JPS63150708A

JPS63150708A - 自立型無人車の経路修正方法

Info

Publication number: JPS63150708A
Application number: JP61299603A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Nishikawa; 西川　友司
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1986-12-16
Filing date: 1986-12-16
Publication date: 1988-06-23
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JP2671297B2; KR900000746A; KR920006934B1

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」この発明は、目的地が指示されると、予め与えられてい
る地図データに基づいて目的地までの走行経路を探索し
、自ら現在の走行経路を認識しつつ目的地まで走行する
自立型無人車に係り、特に、その自立型無人車が正規の
走行経路から逸脱した場合に経路を修正する経路修正方
法に関する。

「従来の技術」近年、ＦＡ（ファクトリ−・オートメーション）の進展
に伴い、工場、倉庫などにおいて、部品等を自動的に搬
送する無人車が種々開発されているが、中でも自立型無
人車と呼ばれるものは、目的地となるノードを指定する
だけで、自ら最適の経路を探索して通過するノードを決
定し、目的地のノードまで自動的に走行するようになっ
ている。

ここで、ノードとは停止点、分棹点、作業地点などであ
り、無人車の走行速度や進行方向等の走行状態が変化す
る点のことである。

第６図は、この種の自立型無人車ｌの概略構成を示す平
面図である。この図において、２Ｌ、２Ｒは左右駆動輪
、３Ｌ、３Ｒは左右駆動輪２Ｌ、２Ｒを各々回転駆動す
るモータ、４Ｌ、４Ｒは左右駆動輪２Ｌ、２Ｈの各回転
数を各々検出するパルスエンコーダ、５，５．・・・は
キャスター型の遊輪、６Ｌ、６Ｒは左右の側壁Ｗまでの
距離を検出するための超音波送受信器、７は制御装置で
ある。この制御装置７は、マイクロコンピュータによっ
て構成されており、そのメモリには走行経路に関する地
図データが予め記憶されている。この地図データとは、
各ノードの座標や、各ノードを結ぶ走行予定経路から左
右の側壁Ｗまでの距離等に関するデータである。

そして、中央局が無線に上りで目的地のノードを指示す
ると、この指示が図示せぬ通信装置を介して制御装置７
へ供給される。すると、制御装置７が地図データに基づ
いて最適な経路を探索し、目的地のノードに向かう際に
通過するノードを決定し、これら各ノードを順次結ぶ走
行予定経路に沿って走行するようにモータ３Ｌ、３Ｒを
各々駆動する。この際、制御装置７は、超音波送受信器
６Ｌ、６Ｒから各々供給される信号に基づいて左右の側
壁Ｗまでの距離を測定し、また、パルスエンコーダ４Ｌ
、４Ｒから供給される信号に基づいて、直前に通過した
ノードからの走行距離を測定し、これらの測定結果に基
づいて、現在の走行経路が地図データに基づいて得られ
る正規の走行予定経路から逸脱しているか否かを判断し
、逸脱している場合においては、経路を修正する。これ
により、無人車ｌが常に正規の走行予定経路上を走行し
、各ノード上を順次通過して目的地のノードに到達する
ようになっている。

ここで、無人車ｌが経路を修正する方法としては、横行
による方法と、カーブの組み合わせによる方法の２つの
方法が考えられる。そこで、この２種類の経路修正方法
を、第７図（イ）および（ロ）に示すように、現在の走
行経路Ｑ、が正規の走行予定経路ｇ０よりも左方へ逸脱
し、そのずれ量りか所定値よりも大となった場合を例に
して説明する。

■横行による経路修正方法第７図（イ）に示すように、ずれ量りが所定値よりも大
となった時点において、無人車ｌを一旦停止させる。次
いで、駆動輪２Ｌ、２Ｒの向きを９０度変えた後、右真
横の方向へ移動させ、いわゆる横行動作を行い、正規の
走行予定経路ｅ０上まで移動させて、再び停止させる。

