JPS6250911A - 自走式ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、直進、方向転換可能な走行機能等を備えた自
走式ロボットに圓し、更に詳しくは平面上に位置する対
象に作業を施す装置例えばコンクリート床面仕上げ用の
フィニッシャ、芝刈り装置、床面清掃具等が搭載可能な
自走式ロボットに関する。

［従来技術１ °例えば、コンクリート床面仕上げは、現在モノシリツ
ク工法が主流となっているが、この工法ではコンクリー
トが固化するのと平行して床面仕上げを行うため深夜作
業になることが多く、気温が低い中での残業作業となる
ため作業環境はかならずしも良くなく、自動仕上げ装置
すなわち自走式のフィニッシャが望まれていた。また人
件費のアップなどから芝の面或いは床面をくまなく自走
し自動的に芝を刈るロボット、床面？ｆｉｉＩＯポット
等が望まれている。そこで本出願人は自立航法装置を備
えた走行台車（特願昭５９−１３２０２９号）を提案し
た。

一般に°走行台車の走行１ＩＪＩｌｌの原理は、第５図
に示すようになっている。すなわち走行台車１がｔ−０
時に原点Ｐ位置にあったものが、ｔ＝ｉ−１〜ｉ時の間
にΔ６ｉだけ進行方向φｉに操向して移動してｔ−ｎｖ
＃にＢ位置に至ったとすると、走行台車の位置（ｘ、ｙ
）は次式で求めることができる。

ｉ”ｌ　　　　　　　　　　１＝１ ｎφ１）この現在位置を演算し、その結果を記憶されて
いる指示走行路（走行位置）と比較し、走行を制御する
ようになっている。

［発明が解決しようとする問題点１ ところで、上式によって求められる現在位置（Ｘ、　ｙ
’）は支点Ｐから累計的に求めた位置であるから走行台
車の走行距離が大きくなると、それに比例して誤差が大
きくなるという問題点がある。

［発明の目的］ したがって本発明の目的は、累計的な誤差の生じない走
行台車すなわちコンクリート床面仕上装置、芝刈機、床
面清掃機等が搭載できる自走ロボットを提供することを
目的する。

［目的を達成するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、次のアルゴリズ
ム（一連の演算を、その遂行順序を定めた指令）で自走
ロボットの位置の制御を行う。すなわち例えば第６図に
示す作業エリアＳにおいて、固定点０から終点Ｒまで図
示の走行路ＲＯのパターンで自走ロボット１が操向する
とき、Ｄ点のＸ座標（ｇ３）をｔ、ＩＩ　’Ｈする場合
、次のアルゴリズムで行う。

（ａ）　　自走ロボット１がＭ点からＮ点へ走行する問
に固定点Ｏとロボット１との距離の最小値（ａ２）を求
める。

（ｂ）　　Ｎ点で直角に方向転換する。

（Ｃ）　　Ｎ点から０点までの走行距離を（ａ）の結果
から（Ｒ２＋４３）値に制御する。（ここで１２２は実
測値、１２３は計画値） （ｄ）　　０点で直角に方向転換する。

以下同様にしてＥ点のＹ座標、Ｅ点のＸ座標を制御する
。なおこの場合、各々の走行区間での走行方向は方位セ
ンサにより一定値に制御されているものとする。

［発明の構成］ 本発明によれば、走行台車と、複数個のセンサと、演算
制御装置とから成る自走式ロボットにおいて、前記走行
台車は、平面上に位置する対象に作業を施す装置が取付
けられるようになっていると共に、自走速度と自走方向
を制御できるメカニズムと、該メカニズムを制御するｌ
制御装置を備え、前記複数個のセンサは、走行台車の走
行方向を検知する方向センサと、走行台車の走行距離を
検知する走行距離センサと、平面上の固定点に設けられ
た回転するレーザー光を照射するレーザー燈台のレーザ
ー光を受光する走行台車の走行方向と平行に前後に設け
られた２個のレーザー受光センサと、とから成り、前記
演算制御装置は、前記方向センサと走行距離センサから
の入力信号を演算し走行台車の累計的な位置を算出する
演算プロゲラ゛ムと、前記前記レーザー受光センサがら
の入力信号に基づいて、受光間隙を測定し、その測定結
果の最大値を判別して特定の走行区間内での前記固定点
と走行台車間の最小距離を算出する算出プログラムと、
該算出プログラムからの入力と走行経路データとによっ
て次の走行区間の距離を算出する目標位置演算プログラ
ムと、前記走行台車の累計的な位置を算出する演算プロ
グラムからの入力信号と前記目標位置演算プログラムか
らの入力を演算して前記走行台車のメカニズムを制御す
る制御装置に出力する位置修正演算プログラムとから成
っている。

