JPH1027020A

JPH1027020A - 自律走行車

Info

Publication number: JPH1027020A
Application number: JP8182060A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Kanefuji; 靖尚金藤; Kyoko Nakamura; 恭子中村; Yuichi Kawakami; 雄一川上; Nobukazu Kawagoe; 宣和川越
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 1998-01-27
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: JP3396014B2

Abstract

(57)【要約】【課題】壁面に沿って倣い走行中に壁面の途切れを検
出した場合でも、事前に以降の倣い走行が可能か否かを
判断できる自律走行車を提供すること。【解決手段】自律走行車が壁面５０の途切れを検出す
ると、駆動部１に設置された複数の光学式測距センサ３
ａで前方の対象物の複数の地点の距離を測定し、得られ
た距離情報、および各々の光学式測距センサの取付角度
から前方の対象物の形状を認識して自律走行車の以降の
動作を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対象物に倣って走
行する自律走行車に関し、特に、対象物が不連続の場合
でも走行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、特開平６−２４２８２５号公報
に開示されたものがある。この従来の自律走行車は、対
象物である側壁を基準にして走行中、十字路等側壁がな
くなった場合でも走行可能となるよう制御される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図２２および図２３
は、従来の自律走行車が、側壁を基準にして走行中に側
壁の途切れを検知した後の動作における問題点を説明す
るための図である。従来の自律走行車６０は、壁面６１
に沿って倣い走行中に壁面６１の途切れを検出すると倣
い走行可能な基準面が検知されるまで、そのまま走行す
る。したがって、図２２に示すように、壁面６１の側壁
面の延長線上に壁面がない場合でも、自律走行車６０
は、走行を続けて前方の壁面６２に衝突するという問題
点があった。

【０００４】また、従来の自律走行車６０は、壁面６３
に沿って倣い走行中に壁面６３の途切れを検出するとそ
のまま走行し、所定時間経過するまでに倣い走行可能な
基準面が検出されないときは自律走行車６０を停止させ
ていた。したがって、図２３に示すように、壁面６３と
壁面６４との間隔が一定以上ある場合には、自律走行車
は途中で停止してしまい、それ以降の走行はできないと
いう問題点があった。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、請求項１から３に記載の発明はいずれも
壁面に沿って倣い走行中に、壁面の途切れを検出した場
合でも事前に以降の倣い走行が可能か否かを判断できる
自律走行車を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の対象物に倣って走行する自律走
行車は、対象物への倣い状況を検知するための倣い検知
手段と、倣い検知手段が対象物の途切れを検知したとき
に前方の対象物の形状を計測するための形状計測手段
と、形状計測手段が計測した形状に基づいて所定の動作
を行なうための動作手段とを含む。

【０００７】請求項１の自律走行車においては倣い検知
手段は対象物である側壁への倣い状況を検知して、この
壁面に倣うようにして自律走行車が走行する。自律走行
車は走行中に、倣い検知手段が壁面の途切れを検知する
と、形状計測手段は前方（自律走行車の現在の進行方
向）の対象物の形状を計測する。動作手段は計測結果に
基づいて、自律走行車はそのまま前進、自律走行車の進
行方向を変えて前進、あるいは停止等の動作を決定す
る。

【０００８】請求項２に記載の自律走行車は請求項１に
記載の自律走行車であって、形状計測手段は、放射状に
配置され、前方の対象物までの距離を計測するための複
数の測距手段を含む。

【０００９】請求項２の自律走行車においては、倣い検
知手段が壁面の途切れを検出すると、放射状に配置され
た複数の測距手段が自律走行車の前方の対象物との距離
を測定する。複数の測距手段は、放射状に配置されてい
るので、前方の複数の地点の距離を一度に測定できる。
形状計測手段は、複数の測距手段からの距離情報、およ
び複数の測距手段の配置から前方の対象物の形状を決定
し、その結果に基づいて動作手段は自律走行車の動作を
決定する。

【００１０】請求項３に記載の自律走行車は請求項１に
記載の自律走行車であって、形状計測手段は移動して前
方の対象物の複数の地点までの距離を計測するための測
距手段を含む。

