JPH09297620A - 自走台車の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 障害物センサの近距離検出領域と遠距離検出
領域の間に死角領域が存在する場合であっても、障害物
への衝突を未然に回避し徐行停止し得るようにする。 【解決手段】 障害物センサ（１６）が遠距離の障害物
を検出したとき自走台車（１０）を徐行させる手段と、
障害物センサ（１６）が近距離の障害物を検出したとき
自走台車（１０）を停止させる手段と、障害物センサ
（１６）が遠距離の障害物を検出して自走台車（１０）
が徐行を始めたとき、たとえ障害物センサ（１６）が障
害物を検出しない状態になっても所定時間徐行を継続す
るタイマ手段とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、床面清掃ロボットや無
人搬送車等の自走台車の誘導に電子式ジャイロを用いる
走行制御装置において、障害物を検出して停止するため
の、自走台車の走行制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自走台車の障害物検出のために用いられ
るセンサとして赤外線を用いた光学式障害物センサが広
く用いられている。しかし、この種のセンサは左右方向
の検出幅が１００mm程度までとかなり狭く、図８に示す
ように、幅広の自走台車４０の場合、車両前面の中央部
に取付けた主障害物センサ４１ａ，４１ｂの検出領域４
２ａ，４２ｂによってはカバーしきれない死角を解消す
るために、車両前面の左右両端部に死角解消用の補助セ
ンサ４３ａ，４３ｂを取付け、それらの検出領域４４
ａ，４４ｂによって主障害物センサ４１ａ，４１ｂの死
角をカバーするようにしていた。

【０００３】このような不都合を回避するために、最
近、赤外線発光素子と受光素子との組合せからなる広角
検出用の障害物センサが開発され、それを用いることに
より補助センサなしに幅広の自走台車４０に対しても所
要の検出領域を確保できるようになった。図９はそのよ
うな広角検出用の障害物センサ４５ａ，４５ｂを示すも
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、広角検
出用のセンサ４５ａ，４５ｂであっても、図９に示すよ
うに、センサ４５ａ，４５ｂが検出対象に近付いていく
場合、徐行検出用の遠距離の検出領域４６ａ，４６ｂの
幅が停止検出用の近距離の検出領域４７ａ，４７ｂの幅
よりも狭くなってしまうのが一般的である。したがっ
て、この場合もハッチングで示す領域４８ａ，４８ｂが
死角となってしまう。

【０００５】このように死角が生じてしまう理由として
はセンサ内の発光素子と受光素子の配置関係によるもの
が考えられる。すなわち、図１０に示すように、この種
の障害物センサにおいては、同図（ａ）に示すように停
止検出のための近距離用センサ素子が０°および左右４
５°の方向の検出領域４７を対象として発光・受光素子
５０ａ，５０ｂ，５０ｃを配置しているのに対して、徐
行検出のための遠距離用センサ素子は同図（ｂ）に示す
ように発光・受光素子５１は０°方向の検出領域４６を
対象としてしか配置されていない、というのがそれであ
る。このように、遠距離用および近距離用の両センサ機
能間には検出幅の相違があり、同図（ｃ）に示すように
両者の検出領域４６，４７を総合しても、この種の障害
物センサ５２によってはカバーしきれない死角領域４８
ａ，４８ｂが生ずる。

【０００６】この死角領域４８ａ，４８ｂに障害物が入
り込んだ場合、自走台車４０は徐行から加速の後に停止
検出により急停止する。すなわち、図１１（ａ）に示す
ように徐行検出のための遠距離用の検出領域４６に障害
物５３が存在しても台車４０はそのまま徐行を続け、同
図（ｂ）に示すように障害物５３がいずれの検出領域に
も入らない死角領域４８に入り、遂には加速状態に入っ
てしまう。その結果、同図（ｃ）に示すように障害物５
３は近距離用の検出領域４７に入り、自走台車１０は加
速状態から急停止をすることになる。したがって、高速
の自走台車の場合、障害物５３に衝突するおそれが生ず
るのである。

【０００７】したがって本発明は、近距離用検出領域と
遠距離用検出領域をもってはいるが、両者の間に死角領
域が存在する障害物センサを備えた自走台車、特に高速
の自走台車において、障害物への衝突を未然に回避し徐
行停止し得る自走台車の走行制御装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ジャイロによって基準方位からの変位角
度を検出し、その変位角度をゼロにするように、台車を
予め設定された走行経路に沿い障害物を回避しながら所
定の方向に走行制御する自走台車の走行制御装置におい
て、相対的に遠距離の障害物を検出する第１のセンサ機
能および相対的に近距離の障害物を検出する第２のセン
サ機能を有する障害物センサと、障害物センサが遠距離
の障害物を検出したとき自走台車を徐行させる手段と、
障害物センサが近距離の障害物を検出したとき自走台車
を停止させる手段と、障害物センサが遠距離の障害物を
検出して自走台車が徐行を始めたとき、たとえ障害物セ
ンサが障害物を検出しない状態になっても所定時間徐行
を継続するタイマ手段とを具備したことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態によ
る自走台車の走行制御装置について図面を参照しながら
説明する。