次いで、駆動輪２Ｌ、２Ｈの方向を正規の走行方向へ変
えた後、再び走行を開始させる。

■カーブの組み合わせによる経路修正方法第７図（ロ）
に示すように、ずれ量りが所定値よりも大となった時点
において、駆動輪２Ｌ、２Ｈの２輪速度差制御により、
無人車ｌの進路を右方向へ所定角度だけ変え、次いで適
宜の距離だけ直線走行させ後、今度は進路を左方向へ所
定角度だけ戻し、これにより、無人車１を走行状格のま
ま、所定パターンのカーブを描かせて、正規の走行予定
経路Ｑ０に復帰させる。

「発明が解決しようとする問題点」ところで、上述した２つの経路修正方法においては、そ
れぞれ次に述べるような欠点があった。

■横行による経路修正方法においては、駆動輪２Ｌ、２
Ｈの方向を変える際に、無人車ｌを一旦停止させなけれ
ばならず、１回の修正動作が完了するまでに２度停止す
ることになる。このように、無人車ｌが停止と加速を繰
り返すと、大きな電力を消費することになり、動力源で
あるバッテリーの消耗が激しい。また、２度の停止によ
る走行時間のロスも大きい。

■カーブの組み合わせによる経路修正方法においては、
第７図（ロ）に示すように、修正動作が完了するまでの
間に、無人車１が距離したけ走行することになり、例え
ば、無人車ｌの経路修正動作が完了する位置Ｐの手前側
にノードＮが存在した場合、このノードＮの上を通過す
ることができない。そして、例えば、ノードＮの位置で
停止し、搬送物の積み下ろし等の作業を行う必要がある
場合、このノードＮから離れた位置に停止してしまうこ
とになる。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、消費
電力や走行時間の損失を必要最小限に抑えつつ、無人車
を常にノードの手前側で正規の走行予定経路上に復帰さ
せることができる自立型無人車の経路修正方法を提供す
ることを目的としている。

口問題点を解決するための手段」この発明は、目的地が指示されると、予め与えられてい
る地図データに基づいて目的地に向かう過程で通過する
ノードを決定し、これらの各ノードを順次結ぶ正規の走
行予定経路と現在の走行経路とを比較して、経路を修正
しつつ走行する自立型無人車において、現在の走行経路が正規の走行予定経路から所定量逸脱し
゛た時点で、現在位置から所定パターンのカーブの組み
合わせによって経路を修正するのに必要な所要距離と現
在位置から次に到達するノードまでの残走行距離とを比
較し、前記残走行距離が前記所要距離よりも大である場
合は、前記所定パターンのカーブの組み合わせによって
経路を修正し、前記残走行距離が前記所要距離よりも小
である場合は、駆動輪の方向を変えて側方へ移動する横
行動作により経路を修正することを特徴としている。

［作用ｊ現在の走行経路が正規の走行予定経路から所定量逸脱し
た時点において、現在位置から所定のカーブの組み合わ
せによって経路を修正するのに必要な所要距離と、現在
位置から次に到達するノードまでの残走行距離とが比較
され、残走行距離が所要距離より大であった場合は、次に到達
するノードの手前側で経路の修正が完了すると見なし、
所定パターンのカーブの組み合わせによって経路を修正
する。

逆に、残走行距離が所要距離より小であった場合は、次
に到達するノードの手前側で経路の修正が完了しないと
見なし、駆動輪の方向を変えて側方へ移動する横行動作
により経路を修正する。

このように、次に到達するノードまでの距離に応じて、
所定パターンのカーブの組み合わせによる経路の修正と
、横行動作による経路の修正とを選択して使い分けるこ
とにより、両者の欠点を互いに補うこができる。

「実施例」以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例による経路修正方法を適用
した自立型無人車の構成を示すブロック図である。

この図において、１０は測距部であり、パルスエンコー
ダ４Ｌ、４Ｒから供給されるパルス信号ＬＰ、ＲＰに基
づいて、直前に通過したノードからの走行距離を算出し
、また、超音波送受信器６Ｌ、６Ｒから各々供給される
信号に基づいて、左右の側壁Ｗまでの距離を算出する。