［発明の作用効果］ したがって、自走式ロボットは、従来の走行台車と同様
に指示走行路に沿って自走しロボットに走行平面上に位
置する対象に作業を施す装置を取付けておけば該平面体
は無人的に処理される。°ところで本発明によると、自
走式ロボットの位置が適当な区間毎に修正され、方向セ
ンサからの信号とレーザー受光センサからの信号とによ
って行われるので、累積誤差がなく正確な制御すなわち
指示走行経路に正確に沿ってロボットを自走させること
ができる。また、本発明によると、平面体或いは作業エ
リアはくまなく処理されると共に、方向センサ、走行距
離センサにより常時連続して走行位置１Ｉ１１１１１！
が出来るので、処理速度もより適格になる。また自走式
ロボツ１−と平面体の固定点間の距離と、ロボットの自
走方向とから直角座標系の座標値を求めるアルゴリズム
が間車で実用的であるという利点もある。

［好ましい実施の態様］ 本発明の実施に際し、方向センサは走行台車に搭載され
たジャイロコンパスあるいは方位磁石として具現化され
、走行距離センサはメジャリングローラとして具現化さ
れる。

［実施例］ 以下添付図面によって、本発明の１実施例を説明する。

第１図は走行台Ｉ１１の模式的平面図、第２図は正面図
である。走行台車１は左右の駆動輪２．３及び左右のキ
ャスタ式従動輪４．５により支持され、そして自走でき
るようになっている。

また図示はされていないが、コンクリート床面用フィニ
ッシャ、芝刈機、床面清掃機等も取付けられるようにな
っている。

走行台車１には、演算制御装置１０が搭載されているが
、この装置は後述するように、各種のセンサからの信号
と指示走行経路に関するデータとを演算し、そしてモー
タ１１．１１、モータの駆動装［１２，１２等から成る
自走速度と自走方向を制御する駆動装置１３．１３を制
御する信号を出力する。方向センサ１４は、ジャイロコ
ンパス或いは方位磁石から成り、走行台車１の方向すな
わちジャイロ角を検知し、演算制御装＠１０に検知信号
を出力するようになっている。走行距離センサ１５は、
メジャリングローラの回転数から走行距離を検出し、そ
の信号は演算制御装Ｍ１ｏに入力される。

レーザー受光センサ１６．１７は走行台車１の中心線上
に距離りをおいて設けられ、平面Ｓ上の固定点０に設け
られた回転するレーザー光を照射するレーザー燈台１８
のレーザー光を受光し、その信号は演算制御装置１０に
入力される。

演算制御装置１０は、走行台車の累４的な位置を算出す
る演算プログラム、固定点と走行台車間の最小距離を算
出する算出プログラム、走行台車のある区間に走行する
距離を算出する目標位置演算プログラム、走行台車のメ
カニズムを制御する位置修正演算プログラム等から成っ
ていて、それらの機能は第３図に示すようになっている
。

第３図に示す機能を満たす制御手順は、第４図のフロー
チャートに示されているので。第３図および第４図を参
照して本実施例の作動を次に説明する。

第４図において、ステップＳ１で走行台車１の指定走行
経路のデータを入力する。旋回点に達していないならば
、そのままの走行方向信号を入力する（ステップ８２）
。次いで走行距離センサ１５からの走行距離を入力する
（ステップ８３）。

方向信号と走行距離信号とにより走行台車の走行距離を
直交座標に変換しくステップＳ４）、位置座標の累計値
を演算する（ステップ＄５）。目標位置と比較しくステ
ップＳ６）、走行台車１の走行方向と速度を制御する（
ステップ８７）。ステップＳ８で、走行台車１が矢印Ｆ
側に走行し、レーザー燈台１８が反時計方向に回転する
場合、受光センサ１６が受光してから受光センサ１７が
受光するまでの受光間隙ｔαβを測定する。