【００１１】請求項３の自律走行車においては、倣い検
知手段が壁面の途切れを検出すると、測距手段が移動し
ながら前方の対象物の複数の地点の距離を測定する。形
状計測手段は、測距手段が測定した複数の地点の距離情
報および測距手段の距離測定時の位置情報（角度）から
前方の対象物の形状を決定し、その結果に基づいて動作
手段は自律走行車の動作を決定する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の自律走行車の実施
の形態を図面を参照しながら説明する。

【００１３】（１）自律走行車の全体構成図１は、本発明が適用される清掃用の自律走行車の第１
の実施の形態の全体構成を示す上面図である。図２は図
１の自律走行車の全体構成を示す斜視図である。図１お
よび図２に示すように、自律走行車は、壁などとの接触
を検知するためのバンパー型センサ１３と清掃作業部２
と清掃作業アーム１２と駆動部１と接触センサ１０ａ〜
１０ｆとを含む。図１において、矢印Ｘで示す方向が自
律走行車の前方部である。清掃作業部２には、矢印Ｘで
示す自律走行車の前方方向に対して、左右側面にそれぞ
れ３つずつ、接触センサ１０ａ〜１０ｃおよび１０ｄ〜
１０ｆが設けられている。図２に示すように、清掃作業
部２は、駆動部１の回転中心と同じ軸を中心として矢印
ａで示すように回転可能となるように駆動部１の上部に
設けられている。清掃作業アーム１２は、清掃作業部２
の後方に、矢印ｂで示すように左右方向にスライド可能
となるように設けられており、図示しないが回転する清
掃用のブラシがその内部に設けられている。

【００１４】図３は、本発明の第１の実施の形態におけ
る自律走行車の全体構成を示す図である。駆動部１は、
自在キャスタ輪４Ｆおよび４Ｂ、駆動輪５Ｒおよび５
Ｌ、駆動輪軸受６Ｒおよび６Ｌ、駆動輪用モータ７Ｒお
よび７Ｌ、清掃作業部支持回転機構８、清掃作業部支持
回転機構駆動用モータ９、ならびに光学式測距センサ３
ａを含む。

【００１５】駆動部１の前方には自在キャスタ輪４Ｆが
任意の方向に回転可能となるように取付けられている。
同様に、駆動部１の後方には自在キャスタ輪４Ｂが取付
けられている。駆動部１の右側には駆動輪５Ｒが取付け
られており、駆動輪５Ｒには、駆動輪軸受６Ｒを介して
図示しないベルトにより駆動輪用モータ７Ｒの駆動軸の
一端から、駆動軸の回転が伝達される。同様に、駆動部
１の左側には駆動輪５Ｌが取付けられており、駆動輪５
Ｌには、駆動輪軸受６Ｌを介して駆動輪用モータ７Ｌの
駆動軸の一端から、駆動軸の回転が伝達される。

【００１６】すなわち、駆動輪５Ｒと駆動輪５Ｌをそれ
ぞれ独立に制御することができ、このことによって自律
走行車は走行可能となる。左右の駆動輪５Ｌおよび５Ｒ
を同じ方向に回転させることによって、自律走行車は前
進または後進を行なう。また、駆動輪５Ｌまたは駆動輪
５Ｒのいずれか一方の回転数を増減させることによっ
て、自律走行車はカーブ走行を行なう。

【００１７】図示しないが、駆動輪用モータ７Ｒおよび
７Ｌの駆動軸の他端にはそれぞれエンコーダが備えられ
ており、駆動輪用モータ７Ｒおよび７Ｌ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。

【００１８】駆動部１の中心部には、清掃作業部２を回
転自在に支持する清掃作業部支持回転機構８が備えら
れ、清掃作業部支持回転機構８を介して清掃作業部２を
回転させるための清掃作業部支持回転機構駆動用モータ
９が備えられている。

【００１９】駆動部１において、自在キャスタ輪４Ｆの
両側に複数の光学式測距センサ３ａが駆動部１の回転中
心と同じ軸を中心として放射状に設けられている。複数
の光学式測距センサ３ａは、それらの中心軸は、自在キ
ャスタ輪４Ｆおよび４Ｂを結ぶ直線に対してそれぞれ所
定の角度を持つように配置されているので、駆動部１の
前方の広範囲にわたって測距が可能となっている。