１１は予め地図データが記憶された地図データメモリ、
１２は測距部ＩＯから出力される測距データと、地図デ
ータメモリ１１から読み出された地図データとを比較す
るデータ比較部である。また、２０は指令部であり、中
央局２３から無線によって指示された目的地のノードが
通信装置２４を介して供給されると、地図データに基づ
いて最適な経路を探索し、目的地のノードに向かう際に
通過するノードを決定し、これら各ノードを順次結ぶ走
行予定経路に沿って走行するのに必要な走行コンマント
を作成して走行制御部１３へ与える。走行制御部１３は
、指令部２０から供給された走行コマンドに基づいて、
左右駆動輪２Ｌ、２Ｈの各々の回転速度を指令するため
の速度指令信号を作成し、この速度指令信号を駆動輪制
御部１４へ供給し、また、データ比較部１２から供給さ
れる比較データに基づいて、現在の走行経路が地図デー
タに基づいて得られる正規の走行予定経路から所定量６
以上逸脱しているか否かを判断し、逸脱している場合に
おいては、後述する手順で経路を修正すべく、速度指令
信号を駆動輪制御部１４へ供給し、また必要に応じて制
動機構１５を駆動する。駆動輪制御部１４は、走行制御
部１３から供給されろ速度指令信号と、パルスエンコー
ダ４Ｌ、４Ｒから供給される速度フィードバック信号と
に基づいて、モ−タ３Ｌ、３Ｒの回転を各々制御するも
のである。

また、制動機構１５は、電動シリンダによって構成され
、第２図に示すように無人車の底面の対角線上に位置す
る前後２個の遊輪５，５の近傍に各々設けられている。

そして、電動シリンダのロッド１５ａが下方に突出し、
このロッド１５ａの先端に設けられたゴム部材１５ｂが
床面を押圧することにより、無人車にブレーキがかけら
れるようになっている。このようにブレーキをかけた状
態で、左右駆動輪２Ｌ、２Ｒを互いに逆回転させること
により、左右駆動輪２Ｌ、２Ｒが第２図（イ）に示すよ
うに正規の向きから、第２図（ロ）に示すように、点Ｒ
を中心に９０度回転した向きとなる。この場合、左右駆
動輪２Ｌ、２Ｒ，モータ３　Ｌ　、３　Ｒおよびパルス
エンコーダ４Ｌ、４Ｒ等は同一のフレーム（図示略）に
取り付けられ、このフレームは、点Ｒを中心として回転
自在に支持されている。

一方、２１は走行制御部１３が所定パターンのカーブの
組み合わせによって経路を修正する際に参照する経路修
正用のカーブデータが予め記憶されたメモリである。こ
のメモリ２１には、次の２種類のカーブデータが記憶さ
れている。第１のカーブデータは、所定のパターンのカ
ーブを描かせるように無人車の走行方向を所定の角度だ
け右方向に変更させるためめ制御データであり、第２の
カーブデータは、所定のパターンのカーブを描かせるよ
うに無人車の走行方向を所定の角度だけ左方向に変更さ
せるための制御データである。

上記第１のカーブデータは、第３図中の下方から上方へ
進行中の無人車に、同図中のカーブＣｔを描かせるよう
に、その無人車を制御するために必要な制御データであ
る。このカーブｃｌを描くことにより、無人車の進行方
向は所定の角度θだけ右方に変換することになり、また
、その間に、無人車の図中の右方へ所定距離ｄ／２だけ
移動することになる。

一方、上記第２のカーブデータは、第１のカーブデータ
とは逆向きのカーブｃ２を描かせるように無人車を制御
するための制御データである。したがって、そのカーブ
Ｃ２を描くことにより、無人車の進行方向は所定の角度
θだけ左方に変換することになり、また、その間に、無
人車は図中の右方へ所定距離ｄ／２だけ移動することに
なる。

また、走行制御部１３は、無人車の進行方向と速度を変
更させずに現在の走行状態を維持するように無人車を制
御する機能、つまり無人車を等速直線走行させる機能を
有している。

さらに、走行制御部１３は、次に到達するノードまでの
距離に応じて、所定パターンのカーブの組み合わせによ
る経路の修正と、横行動作による経路の修正とを選択し
て実行する機能が設けられている。すなわち、現在の走
行経路が正規の走行予定経路から所定量ｄ以上逸脱した
時点で、現在位置から所定パターンのカーブの組み合わ
せによって経路を修正するのに必要な所要距離りと、現
在位置から次に到達するノードＮまでの残走行距離Ｌ１
とを比較し、残走行距離り、が所要距離りよりも大であ
った場合は、所定パターンのカーブの組み合わせによっ
て経路を修正し、残走行距離り。