次いで終点かどうかを判断しくステップＳ９）、終点の
ときは制御を終り、終点でないときはステップＳＩＯで
走行台車が旋回点にあるかどうかを判断する。旋回点で
ないときはステップＳ２に移り、旋回点のときは、レー
ザー受光間隙ｔαβのうち走行区間における最大値［ｔ
αβ］ｍａｘを判定する（ステップ５１１）。次いで、
次式０式％） によりレーザー燈台１８から走行台車までの最小距ｍＩ
２ｍｔｎを求め（ステップ５１２）、最小距離Ｑｍｉｎ
を目標値と比較する（ステップ５１３）。

次の走行区間の走行経路データを修正しくステップ３１
４）、そして旋回する（ステップ５１５）。旋回が終る
と直進しステップＳ２、ステップＳ３・・・と制御され
る。

以上のように作動の説明から解るように、演算制御装置
は第３図に示すように、（ａ）受光間隙測定機能（ｂ）
区間最大値判別機能、（Ｃ）走行経路記憶機能、（ｄ）
目標位置管理機能、（ｅ）直交座標変換機能、（ｆ）位
置座標累計機能、（９）位置修正管理機能、（ｈ）速度
管理ｉ能、（ｉ）方向管理機能、（ｊ）右駆動輪速度管
理機能、（ｋ）左駆動輪速度管理機能、を有している。

したがって走行路ＲＯの管理を誤差が積算されることな
く行うことができる。

［まとめ１ 以上説明したように、本発明によると、方向センサ、走
行距離センサ、及びレーザー受光センサからの検知信号
に基づき走行台車の走行を制御する演算制御装置が設け
られているので、演算制御装置は上記各センサの信号か
ら走行台車の現在位置を演痺し、その結果を指示走行路
と比較して走行方向及び速度を制御するので、平面或い
は表面処理機に適用すれば無人運転をすることができる
。

そして本発明によると、走行台車の位置の方向センサと
、距離センサとからの信号により適当な区間毎に修正さ
れるが、これらのセンサは累積誤差を含まないセン′°
で１ｆ−・るから、全体に累積誤差を生じることがなく
、より正確な走行台車の位置の制御ができるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明を実施した自走式ロボッ
トの一実施例を示す平面図および正面図、第３図は本発
明の演算制御装置の機能を示す機能　。 ブロック図、第４図は制御手順を示すフローチャート図
、第５図は自走式ロボットの位置を算出する従来の方法
を説明するための模式図、第６図は本発明に適用ぎれる
アルゴリズムを説明するための第１図と同様な模式図で
ある。 １・・・走行台車　　１０・・・演算制御装置１３・・
・走行台車を制御するメカニズム１４・・・方向センサ
　　１５・・・走行距離センサ　　１６．１７・・・レ
ーザー受光センサ１８・・・レーザー燈台 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 走行台車と、複数個のセンサと、演算制御装置とから成
   る自走式ロボットにおいて、前記走行台車は、平面上に
   位置する対象に作業を施す装置が取付けられるようにな
   っていると共に、自走速度と自走方向を制御できるメカ
   ニズムと、該メカニズムを制御する制御装置を備え、前
   記複数個のセンサは、走行台車の走行方向を検知する方
   向センサと、走行台車の走行距離を検知する走行距離セ
   ンサと、平面上の固定点に設けられた回転するレーザー
   光を照射するレーザー燈台のレーザー光を受光する走行
   台車の走行方向と平行に前後に設けられた２個のレーザ
   ー受光センサとから成り、前記演算制御装置は、前記方
   向センサと走行距離センサからの入力信号を演算し走行
   台車の累計的な位置を算出する演算プログラムと、前記
   レーザー受光センサからの入力信号に基づいて、受光時
   間間隙を測定し、その測定結果の最大値を判別して特定
   の走行区間内での前記固定点と走行台車間の最小距離を
   算出する算出プログラムと、該算出プログラムからの入
   力と走行経路データとによって次の走行区間の距離を算
   出する目標位置演算プログラムと、前記走行台車の累計
   的な位置を算出する演算プログラムからの入力信号と前
   記目標位置演算プログラムからの入力を演算して前記走
   行台車のメカニズムを制御する制御装置に出力する位置
   修正演算プログラムとから成ることを特徴とする自走式
   ロボット。