモリから所定
時間ｔ８前に計算したアーム位置を読出して読出したア
ーム位置に作業用アーム２の先端を移動させている。

【０１２０】次に、上記の作業用アームの制御方法につ
いて具体的に説明する。図３８は、上記した作業用アー
ムの第１の制御方法を説明するためのフローチャートで
ある。この作業用アームの制御は、所定時間ｔ６ごとに
実行している。

【０１２１】まず、ステップＳ８１において、前後の接
触センサの角度値Ａｆ、Ａｂを求める。次に、ステップ
Ｓ８２において、求めた前後の接触センサの角度値Ａ
ｆ、Ａｂから（８）式〜（１２）式を基にアーム位置Ａ
Ｍを計算する。次に、ステップＳ８３において、アーム
位置ＡＭをＦＩＦＯメモリにプッシュする。次に、ステ
ップＳ８４において、ＦＩＦＯメモリから所定時間ｔ８
前の時点で計算されたアーム位置ＡＭ０を読出す。最後
に、ステップＳ８５において、作業用アーム２の先端位
置がアーム位置ＡＭ０の位置にくるように移動させる。

【０１２２】次に、上記の作業用アームの第１の制御方
法による作業用アームの動作例について説明する。図３
９は、図３８に示す制御方法による作業用アームの動作
例を説明するための図である。まず、図３９の（ａ）に
示すように、平坦な壁に倣い走行中、作業用アーム２の
先端は、前後の接触センサ４ａ、４ｂの先端を通る直線
上にあって壁に接触している。次に、図３９の（ｂ）に
示すように、前方の接触センサ４ａが壁の突起物に接触
する。このとき、作業用アーム２の先端が前後の接触セ
ンサ４ａ、４ｂの先端を通る直線上にくるようにアーム
位置が計算される。次に、図３９の（ｃ）に示すよう
に、前方の接触センサ４ａが壁の突起物を越える。次
に、上記図３９の（ｂ）で示した処理により計算された
アーム位置に作業用アーム２を移動させようとするが、
作業用アーム２がバネ力に抗してスライドした状態で壁
に接触している。

【０１２３】次に、図３９の（ｄ）に示すように、後方
の接触センサ４ｂが壁の突起物に接触する。このとき、
作業用アーム２の先端が前後の接触センサ４ａ、４ｂの
先端を通る直線上にくるようにアーム位置が計算され
る。次に、図３７の（ｅ）に示すように、後方の接触セ
ンサ４ｂが壁の突起を越える。しかし、この場合、直前
に図３９の（ｄ）で計算されたアーム位置に作業用アー
ム２を移動させるため、作業用アームは壁の突起物に接
触しない。最後に、図３９の（ｆ）に示すように、作業
用アーム２が壁の突起物を越え、再び作業用アーム２の
先端が壁に接触する位置に移動される。

【０１２４】次に、作業用アームの第２の制御方法につ
いて説明する。作業用アームの第１の制御方法では、壁
の突起物と壁に対する自律走行車の傾きを判別していな
いため、壁に突起物がある場合には倣い制御およびアー
ム位置の計算が正確に行なわれない場合がある。したが
って、第２の制御方法では、作業部本体１の両側に前、
中、後の３箇所にそれぞれ接触センサを設けて作業部本
体１の傾きおよび壁の凹凸をそれぞれ独立に検出し、こ
の検出結果に基づき作業用アームの位置を制御する。

【０１２５】まず、作業用アームと６つの接触センサと
の位置関係について説明する。図４０および図４１は、
作業用アームと６つの接触センサとの位置関係を示す第
１および第２の図である。図４０および図４１を参照し
て、左の壁Ｗ１を倣い走行する場合には、左側の前、
中、後の３つの接触センサ４ａ〜４ｃを使用し、右の壁
を倣い走行する場合には、右側の３つのセンサ４ｄ〜４
ｆを使用する。図４０に示すように、平坦な壁に沿って
いる場合、３つの接触センサ４ａ〜４ｃの先端は一直線
上にある。また、図４１に示すように、後部の接触セン
サ４ｃが壁の突起物の上を通過しているとき、３つの接
触センサ４ａ〜４ｃの先端は、一直線上にない。この場
合、前の接触センサ４ａと中の接触センサ４ｂとの２つ
の接触センサを用いて自律走行車の壁Ｗ１からの位置お
よび自律走行車の壁Ｗ１に対する傾きを計算する。