【００２０】図５は、本発明の実施の形態における自律
走行車の各部の寸法を示した図である。清掃作業部２の
横幅は３０ｃｍであり長さも３０ｃｍである。清掃作業
アーム１２の横幅は４２ｃｍであり、長さは１２ｃｍで
ある。接触センサ１０の長さは清掃作業部２の側面から
６ｃｍである。清掃作業部２の左右の側面に設けられて
いるそれぞれ３つの接触センサのうち、前方の接触セン
サと後方の接触センサは１３ｃｍの間隔で取付けられて
いる。

【００２１】（２）接触倣い走行図６は、自律走行車の接触倣い走行の様子を示す図であ
る。本発明の実施の形態における自律走行車は、たとえ
ば清掃作業部２の右側側面に設けられた接触センサ１０
ｄ〜１０ｆが側面５０に接触しながら側面５０までの距
離を測定することによって接触倣い走行を行なう。

【００２２】以下、上記の接触センサについて詳細に説
明する。図７は接触センサ１０の構成を示す斜視図であ
る。接触センサ１０は、接触センサ台板２１、台板つめ
２２、ポテンショメータ２３、シャフト２４、シャフト
位置決め用つめ２５、ねじりコイルばね２６、接触子２
７とを含む。

【００２３】ポテンショメータ２３の上部には接触セン
サ１０を自律走行車に取付けるための接触センサ台板２
１が固定され、ポテンショメータ２３の回転軸はシャフ
ト２４と連結されている。シャフト２４の先端には接触
子２７が設けられ、たとえば壁に接触する。ねじりコイ
ルばね２６は、ポテンショメータ２３の回転軸に回転自
在に取付けられ、台板つめ２２とシャフト位置決め用つ
め２５とを挟み込むことによってシャフト２４の位置を
固定している。

【００２４】シャフト２４は、ポテンショメータ２３の
回転軸を中心として所定の角度だけ時計方向および反時
計方向に回転自在である。また、シャフト２４や接触子
２７がたとえば壁に接触することにより、シャフト２４
は所定の面内を回動するが、シャフト２４が接触子２７
が壁から離れると、ねじりコイルばね２６により与えら
れる付勢力によって、シャフト２４は中立位置に戻され
る。

【００２５】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８は、接触センサの動作を
説明するための上面図である。図８（ａ）は接触子２７
が壁面５０に接触していない状態であり、図８（ｂ）
は、接触子２７が壁面５０に接触することによってシャ
フト２４が所定の平面内を移動した状態を示す。図８
（ａ）においては、ねじりコイルばね２６が台板つめ２
２とシャフト位置決め用つめ２５とを挟み込むことによ
り、シャフト２４が台板つめ２２の方向に固定される。

【００２６】接触子２７が壁面５０に接触すると、図８
（ｂ）に示すように、壁面５０に押されてシャフト２４
がポテンショメータ２３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Ｌ、接触子２７の半径
をｄとすると、ポテンショメータ２３の回転軸の中心か
ら壁面５０までの距離Ｄは、式（１）で表わされる。

【００２７】Ｄ＝ｄ＋ＬｃｏｓＡ …（１）上記により、接触センサ１０と壁面５０との間の距離を
測定することができる。

【００２８】次に、上記の接触センサを用いた接触倣い
走行の制御について説明する。図６は、自律走行車の進
行方向Ｘに対して右側の壁面５０に沿って、自律走行車
の右側側面に設けられた接触センサ１０ｄ〜１０ｆを用
いて接触倣い走行を行なっている様子を示す。このよう
な接触倣い走行において、前方の接触センサ１０ｄおよ
び後方の接触センサ１０ｆの壁までの距離によって走行
制御が行なわれる。

【００２９】図６（ａ）は、自律走行車が直進方向Ｘに
対して右側の壁面５０に沿って平行に走行している状態
を示す。この場合、接触センサ１０ｄおよび接触センサ
１０ｆの測距距離は等しく、自律走行車はこのまま直進
走行を続ける。図６（ｂ）は、自律走行車が壁面５０に
接近しつつある状態を示し、図６（ｃ）は、自律走行車
が壁面５０から離れつつある状態を示す。図６（ｂ）に
示す場合、前方の接触センサ１０ｄは、後方の接触セン
サ１０ｆに比べて大きく回転する。このことにより、自
律走行車は壁面５０に接近しつつあることを検知して、
左側にカーブ走行を行なうように制御される。また、図
６（ｃ）に示す場合、後方の接触センサ１０ｆは、前方
の接触センサ１０ｄに比べて大きく回転する。このこと
により、自律走行車は壁面５０から離れつつあることを
検知して、右側にカーブ走行を行なうように制御され
る。このようにして、自律走行車は壁際を衝突せずに走
行することができる。