【００１０】まず、図３を参照して本発明による走行制
御の対象となる自走台車１０の走行機構および走行制御
装置の概略について説明する。

【００１１】図３には矢印Ａで示す走行方向に走行する
自走台車１０が示されており、左右両側に一対の車輪す
なわち左車輪１１ａおよび右車輪１１ｂを備えている。
車輪１１ａ，１１ｂはそれぞれ左駆動モータ１２ａおよ
び右駆動モータ１２ｂによって独立に回転駆動される。
駆動モータ１２ａ，１２ｂは左ドライバ１３ａおよび右
ドライバ１３ｂによって駆動される。

【００１２】各駆動モータ１２ａ，１２ｂには、一定回
転角度ごとにパルスを発生する左パルス発信器１４ａお
よび右パルス発信器１４ｂが別々に設けられている。こ
れらのパルス発信器の発生パルスの積算値に基づいて車
両の走行距離を求めたり、走行速度を求めたりすること
ができる。また、自律走行のために方位を検出するジャ
イロ１５、並びに台車前面部左右両側に配置された障害
物センサ１６ａおよび１６ｂを備えている。障害物セン
サ１６ａ，１６ｂはそれぞれ相対的な意味での徐行用遠
距離検出機能および停止用近距離検出機能を備えてい
る。これらの障害物センサおよびパルス発信器の各検出
信号は制御装置２０に入力される。制御装置２０には操
作パネル１７が付設されており、マニュアル操作により
種々の初期設定等をすることができる。制御装置２０は
入力された各センサの検出出力および操作パネル１７に
よる設定内容に基づきドライバ１３ａ，１３ｂおよび駆
動モータ１２ａ，１２ｂを介して車輪１１ａ，１１ｂの
回転を制御する。

【００１３】図４は制御装置２０とその入出力部のより
詳細な構成を示すものである。制御装置２０は、インタ
フェース２１ａ〜２１ｃ、メインコントローラ２２、カ
ウンタ２３、およびタイマ割込部３０を備えている。障
害物センサ１６ａ，１６ｂの検出信号はインタフェース
２１ａを介してメインコントローラ２２に入力され、ジ
ャイロ１５は基準方位に対する自走台車１０の走行方位
を検出し、その方位検出信号をインタフェース２１ｂを
介してメインコントローラ２２に入力する。操作パネル
１７からは操作者により入力された情報がインタフェー
ス２１ｂを介してメインコントローラ２２に入力され
る。さらにパルス発信器１４ａ，１４ｂによって発生さ
れたパルスをカウンタ２３によってカウントすることに
より自走台車１０の走行距離に比例するカウント値が得
られ、それがメインコントローラ２２に入力される。こ
こでカウント値に所定の係数を乗ずることによって台車
１０の走行距離が得られ、単位時間あたりの走行距離を
演算することによって台車１０の走行速度を得ることが
できる。

【００１４】タイマ割込部３０は時間定数回路３１、カ
ウンタ３２および割込回路３３を含んでいる。時間定数
回路３１は後述の徐行継続時間を規定するタイマ時間を
設定するものであり、カウンタ３２は時間定数回路３１
に設定されたタイマカウントデータを与えられ、単位時
間ごとに１カウントずつダウンカウントすることによっ
て時間の計測を行う。カウンタ３２はカウント値がゼロ
になると一定時間経過と判断して割込回路３３にタイム
信号を出力する。割込回路３３は、このタイム信号を受
信すると、メインコントローラ２２に後述の割込処理を
行わせる。

【００１５】メインコントローラ２２は障害物センサ１
６ａ，１６ｂの各検出出力、ジャイロ１５の検出出力、
カウンタ２３のカウント出力、および操作パネル１７の
操作内容に基づいて所定の制御演算を行い、その結果得
られた出力信号を、第３のインタフェース２１ｃを介し
てドライバ１３ａ，１３ｂに送出し、これを介して駆動
モータ１２ａ，１２ｂすなわち車輪１１ａ，１１ｂの回
転を制御し、例えば、図５に示すように、所定の走行領
域５５内を矢印Ｄ１〜Ｄ１１により示す所定の走行経路
を、左手前位置からスタートして走行するとした場合、
Ｄ１直進、右９０度旋回、Ｄ２直進、右９０度旋回、Ｄ
３直進、左９０度旋回、Ｄ４直進、および左９０度旋回
の一連のステップを各センサの検出信号および予め設定
された走行経路に関する情報に基づき制御装置２０のメ
インコントローラ２２による駆動モータ１２ａ，１２ｂ
の制御を通して繰り返し、走行領域５１内をくまなく走
行することができる。