【０１２６】次に、作業用アーム２を３つの接触センサ
４ａ〜４ｃの出力から計算されたアーム位置ＡＭから突
起物の高さｈを差し引いた位置に移動させる場合につい
て詳細に説明する。まず、センサ出力から計算されたア
ーム位置ＡＭの求め方は以下の方法による。アーム位置
を計算する接触センサは、突起物に接していない（壁に
接している）２つの接触センサを選択してその先端を通
る直線上にアームの先端がくるように（１２）式を用い
て計算する。

【０１２７】ある接触センサが突起物に接触しているか
どうかは、接触センサの先端位置を計算することによっ
て判別する。どの接触センサも突起物に接触していない
場合は、３つの接触センサの先端位置は一直線上に並
ぶ。また、ある接触センサが突起物に接触すると３つの
接触センサの先端位置は、一直線上には並ばない。

【０１２８】したがって、接触センサの先端位置が一直
線上に並んでいないとき、どの接触センサが突起物に接
触しているかを判別する必要があり、本実施例では、自
律走行車と壁との傾きが、十分短い時間ではあまり変化
しないということを利用して判別している。すなわち、
３つの接触センサの中から２つの接触センサの組をつく
り、それぞれの接触センサの組から自律走行車の進行方
向の傾きＫｆｃ、Ｋｃｂ、Ｋｆｂを求め、この中から前
回求めた進行方向の傾きＫ０に最も近い値を持つセンサ
のペアを突起物に接していないセンサとして判別してい
る。

【０１２９】また、突起物の高さｈの求め方は以下の方
法による。突起物の高さｈは、後方の接触センサ４ｃに
より検出する。上記の処理で選択した２つの接触センサ
の先端位置を結んだ直線と後方の接触センサの先端位置
との差を後方の接触センサの位置にある突起物の高さｈ
ｂとする。図４０では、ｈｂ＝０となり、図４１では、
ｈｂ＝ｈとなる。また、後方の接触センサと作業用アー
ムの先端との位置は異なるため、後方の接触センサから
作業用アームの先端位置までの距離を自律走行車が進む
時間ｔ９だけ前の時点でのデータを使用する。この時間
遅延を実現するため、第１の制御方法と同様にＦＩＦＯ
メモリを使用する。具体的には、ある時点で後方の接触
センサの位置にある突起物の高さｈｂをＦＩＦＯメモリ
にプッシュすると同時に、ＦＩＦＯメモリから所定時間
ｔ９前に計算した突起物の高さｈを読出す。

【０１３０】次に、上記に説明した作業用アームの第２
の制御方法についてさらに具体的に説明する。図４２
は、作業用アームの第２の制御方法を説明するためのフ
ローチャートである。第２の制御方法では、所定時間ｔ
７ごとに以下の処理を実行している。

【０１３１】まず、ステップＳ９１において、前、中、
後の３つの接触センサの角度値Ａｆ、Ａｃ、Ａｂをそれ
ぞれ求める。次に、ステップＳ９２において、センサペ
アの先端位置の傾き角Ｋｆｃ、Ｋｃｂ、Ｋｆｂをそれぞ
れ求める。次に、ステップＳ９３において、Ｋｆｃ≒Ｋ
ｆｂ（≒Ｋｃｂ）であるか否かが判断され、Ｋｆｃ≒Ｋ
ｆｂのときステップＳ９４において前の接触センサおよ
び後の接触センサが選択され、Ｋｆｃ≒Ｋｆｂでない場
合ステップＳ９５において、Ｋｆｃ、Ｋｃｂ、Ｋｆｂの
中からＫ０に最も近いセンサペアを選択する。次に、ス
テップＳ９６において、上記の処理により選択した進行
方向の傾きＫをＫ０として記憶する。

【０１３２】次に、ステップＳ９７において、選択され
た接触センサの角度値Ａ１、Ａ２からアーム位置ＡＭを
計算する。次に、ステップＳ９８において、後の接触セ
ンサの高さｈｂを計算する。次に、ステップＳ９９にお
いて、計算した後の接触センサの高さｈｂをＦＩＦＯメ
モリにプッシュする。次に、ステップＳ１００におい
て、ＦＩＦＯメモリから所定時間ｔ９前の時点で計算さ
れた後の接触センサの高さｈを読出す。最後に、ステッ
プＳ１０１において、作業用アーム２の先端位置がＡＭ
−ｈの位置にくるように移動させる。