【００３０】次に、自律走行車が壁の途切れを検出する
方法について説明する。自律走行車が壁面に沿って接触
倣い走行を行なっているとき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。これによって壁が途切
れたことが検出される。図９は、壁の途切れ検出の様子
を示した図である。図９（ａ）は、壁が途切れたところ
を通過するときの接触センサ１０の動きを示す。図９
（ｂ）は、壁が途切れたところを通過するときのポテン
ショメータ２３の出力値から得られるセンサ角度Ａの出
力を示しており、図９（ｃ）は、壁が途切れたところを
通過するときのセンサ角度Ａから得られる壁面５０とポ
テンショメータ２３との間の距離値Ｄの出力を示す。

【００３１】図９において、〜の状態では、接触セ
ンサ１０は壁面５０に接しており、の時点で壁面５０
から離れている。接触センサ１０は壁面５０から離れる
と、ねじりコイルばね２６によってシャフト２４は中央
方向に戻されるが、このとき安定するまで所定の時間の
間振動する。そのため、ポテンショメータ２３の出力か
ら得られるセンサ角度Ａおよび、壁面５０とポテンショ
メータ２３との間の距離値Ｄは、〜で示されるよう
な波形となる。すなわち、センサ角度Ａまたは距離値Ｄ
の出力が大きく振動するため、この変化速度によって壁
が途切れたことを検出する。

【００３２】（３）光学式測距センサ本発明の実施の形態における自律走行車は、駆動部１の
内部に設けられた光学式測距センサ３によって、接触セ
ンサ１０を用いて測定することができない遠距離にある
対象物までの距離を測定する。

【００３３】以下、光学式測距センサについて詳細に説
明する。図１０は、光学式測距センサ３の構成を示す斜
視図である。光学式測距センサ３は、受光部３２と補助
光ユニット３１とから構成される。補助光ユニット３１
は、壁面などの測距対象物の像のコントラストを高める
ために設けられている。補助光ユニット３１は受光部３
２の上部に設けられており、レンズ３６と間隔がランダ
ムなスリット列３７とＬＥＤ（発光ダイオード）３８と
を含む。ＬＥＤ３８による光はスリット列３７によって
スリット列状のパターン光とされ、レンズ３６を介して
対象物に向けて投射される。これにより対象物の像のコ
ントラストが高められ、白い壁などのように対象物自体
にコントラストがない場合でも受光部３２によって対象
物までの距離を測定することができる。

【００３４】図１１は、図１０の光学式測距センサにお
ける受光部３２の構成を示す上面図である。受光部３２
は、セパレータレンズ３３と絞りマスク３４とＣＣＤラ
インセンサ３５ａおよび３５ｂとを含んだ複数のＣＣＤ
ラインセンサを含む。図１１において、受光部３２に入
射してきた測距対象物３２の像は、セパレータレンズ３
３およびセパレータレンズ３３の後部に設けられた絞り
マスク３４によって、左右２つのＣＣＤラインセンサ３
５ａおよび３５ｂに分けて結像される。この場合、図１
１に示すように、測距対象物３９までの距離に応じて、
左右各々のＣＣＤラインセンサ３５ａおよび３５ｂ上に
は、コントラストパターン像ＡおよびＢが生じる。Ａと
Ｂとの相関を計算することによりＡ、Ｂのコントラスト
パターン像間の距離ｋを求め、その距離ｋから測距対象
物３９までの距離を求めることができる。

【００３５】（４）壁の途切れ検出後の自律走行車の
動作次に本発明の第１の実施の形態における自律走行車の、
壁の途切れを検出した後の動作について詳細に説明す
る。図１２および１３は、本発明の自律走行車の動作手
順を示したフローチャートである。