【００１６】以下、メインコントローラ２２によって実
行される台車走行のための演算制御について図１、図２
および図６のフローチャートを参照しながら詳述する。

【００１７】１．メインルーチン図６は、メインコント
ローラ２２によって通常走行中に実行されるメインルー
チン処理６０とタイマ割込処理８０との関係を示すもの
である。メインルーチン処理６０を実行している最中に
一定時間が経過すると、制御装置２０の割込回路３３か
ら出力されるタイム信号によってタイマ割込処理８０を
実行する。この割込処理を終えると再びメインルーチン
処理６０に戻り、その後、一定時間経過すると再びタイ
マ割込処理８０を実行する。このようにメインコントロ
ーラ２２はメインルーチン処理６０を実行している最中
に、一定時間経過する度ごとにタイマ割込処理８０を実
行する。

【００１８】ここで図７を参照してタイマ割込処理８０
と協働して実行されるタイマ作用について概説してお
く。左右の障害物センサ１６ａ，１６ｂのいずれかがオ
ンして遠距離検出出力を生じたら遠距離検出フラグＳＦ
ＡＲを“１”にセットする。そして両障害物センサ１６
ａ，１６ｂがともにオフになって遠距離検出出力を生じ
なくなったら、タイマ割込処理８０において、その時点
からカウンタ３２の初期設定値ＴＩＭＳＦ、例えば数値
６６から３０ms毎に“１”ずつカウントダウンを始め
る。ｔd ＝３０×６６＝１９８０ms＝１．９８ｓ（すな
わち約２秒）が経過し、フラグＴＩＭＳＦがゼロになっ
たらフラグＳＦＡＲを“０”にリセットする。そして、
駆動ルーチンにおいてフラグＳＦＡＲが“１”である場
合は、徐行用速度データを取得し、その速度データで駆
動モータを駆動する。また、フラグＳＦＡＲが“０”で
ある場合は、通常の走行用速度データを取得し、その速
度データで駆動モータを駆動する。タイマＴＩＭＳＦの
設定値ｔd ＝２秒の根拠であるが、これは、死角領域４
８ａ，４８ｂ（図９参照）の走行方向長さＬの走行時間
を考慮し、ｔd ＝Ｌ／（徐行時走行速度）として概算さ
れる。例えば、Ｌ＝０．４ｍ、徐行速度＝１５ｍ／分＝
０．２５ｍ／秒の場合、 ｔd ＝０．４／０．２５＝１．６秒 となり、これに多少の余裕をとって２．０秒となる。

【００１９】図１はメインルーチン処理６０の詳細を示
すものである。まず最初にタイマＴＩＭＳＦの初期設定
として“０”にリセットする（ステップ６１）。左障害
物センサ１６ａおよび右障害物センサ１６ｂによる障害
物検出の有無を確認し（ステップ６２，６３）、いずれ
か一方または両方で障害物が検出されたらタイマＩＭＳ
Ｆを“６６”にセットし、これを始動する（ステップ６
４）とともに、フラグＳＦＡＲを“１”にセットする
（ステップ６５）。いずれの障害物センサ１６ａ，１６
ｂによっても障害物が検出されなければ、タイマＴＩＭ
ＳＦが“０”すなわち、障害物５３が全く検出されずセ
ンサが「オフのまま」であるか、あるいは障害物検出に
よりいったんオンになったが「死角に入ってオフにな
り、それから２秒経過」しているか否かをチェックし
（ステップ６６）、ＴＩＭＳＦ＝“０”でないときは、
ステップ６５に移行する。また、ＴＩＭＳＦ＝“０”で
あれば、フラグＳＦＡＲを“０”にして（ステップ６
７）次のステップに進む。

【００２０】フラグＳＦＡＲの内容を確認し（ステップ
６８）、ＳＦＡＲ＝“１”なら徐行用速度データを取得
し（ステップ６９）、ＳＦＡＲ＝“０”なら通常走行用
速度データを取得し（ステップ７０）、それぞれ取得し
た速度データによりドライバ１３ａ，１３ｂを介して駆
動モータ１２ａ，１２ｂを駆動する（ステップ７１）。
この後、ステップ６２へ戻ってそれ以下のステップを繰
返す。