【０１３３】次に、上記の第２の制御方法による作業用
アームの動作例について説明する。図４３は、図４２に
示す制御による作業用アームの動作例を説明するための
図である。まず、図４３の（ａ）に示すように、平坦な
壁に倣い走行中、作業用アーム２の先端が前、中、後ろ
の３つの接触センサの先端を通る直線上にくるようにア
ーム位置が計算される。次に、図４３の（ｂ）に示すよ
うに、前の接触センサ４ａが壁の突起物に接触する。こ
のとき、作業用アーム２の先端が中、後の接触センサ４
ｂ、４ｃの先端を通る直線上にくるようにアーム位置が
計算される。次に、図４３の（ｃ）に示すように、前の
接触センサ４ａが壁の突起物を乗り越えて、中の接触セ
ンサ４ｂが壁の突起物に接触する。このとき、作業用ア
ーム２の先端が前および後の接触センサ４ａ、４ｃの先
端を通る直線上にくるようにアーム位置が計算される。

【０１３４】次に、図４３の（ｄ）に示すように、中の
接触センサ４ｂが壁の突起物を乗り越えて、後の接触セ
ンサ４ｃが突起物に接触する。このとき、作業用アーム
２の先端が前、中の接触センサ４ａ、４ｂの先端を通る
直線上にくるようにアーム位置が計算される。また、こ
の状態で突起物の高さが記憶される。次に、図４３の
（ｅ）に示すように、後ろの接触センサ４ｃが壁の突起
物を越える。このとき、作業用アーム２の先端が前、後
ろの接触センサ４ａ、４ｃの先端を通る直線上にくるよ
うにアーム位置が計算されるが、図４３の（ｅ）に示す
状態で記憶された突起物の高さ分だけ作業用アーム２を
移動させるため作業用アーム２は壁の突起物に接触しな
い。最後に、図４３の（ｆ）に示すように、作業用アー
ム２が突起物が越える。このとき、作業用アーム２の先
端は、前、中、後の接触センサ４ａ〜４ｃの先端の延長
線上にあって壁に接触している。

【０１３５】なお、上記の作業用アームの制御では、接
触センサを用いたが、非接触センサを用いても上記と同
様に構成することにより、同様の効果を得ることができ
る。

【０１３６】（１０） 以上の実施例から以下のような
項目の発明の保護が考えられる。 項目１．対象物に沿った走行が可能な自律走行車であっ
て、前記対象物までの距離を測定する距離測定手段と、
前記距離測定手段の出力の変化が所定量以上急変したこ
とを検出する第１検出手段と、前記第１検出手段により
前記距離測定手段の出力が急変したことが検出された
後、前記対象物に沿った走行を停止させ、直進走行させ
る直進走行手段と、前記第１検出手段により前記距離測
定手段の出力が急変したことが検出された後、前記距離
測定手段の出力が安定したことを検出する第２検出手段
と、前記第２検出手段により前記距離測定手段の出力が
安定したことが検出された場合、前記対象物に沿った倣
い走行をさせる倣い走行手段とを含む自律走行車。

【０１３７】項目１記載の自律走行車においては、対象
物の凹凸の急変がなくなったことを検出し再び対象物を
利用した倣い走行を行なうことができ、直進走行の誤差
を少なくすることができる。

【０１３８】項目２．対象物に沿った走行が可能な自律
走行車であって、前記第１検出手段により前記距離測定
手段の出力が急変したことが検出される前の前記対象物
までの距離を記憶する記憶手段と、前記第２検出手段に
より検出された前記対象物までの距離が前記記憶手段に
記憶している前記対象物までの距離に対して所定範囲内
にある場合、前記記憶手段に記憶している前記対象物ま
での距離を用いて再び前記対象物に沿った倣い走行を実
行させる項目１記載の自律走行車。

【０１３９】項目２記載の自律走行車においては、対象
物の表面に凹凸がある部分を通過した後、通過前の対象
物までの距離と通過後の対象物までの距離がほぼ等しい
場合、通過前の元の対象物までの距離を用いて対象物に
沿った走行を実行させることにより、対象物の凹凸によ
る測定誤差の影響を受けず、正確な対象物までの距離を
用いて倣い走行を行なわせることができる。

【０１４０】

【発明の効果】請求項１記載の自律走行車においては、
対象物までの距離が急変したことを検出し、検出後、対
象物に沿った走行から、直進走行へ自動的に切換えてい
るので、対象物の変化に影響されず自動的に直進走行を
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の自律走行車の全体構成を示
す斜視図である。