【００３６】まず自律走行車が壁面５０に沿って接触倣
い走行を行なっているとき（Ｓ１）、自律走行車の側面
に取付けられた接触センサ１０ａまたは１０ｄが壁の途
切れを検知したか否かを判断し、壁の途切れを検知しな
い場合（Ｓ２，Ｎｏ）には、壁面５０に沿って接触倣い
走行を続行する。また、接触センサ１０ａまたは１０ｄ
が壁の途切れを検知した場合（Ｓ２，Ｙｅｓ）には、自
律走行車はその場で停止する。そして、接触センサ１０
ｂと１０ｃ、または１０ｅと１０ｆを用いて自律走行車
と壁面とが平行となるように制御を行なう（Ｓ３）。

【００３７】次に、図１４に示すように放射状に配置さ
れた複数の光学式測距センサ３ａによって、自律走行車
の進行方向の対象物の測距を行なう（Ｓ４）。図１４の
場合には、自律走行車の進行方向に対して右側には対象
物が存在しないため、複数の光学式測距センサ３ａのう
ち、自在キャスタ輪４Ｆの右側に配置された光学式測距
センサは測距が不可能となる。

【００３８】一方、自律走行車の進行方向に対して左側
には対象物である壁面が存在するので、複数の光学式測
距センサ３ａのうち自在キャスタ輪４Ｆの左側に配置さ
れた光学式測距センサは測距が可能となる。自律走行車
は、壁面に近い測距センサから順に測距データを取込ん
でいく。測距する方向は、測距センサが固定されている
ので、各センサ毎に距離の測定を行なう。

【００３９】また図１５は自律走行車の前方に図１４と
は異なる対象物が存在する場合を示しており、この場合
は複数の光学式測距センサ３ａのすべてが測距可能とな
る。

【００４０】次に、上述したステップＳ４または後述す
るステップＳ５で測距された距離情報、および測距セン
サの角度から前方の対象物の形状を認識する（Ｓ６）。
図１４に示すように、図３の構成の自律走行車の場合に
は、複数の光学式測距センサ３ａによる対象物までの距
離情報、および各々の光学式測距センサの取付角度とか
ら、前方の対象物の形状を認識する。

【００４１】測定した距離データは、自律走行車の中心
から測距対象までの距離（ｒ）、角度（θ）のデータに
変換する。測距センサと自律走行車の中心の位置関係は
予めわかっているので、容易に変換できる。変換したデ
ータをさらに自律走行車の中心を原点としたｘ−ｙ座標
に変換する。単位はｍｍで表わす。角度θは自律走行車
の進行方向を０として、時計回りに正の値をとる。自律
走行車の進行方向をｙ座標の正方向、進行方向に向かっ
て右をｘ座標の正の方向にすると、ｘ＝ｒ・ｓｉｎθ，
ｙ＝ｒ・ｃｏｓθとなる。

【００４２】図１５は、前方の対象物の形状の認識方法
を示す図、図１６はその認識方法の処理手順を示す図で
ある。測定する方向は測距センサの取付位置によって決
まる。したがって、最初の測定方向と最後の測定方向
と、その間の角度の変化量は固定される。

【００４３】まず、最初（−４５°方向）の測定を行な
う（Ｓ２１）。なおここでの測定とは、ｘ，ｙ座標を求
めることを意味する。次に、測距方向を＋５°の方向に
取付けられた測距センサで次の測定を行なう（Ｓ２
２）。そして、前回の測定結果のｙ座標と、今回の測定
結果のｙ座標とが等しいか否かを判定する（Ｓ２３）。
これは、最初に倣いに用いていた壁と垂直な壁を発見し
たか否かを判定するものである。すなわち、測距対象が
倣いに用いていた壁と垂直になれば、連続した測距対象
のｙ座標はほぼ等しくなるはずであり、図１５では〜
の部分においてｙ座標が等しくなっている。

【００４４】ステップＳ２３において前回の測定結果の
ｙ座標と、今回の測定結果のｙ座標とが異なる場合（Ｓ
２３，ＮＯ）はＳ２４に進む。ステップＳ２４では測定
方向が設定位置（＋４５°）の測距センサまで来たかど
うかを判断する。測定方向が設定位置まで来ていないと
き（Ｓ２４，ＮＯ）はステップＳ２２へ戻り、測距方向
を＋５°して次の測定を行なう。測定方向が設定位置ま
で来ているとき（Ｓ２４，ＹＥＳ）は、倣いに用いてい
た壁と垂直な対象を検知できず、かつ倣い走行に復帰で
きる壁がないとしてエラー終了する。なお、測距対象が
倣いに用いていた壁と平行ならば、ステップＳ２２にお
ける繰返し測定の結果、連続した測距対象のｘ座標はほ
ぼ等しくなるはずである。図１５では〜の部分にお
いてｘ座標が等しくなっている。