【００２１】図２は３０ms毎に繰返し実行されるタイマ
割込処理８０のフローを示すものである。ここではタイ
マＴＩＭＳＦの内容が“０”であるか否かをチェックし
（ステップ８１）、“０”でなければ、値“１”だけカ
ウントダウンすなわち、ＴＩＭＳＦ＝ＴＩＭＳＦ−１
の処理を行ってこの割込処理を終了し、また、“０”で
あれば、そのまま割込処理を終了してメインルーチン処
理６０に戻る。

【００２２】以上述べたように、上記実施の形態によれ
ば、障害物がセンサの死角領域に入って障害物センサの
出力がゼロになったた場合でも、直ちに通常走行に移行
することなく所定時間徐行状態を継続させる。そしてセ
ンサが近距離検出出力を生じたとき、自走台車１０を停
止させる。したがって、センサの検出領域に死角があっ
ても台車は急停止することがなく、それ故、スリップや
蛇行走行をすることなく静かに停止するので、障害物と
の衝突を未然に回避することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べた本発明の自走台車の走行制御
装置によれば、障害物がセンサの死角領域に入ってセン
サ出力がなくなった場合でも、直ちに通常走行に移行す
ることなく所定時間徐行状態を継続させ、センサが近距
離検出出力を生じたとき、自走台車を停止させる。した
がって、センサの検出領域に死角が存在することによっ
て生じ得る台車の急停止を回避し、スリップや蛇行走行
をすることなく静かに停止させることができるので、障
害物との衝突を未然に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における、図６における
メインルーチン処理の内容を示すフローチャート。

【図２】図６におけるタイマ割込処理の内容を示すフロ
ーチャート。

【図３】本発明の走行制御装置の走行機構および制御装
置の概略を示す機器配置図。

【図４】図３における制御装置の詳細を示すブロック
図。

【図５】自走台車の走行経路の一例を示す平面図。

【図６】本発明に係わるメインルーチン処理とタイマ割
込処理との関係を示すフローチャート。

【図７】障害物センサの検出出力とタイマ動作およびそ
れに関連するフラグ内容の推移を示すタイムチャート。

【図８】従来の主障害物センサと補助障害物センサを備
えた自走台車の検出領域を示す説明図。

【図９】遠距離の障害物を検出する機能および近距離の
障害物を検出する機能を有する障害物センサの死角領域
を説明するための説明図。

【図１０】従来の障害物センサにおける近距離の障害物
を検出するときの検出領域、遠距離の障害物を検出する
ときの検出領域、および両者を総合したときの検出領域
と死角領域を説明する説明図。

【図１１】センサに死角領域が存在するときの障害物検
出状況と従来の自走台車の走行状態を説明するための説
明図。

【符号の説明】

１０ 自走台車 １１ａ、１１ｂ 車輪 １２ａ，１２ｂ 駆動モータ １３ａ，１３ｂ ドライバ １４ａ、１４ｂ パルス発信器 １５ ジャイロ １６ａ，１６ｂ 障害物センサ １７ 操作パネル ２０ 制御装置 ２１ａ〜２１ｃ インタフェース ２２ メインコントローラ ２３ カウンタ ３０ タイマ割込部 ３１ 時間定数回路 ３２ カウンタ ３３ 割込回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ジャイロによって基準方位からの変位角度
   を検出し、その変位角度をゼロにするように、台車を予
   め設定された走行経路に沿い障害物を回避しながら所定
   の方向に走行制御する自走台車の走行制御装置におい
   て、 相対的に遠距離の障害物を検出する第１のセンサ機能お
   よび相対的に近距離の障害物を検出する第２のセンサ機
   能を有する障害物センサと、 前記障害物センサが遠距離の障害物を検出したとき前記
   自走台車を徐行させる手段と、 前記障害物センサが近距離の障害物を検出したとき前記
   自走台車を停止させる手段と、 前記障害物センサが遠距離の障害物を検出して前記自走
   台車が徐行を始めたとき、たとえ前記障害物センサが障
   害物を検出しない状態になっても所定時間徐行を継続す
   るタイマ手段とを具備したことを特徴とする自走台車の
   走行制御装置。
2. 【請求項２】前記障害物センサが台車前面部の左右両側
   に一対設けられていることを特徴とする請求項１記載の
   自走台車の走行制御装置。
3. 【請求項３】前記タイマ手段は両障害物センサの遠距離
   障害物を検出する第１のセンサ機能出力が無くなった時
   点から前記所定時間のカウントを開始することを特徴と
   する請求項２記載の自走台車の走行制御装置。