【図２】図１に示す自律走行車の全体構成を示す上面図
である。

【図３】清掃およびワックス掛け用の自律走行車の全体
構成を示す図である。

【図４】図３に示す作業用アームの構成を示す側面図で
ある。

【図５】図３に示す作業用アームの構成を示す下面図で
ある。

【図６】図１に示す駆動部の構成を示す図である。

【図７】直進制御の方法を説明するためのフローチャー
トである。

【図８】カーブ制御の方法を説明するためのフローチャ
ートである。

【図９】第３スピンターン制御の方法を説明するための
フローチャートである。

【図１０】自律走行車の作業中の動作例を説明するため
の図である。

【図１１】壁沿いからのＵターン動作を説明するための
図である。

【図１２】Ｕターン動作を説明するための図である。

【図１３】Ｕターンして壁に沿う動作を説明するための
図である。

【図１４】非接触倣い走行制御の原理を説明するための
図である。

【図１５】非接触センサを代表位置の両側に配置した例
を示す第１の図である。

【図１６】非接触センサを代表位置の両側に配置した例
を示す第２の図である。

【図１７】非接触センサを代表位置の前方に配置した例
を示す第１の図である。

【図１８】非接触センサを代表位置の前方に配置した例
を示す第２の図である。

【図１９】図１７および図１８に示す非接触センサを用
いた非接触倣い走行制御の方法を説明するためのフロー
チャートである。

【図２０】カーブ走行の移動軌跡を説明するための図で
ある。

【図２１】図１９に示す滑り検出ルーチンを説明するた
めのフローチャートである。

【図２２】走行状態の遷移関係を示す図である。

【図２３】基準値記憶モードにおける処理を説明するた
めのフローチャートである。

【図２４】図２２に示すモード遷移に従った動作例を説
明するための図である。

【図２５】接触センサの構成を示す斜視図である。

【図２６】接触センサの動作を説明するための図であ
る。

【図２７】図２５に示す接触センサを用いた接触倣い走
行の原理を説明するための図である。

【図２８】図２５に示す接触センサを用いた接触倣い走
行制御の方法を説明するためのフローチャートである。

【図２９】壁の途切れ検出処理を説明するための図であ
る。

【図３０】壁の接触検出処理の原理を説明するための図
である。

【図３１】壁の接触検出処理を説明するためのフローチ
ャートである。

【図３２】走行状態の遷移関係を示す図である。

【図３３】図３２に示すモード遷移に従った動作例を説
明するための図である。

【図３４】接触および非接触倣い走行制御を併用した場
合の走行状態の遷移関係を示す図である。

【図３５】図３４に示すモード遷移に従った動作例を説
明するための図である。

【図３６】作業用アームの取付け部分の構成を示す図で
ある。

【図３７】作業用アームと４つの接触センサの位置関係
を示す図である。

【図３８】作業用アームの第１の制御方法を説明するた
めのフローチャートである。

【図３９】図３８に示す制御による作業用アームの動作
例を説明するための図である。

【図４０】作業用アームと６つの接触センサとの位置関
係を示す第１の図である。

【図４１】作業用アームと６つの接触センサとの位置関
係を示す第２の図である。

【図４２】作業用アームの第２の制御方法を説明するた
めのフローチャートである。

【図４３】図４２に示す制御による作業用アームの動作
例を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 作業部本体 ２ 作業用アーム ３ 駆動部 ４ａ〜４ｆ 接触センサ １１ タンク １２ ホース １３ ポンプ １４ スライド機構 １５ スライド機構用モータ １６ コントローラ １７ 接触センサ １８ａ，１８ｂ 非接触センサ ２１ ブラシ ２２ ノズル ２３ ホース ２４ ブラシ駆動用モータ ３１Ｆ、３１Ｂ 従動輪 ３２Ｒ、３２Ｌ 駆動輪 ３３Ｒ、３３Ｌ 駆動輪用モータ ３４Ｒ、３４Ｌ 連結機構 ３５Ｒ、３５Ｌ エンコーダ ３６ 回転支持機構 ３７ 回転駆動用モータ ３８ コントローラ ４１ 台板 ４２ 台板つめ ４３ ポテンショメータ ４４ シャフト ４５ シャフト位置決め用つめ ４６ ねじりコイルバネ ４７ 接触子 １００ 自律走行車

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物に沿った走行が可能な自律走行車
   であって、 直進走行させる直進走行手段と、 前記対象物までの距離を測定する距離測定手段と、 前記距離測定手段の出力の変化が所定量以上急変したこ
   とを検出する変化検出手段と、 前記変化検出手段により前記距離測定手段の出力が急変
   したことが検出された場合、前記対象物に沿った走行か
   ら、前記直進走行手段による直進走行へ切換える切換手
   段とを含む自律走行車。