【００４５】ステップＳ２３において前回の測定結果の
ｙ座標と、今回の測定結果のｙ座標とが等しい場合（Ｓ
２３，ＹＥＳ）はステップＳ２５に進む。ステップＳ２
５では、測距方向を＋５°して次の測定を行なう。次
に、今回の測定結果のｙ座標が、前回の測定結果のｙ座
標より大きいか否かを判定する（Ｓ２６）。これは、壁
の途切れが復帰したか、あるいは復帰せず前方が平面に
なっているかを判断するものである。

【００４６】ステップＳ２６において今回の測定結果の
ｙ座標が、前回の測定結果のｙ座標より大きいと判断さ
れた場合（Ｓ２６，ＹＥＳ）はステップＳ２７に進む。
ステップＳ２７では、今回の測定地点が壁の途切れが復
帰している地点であると認識する。図１５ではの点が
相当する。その後処理を終了する。

【００４７】ステップＳ２６において今回の測定結果の
ｙ座標が、前回の測定結果のｙ座標より大きくないと判
定された場合（Ｓ２６，ＮＯ）はステップＳ２８に進
む。ステップＳ２８では、測定方向が設定位置（＋４５
°）まで来たか否かを判定する。測定方向が設定位置ま
で来ていないとき（Ｓ２８，ＮＯ）はステップＳ２５へ
戻り、測距方向を＋５°して次の測定を行なう。測定方
向が設定位置まで来ているとき（Ｓ２８，ＹＥＳ）は、
壁の途切れの復帰を認識できないので、前方は平面にな
っていると判断して（Ｓ２９）処理を終了する。

【００４８】図１４の場合、自律走行車は進行方向の左
側の壁面５０に窪み部分があり、今まで接触倣い走行を
してきた壁面に対して延長線上に壁面があることを認識
する。また、図１７の場合、自律走行車は進行方向に対
して真正面に壁面５１が存在することを認識する。

【００４９】次に、ステップＳ６で得られた認識結果に
基づいて、壁面の途切れ部分が２ｍ以上あるか否かを判
断する。自律走行車は、左右独立に制御可能な駆動輪５
Ｒおよび５Ｌの回転数と回転方向を等しくして直進走行
を行なうが、走行の面上にうねりがある場合や、駆動輪
５Ｒまたは５Ｌが走行路面に対してスリップする場合、
駆動輪５Ｒおよび５Ｌの回転数と回転方向が等しいにも
かかわらずある程度曲がって走行する。それゆえに、自
律走行車の直進精度は２ｍ直進して左右に±２ｃｍ程度
となり、２ｍ以内であればそのまま直進して再び接触倣
い走行に復帰できる。図１９に示すように前方の壁面５
２までの距離が２ｍ以上（Ｓ７，Ｙｅｓ）であれば、自
律走行車はこのまま前進できないことを報知して次の指
示を待つ（Ｓ８）。壁面の途切れ部分が２ｍ以内（Ｓ
７，Ｎｏ）であれば、ステップＳ６で得られた認識結果
に基づいて、前方の対象物の形状を判断する。

【００５０】図１４に示すように、今まで接触倣い走行
してきた壁面に対して延長線上に壁面がある場合（Ｓ
９，）には、前に取付けられた接触センサ１０ａまた
は１０ｄが壁面に接触するまで直進する（Ｓ１０）。接
触センサ１０ａおよび１０ｄが壁面を検知しない場合
（Ｓ１１，Ｎｏ）は、そのまま自律走行車は直進する。
接触センサ１０ａまたは１０ｄが壁面を検知した場合
（Ｓ１１，Ｙｅｓ）には、自律走行車は一度停止（Ｓ１
２）した後に、後ろに取付けられた接触センサ１０ｃま
たは１０ｆが壁面を検知するまで直進（Ｓ１３）した
後、接触倣い走行を再開する。