が所要距離り以下であった場合は、左右駆動輪２Ｌ、２
Ｈの方向を９０度変えて側方へ移動する横行動作により
経路を修正する。

次に、上述した一実施例の動作について第４図に示すフ
ローチャートを参照して説明する。

無人車は、前述した従来例と同様に、測距データと地図
データとを比較しくステップ５ＰＩ）、それらの差であ
るずれ量りを求めつつ走行する。そして、短い所定時間
間隔毎に、ずれ量りと所定量ｄとを比較する（ステップ
Ｓ２）。この場合、所定ｌｉｄとは、無人車がカーブＣ
ｔを描いた場合に、第３図中の右方へ進む距離ｄ／２と
、無人車がカーブＣ２を描いた場合に第３図中の左方へ
進む距離ｄ／２とを合計した距離である。

ずれｉｋＤが所定量ｄを越えるまでは、特に修正制御を
せず、走行制御部１３は無人車の走行を続行させる。

いま、例えば、第５図（イ）および（ロ）に示スように
、無人車が正規の走行予定経路Ｑ。から図中の左方へ大
きくずれた走行経路Ｑ１上を走行して、そのずれｆｆ１
Ｄが所定量ｄヲ越えたときは、ステップＳＦ３へ進む。

このステップＳＰ３においては、走行制御部１３が走行
経路Ｑ、上の現在位置から所定パターンのカーブの組み
合わせによって経路の修正を完了するまでに必要な所要
距離りと、現在位置から次に到達するノードＮまでの残
走行距離Ｌ１とを比較する。

そして、第５図（イ）に示すような場合、上記ステップ
ＳＰ３において、（残走行距離り、）＞（所要距離Ｌ）
であると判断され、次に到達するノードＮの手前側で経
路の修正が完了すると見なされて、ステップＳＰ４へ進
む。以降、ステップＳＰ４〜ＳＰ６に示す手順で、所定
パターンのカーブの組み合わせによって経路を修正する
。

すなわち、走行制御部１３がメモリ２１に記憶されてい
る第１のカーブデータに基づいて、無人車の走行を制御
し、カーブＣ１を描かせる。この場合、無人車は走行し
たまま、その走行方向を所定の角度θだけ右方に変えて
、走行経路Ｑ、から右方へ距離ｄ／２だけ進む（ステッ
プ５Ｐ４）。そして、カーブＣ１を描き終えた時点にお
いて、ステップＳＰ５へ進み、無人車を等速直線走行さ
せる。

この場合の走行距離は、第３図に示すように、ずれ量り
から所定値ｄを減算した距離（Ｄ−ｄ）だけ右方に位置
させる距離とする。次いで、無人車が距離（Ｄ−ｄ）だ
け右方に走行した時点において、ステップＳＰ６へ進み
、走行制御部１３がメモリ２１に記憶されている第２の
カーブデータに基づいて、無人車の走行を制御し、カー
ブＣ２を描かせる。したがって、無人車は走行したまま
、その走行方向を所定の角度θだけ左方に変えて、右方
へ距離ｄ／２だけ進む。この結果、無人車は次ぎに到達
するノードＮの手前側で正規の走行予定経路Ｑｏ上に復
帰し、以降、正規の走行予定経路Ｑ。上をノードＮに向
って走行する。