【００５１】図１７に示すように、前方の真正面に壁面
５１がある場合（Ｓ９，）には、前方の壁面５１まで
自律走行車は直進し（Ｓ１４）、次の動作の指示を待
つ。

【００５２】また、図２０に示すように、今まで接触倣
い走行してきた壁面５０に対して延長線上からずれた位
置に壁面５３がある場合（Ｓ９，）には、壁面５０の
途切れのエッジと前方の壁面５３のエッジを結んだ直線
と自律走行車の進行方向とが平行になるように駆動部１
を回転させる（Ｓ１５）。

【００５３】続いて、前に取付けられた接触センサ１０
ａまたは１０ｄが壁面に接触するまで自律走行車は直進
する（Ｓ１６）。接触センサ１０ａおよび１０ｄは壁面
を検知しない場合（Ｓ１７，Ｎｏ）はそのまま自律走行
車は直進する。接触センサ１０ａまたは１０ｄが壁面を
検知した場合（Ｓ１７，Ｙｅｓ）には、自律走行車は一
度停止（Ｓ１８）した後に、壁面５０に沿って接触倣い
走行していた方向と同じ方向を向くように駆動部１を回
転させる（Ｓ１９）。自律走行車はそのまま直進し、後
ろに取付けられた接触センサ１０ｃまたは１０ｆが壁面
５３に接触するまで直進し（Ｓ２０）、接触倣い走行を
再開する。

【００５４】図４は、本発明の第２の実施の形態におけ
る自律走行車の全体構成を示す図である。図３を用いて
説明した第１の実施の形態と比較して、図３における複
数の光学式測距センサ３ａが図４に示す第２の実施の形
態の駆動部１ａでは３つの光学式測距センサ３ｂ、３
ｃ、および３ｄに置換わっている点だけが異なってい
る。図３と図４とにおいて、同一の部品には同一の参照
符号および名称を付してある。それらの機能も同一であ
る。したがってここではそれらについての詳細な説明は
繰返さない。

【００５５】光学式測距センサ３ｂは自律走行車の前方
に向けて、光学式測距センサ３ｃは自律走行車の前方に
対して左向きに、また光学式測距センサ３ｄは自律走行
車の前方に対して右向きに、それぞれ設置されている。
すなわち、光学式測距センサ３ｂ、３ｃ、および３ｄは
それぞれ自律走行車の進行方向Ｘに対して前、左、およ
び右方向を測距するように設置されている。したがっ
て、壁面に対して倣い走行する場合、接触センサ１０ａ
または１０ｄを用いずに、測距センサ３ｃまたは３ｄで
壁面までの距離を測定しながら走行し、測定距離が急に
大きくなったのを検出して壁面の途切れを検出すること
も可能である。

【００５６】この第２の実施の形態の装置の動作は、前
方の測距の仕方とそれによる形状の認識の仕方以外にお
いて、第１の実施の形態の動作と同じである。したがっ
て、以下では相違する部分についてのみ述べる。なお適
宜図１２および図１３の各ステップにも言及する。

【００５７】自律走行車が図４に示す構成の場合、図１
８に示すように、自律走行車は駆動部１ａの回転により
光学式測距センサ３ｂを予め決めておいた角度だけ回転
させながら測距を行なう（Ｓ５）。自律走行車の駆動部
１ｂに取付けられた駆動輪５Ｒおよび５Ｌをそれぞれ同
じ回転数で逆方向に回転させることによって駆動部１ａ
はその場で回転を行なう。

【００５８】ただし、駆動部１ａの回転によって清掃作
業部２に取付けられた清掃作業アーム１２が壁面５０に
衝突する場合があるので、駆動部１ａの回転と逆方向に
同じ角度だけ清掃作業部２を回転させて壁面５０に対す
る清掃作業部２の位置を保っている。前方の対象物の認
識方法は図１６を用いて説明した方法と同様である。た
だし、ステップＳ２２およびＳ２５における次の方向の
距離測定は、光学式測距センサ３ｂを回転させて行なう
点のみ異なっている。

【００５９】このようにして駆動部１ａを所定の角度ず
つ回転させながら光学式測距センサ３ｂで前方の複数の
地点の測距を行なう。図１８では、○印を付した地点の
測距が可能である。

【００６０】また、図１８に示すように、図４の構成の
自律走行車の場合には、光学式測距センサ３ｂによる対
象物の複数の地点の距離情報、および光学式測距センサ
３ｂの回転角度とから前方の対象物の形状を認識する。
図１８の場合、図１４と同様に自律走行車は進行方向の
左側の壁面５０に窪み部分があり、今まで接触倣い走行
してきた壁面に対して延長線上に壁面があることを認識
する。

【００６１】なお、本実施の形態では測距センサとして
光学式測距センサを用いたが、超音波センサ等を用いて
もよい。

【００６２】本発明によれば、自律走行車が壁面に沿っ
て接触倣い走行しているときに、壁面の途切れを検出し
ても、前方の対象物の形状が前もって認識できるので、
接触倣い走行が続行できるか否かを前もって知ることが
可能となった。

【００６３】また本発明によれば、複数の測距センサを
放射状に配置して前方の対象物の測距を行なっているの
で、短時間で前方の対象物の形状を認識することがで
き、動作速度に優れた自律走行車を提供することが可能
となった。

【００６４】さらには、本発明によれば最小限の測距セ
ンサで自律走行車を構成し、この測距センサを回転させ
ることによって前方の対象物の形状を認識することがで
き、コスト面に優れた自律走行車を提供することが可能
となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における自律走行車の全体
構成を示す上面図である。

【図２】図１の自律走行車の全体構成を示す斜視図であ
る。

【図３】本発明の第１の実施の形態における自律走行車
の全体構成を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態における自律走行車
の全体構成を示す図である。

【図５】図３および図４の自律走行車の各部の寸法を示
す図である。

【図６】本発明の実施の形態における自律走行車の接触
倣い走行の様子を示す図である。

【図７】本発明の実施の形態における自律走行車の接触
センサの構成を示す斜視図である。

【図８】図７の接触センサの動作を説明するための上面
図である。

【図９】本発明の実施の形態における自律走行車の壁の
途切れ検出の様子を示す図である。

【図１０】本発明の実施の形態における自律走行車の光
学式測距センサの構成を示す斜視図である。

【図１１】図１０の光学式測距センサの受光部の構成を
示す上面図である。

【図１２】本発明の実施の形態における自律走行車の動
作のフローチャート（その１）である。

【図１３】本発明の実施の形態における自律走行車の動
作のフローチャート（その２）である。

【図１４】本発明の第１の実施の形態における自律走行
車の壁の窪みを測距する方法を説明する図である。

【図１５】前方の対象物の形状の認識方法を示す図であ
る。

【図１６】前方の対象物の形状を認識する方法の処理手
順を示す図である。

【図１７】本発明の第１の実施の形態における自律走行
車の前方の壁面を測距する方法を説明する図である。

【図１８】本発明の第２の実施の形態における自律走行
車の壁の窪みを測距する方法を説明する図である。

【図１９】壁面の途切れから前方の壁面まで２ｍ以上あ
る場合の本発明の実施の形態における自律走行車の動作
を示す図である。

【図２０】前方の壁面が手前の壁面の延長線上にない場
合を示す図である。

【図２１】前方の壁面が手前の壁面の延長線上にない場
合の本発明の実施の形態における自律走行車の動作を示
す図である。

【図２２】従来の自律走行車における接触倣い走行時の
問題点を説明するための図（その１）である。

【図２３】従来の自律走行車における接触倣い走行時の
問題点を説明するための図（その２）である。

【符号の説明】

１駆動部２清掃作業部３光学式測距センサ４自在キャスタ輪５駆動輪１０接触センサ１２清掃作業アーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川上雄一大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者川越宣和大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物に倣って走行する自律走行車にお
いて、前記対象物への倣い状況を検知するための倣い検
知手段と、前記倣い検知手段が前記対象物の途切れを検知したとき
に、前方の対象物の形状を計測するための形状計測手段
と、前記形状計測手段が計測した形状に基づいて所定の動作
を行なうための動作手段とを含む自律走行車。
【請求項２】前記形状計測手段は、放射状に配置さ
れ、前記前方の対象物までの距離を計測するための複数
の測距手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の自
律走行車。
【請求項３】前記形状計測手段は、移動して前記前方
の対象物の複数の地点までの距離を計測するための測距
手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の自律走行
車。