一方、第５図（ロ）に示すような場合、上記ステップＳ
Ｐ３において（残走行距離り、）≦（所要距離Ｌ）であ
ると判断され、次に到達するノードＮの手前側で経路の
修正が完了しないと見なされ、ステップＳＰ７へ進み、
以降、ステップＳＰ７〜ＳＰ９に示す手順で、駆動輪の
方向を変えて側方へ移動する横行動作により経路を修正
する。すなわち、走行制御部１３が無人車を一旦停止さ
せ（ステップ５Ｐ７）、次いで、ステップＳＰ８の横行
動作に移行する。このステップＳＰ８においては、制動
機構１５を駆動して、そのロッド１５ａを下方へ突出さ
せ、ロッド１５ａの先端に設けられたゴム部材１５ｂを
床面を押し当て、無人車にブレーキをかける。このよう
にブレーキをかけた状態で、左右駆動輪２Ｌ、２Ｒを互
いに逆回転させることにより、左右駆動輪２Ｌ、２Ｒを
第２図（イ）に示すように正規の向きから、第２図（ロ
）に示すように、点Ｒを中心に９０度回転した向きとす
る。そして、駆動輪２Ｌ、２Ｒを同方向に回転させ、無
人車を正規の走行予定経路Ｑ。上まで移動させて、再び
停止させる。次いで、駆動輪２Ｌ、２Ｒを元の正規の走
行方向へ変え、横行動作を完了する。

その後、ステップＳＰ９へ進み、所定の走行速度に達す
るまで加速して走行を再開する。この結果、無人車はノ
ードＮの手前側で正規の走行予定経路Ｑ０上に復帰し、
以降、正規の走行予定経路Ｑ。上をノードＮに向って走
行する。

なお、第５図（イ）および（ロ）に示した場合とは反対
に、無人車が正規の走行予定経路Ｑ。よりも右方へ大き
くずれ、そのずれ量りが所定量ｄを越えた場合において
も、上述した動作と同様にして無人車を正規の走行予定
経路Ｑ０上に復帰させる。

このように、次に到達するノードＮまでの残走行距離Ｌ
１に応じて、所定パターンのカーブの組み合わせによる
経路の修正と、横行動作による経路の修正とが選択して
行なわれ、無人車を常にノードＮの手前側で正規の走行
予定経路Ｑ。上に復帰させる。

「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、次に到達する
ノードまての距離に応じて、カーブの組み合わせによる
経路の修正と、横行による経路の修正を使い分け、両者
の欠点を互いに補うよ゛うにしたので、従来の横行のみ
によって経路を修正していた場合と比較して、消費電力
や走行時間の損失を必要最小限に抑えることができ、ま
た、無人車を常にノードの手萌側で正規の走行予定経路
上に復帰させることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による経路修正方法を適用
した自立型無人車の構成を示すブロック図、第２図（イ
）および（ロ）は同実施例による自立型無人車の構成を
示す底面図、第３図は同実施例において所定パターンの
カーブの組み合わせによって経路を修正する場合の走行
パターンを説明するための図、第４図は同実施例におけ
る経路修正動作を説明するためのフローチャート、第５
図（イ）および（ロ）は同実施例による経路修正動作を
説明するための平面図、第６図は従来の自立型無人車の
概略構成を示す平面図、第７図（イ）および（ロ）は従
来の経路修正動作を説明するための図である。２Ｌ、２Ｒ・・・・・・駆動輪、３Ｌ、３Ｒ・・・・・
・モータ、４Ｌ、４Ｒ・・・・・・パルスエンコーダ、
６Ｌ、６Ｒ・・・・・・超音波送受信器、１０・・・・
・・測距部、１１・・・・・・地図データメモリ、１２
・・・・・データ比較部、１３・・・・・・走行制御部
、１４・・・・・・駆動輪制御部、１５・・・・・・制
動機構、２０・・・・・・指令部、２１・・・・・・経
路修正用カーブデータメモリ。

Claims

【特許請求の範囲】目的地が指示されると、予め与えられている地図データ
に基づいて目的地に向かう過程で通過するノードを決定
し、これらの各ノードを順次結ぶ正規の走行予定経路と
現在の走行経路とを比較して、経路を修正しつつ走行す
る自立型無人車において、現在の走行経路が正規の走行予定経路から所定量逸脱し
た時点で、現在位置から所定パターンのカーブの組み合
わせによって経路を修正するのに必要な所要距離と現在
位置から次に到達するノードまでの残走行距離とを比較
し、前記残走行距離が前記所要距離よりも大である場合
は、前記所定パターンのカーブの組み合わせによって経
路を修正し、前記残走行距離が前記所要距離よりも小で
ある場合は、駆動輪の方向を変えて側方へ移動する横行
動作により経路を修正することを特徴とする自立型無人
車の経路修正方法。