JPS633315A - 自立走行する車両の走行制御方法 - 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］ この発明は、移動体の走行制御方式に関し、特に操縦者
なしで移動可能な無人移動体の走行制御方式に利用して
効果的な技術に関する。

［従来技術］ 近年、自動車や搬送車などの移動体を無人で走らせるた
めの技術が種々研究されており、例えば所定のコースに
従って移動体を走らせる誘導方式あるいは電波等による
遠隔操縦方式については、既に幾つか実用化されている
ものもある。

これに対し、無人移動体の制御系にコース情報を与え、
自己の位置を認識しながら自立で走行できるようにした
方式も提案されている。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、従来の非誘導方式の無人移動体にあって
は、コース情報として、方向変換を行なう地点を、基準
点く出発点）を原点とするＸ−Ｙ座標で与え、各変換点
の間の各点の座標を直線補間あるいは曲線補間で求めて
、それをコースとするという簡単なものであった。

このような方式は、車両が走行する空間が例えば工場内
のような平坦かつ単純な形状からなる人工的な空間であ
る場合においては充分に実用性を有している。

しかるに、例えばゴルフ場のような比較的自然環境に近
い複雑な地形を有する空間内において車両を無人で走行
させようとした場合、走行区域内には岩や木のような障
害物があったり、坂や窪みのように車輪にスリップ等を
生じさせ易い悪路が随所にある。そのような複雑な地形
内で無人車両を円滑に走らせるにはかなり精密な地図情
報と、それに基づく細心のコースの設定が必要となる。

そのため、従来のようなＸ、Ｙ座標を与えて走行コース
を設定する方式では、精密な地図情報を得るのに非常に
手間がかかるとともに、地図情報による机上でのコース
設定では、車両の円滑な走行に支障を来すような自然条
件を見落としてコースを設定してしまうおそれもある。

［発明の巨的コ この発明の目的は、比較的複雑な地形を有する空間内に
おいて無人移動体を走行させる場合においても、前もっ
て精密な地図情報を作成することなく円滑に走行させ得
るような無人移動体の走行制御技術を堤供することにあ
る。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するためこの発明は、自動操縦と有人操
縦が可能な移動体を構成し、差動機構を有する一対の車
輪を設け、その車輪の各々に対応して回転数を検出する
回転数検出手段を設けると共に、有人操縦でこの回転数
検出手段からの検出信号に基づいて少なくとも走行距離
と方位（走行方向）及び停止という情報をティーチング
方式で採取して記憶させ、これらの情報に基づいて走行
コースを設定して無人で移動体を走行させるようにする
ものである。

［作用］ 上記した手段によれば、車両を無人で走行させようとす
る実際のコースを有人操縦で走らせてコース情報を採取
することにより、前もって精密な地図情報を得ることな
く走行コースの設定に必要な情報を容易に得ることがで
きるようになる。

［実施例］ 第１図には本発明に係る移動体の走行制御方式を適用す
る走行制御システムの一実施例が示されている。

差動機構６を有する走行駆動用車輪としての後輪５ａ、
５ｂの各々の回転数を検出するためのエンコーダ２０ａ
、２Ｑｂからの検出信号（パルス）は、パルスカウンタ
２４ａ、２４ｂによって計数され、コントローラ２５内
の■／○インタフェース回路を介してコンピュータ２２
に入力される。

コンピュータ２２は、エンコーダ２０ａ、２０ｂにより
検出された左右の車輪の回転数の平均値をとって走行距
離を知るとともに、回転数の差より方位すなわち車両の
走行方向を知るようにされている。

また、コンピュータ２２は、エンコーダ２０ａ。

２０ｂからの信号によって自己の位置を認識しながらＩ
Ｃカセットにような記憶装置２６から内部の主メモリに
読み込まれたコース情報に従って、後輪の回転駆動手段
としての走行駆動モータ７や旋回駆動手段としての操舵
用モータ１１を制御して、所定コースに沿って車両を走
行させるようになっている。

さらに、コンピュータ２２は自動制御によって走行する
車両の位置をチエツクするため、レーザ投受光器２３ａ
、２３ｂを制御するようにされている。

この発明は、予め人間によって上記のようなシステムを
有する車両を運転して所望のコースに沿って走らせ、エ
ンコーダの検出信号から逐次車両の変位（走行距離）や
方位の変化量等のデータを収集する。そして、走行後に
収集したデータを用いてコンピュータにより、走行コー
スの作成を行ない、それに基づいてその後コンピュータ
による自動操縦を実行するものである。

そこで、ティーチングによる走行前にコンピュータ２２
にデータ収集指令を与えたり、走行後に収集データを用
いたコース作成指令や走行禁止区域等のコース情報を入
力したりするため、キーボードのような入力操作装置２
７も設けられている。

第２図には上記走行制御システムによる制御を実行でき
るようにした無人移動体の一実施例が示されている。こ
の実施例の無人移動体（以下、車両と称する）は、特に
限定されるものではないが、前輪−つ後輪二つの三輪構
成にされている。

符号１で示されているのは、車体フレームで、例えば鋼
管を用いたバイブフレームで構成されており、この車体
フレーム１の後端には上方に向かって逆り字状をなす上
部フレーム１ａが結合されている。

上記３つの車輪のうち前輪２は、車体フレーム１の前端
に設けられたフレーム・ヘッドパイプ３によって回転自
在に支承された操舵軸４の下端に取り付けられている。

また、後輪５ａ、５ｂは差動機構６を介して、車体フレ
ーム１の後部に搭載された走行駆動モータ７によって回
転されるようになっており、モータ７の回転は歯車減速
装置８ａ、チェーン８ｂを介して減速されて差動機構６
に伝えられる。

上記車体フレーム１の後端には、人間が搭乗可能なステ
ップ９が固定されている。−方、車体フレーム１の前端
には、ホルダ１０によって操舵軸４を旋回駆動する操舵
用モータ１１が取り付けられており、この操舵用モータ
１１は切換え機構を有する減速機１２を介して、上記操
舵軸４の上端に接続されている。そして、減速機１２の
ハウジングには、リンク１３を介してハンドル軸１４が
連結されており、減速機１２に設けられた切換え機構を
操作することにより、操舵用モータ１１の回転又はハン
ドル軸１４の回転のいずれか一方を操舵軸４に伝達でき
るようになっている。しかも、モータ１１の回転を操舵
軸４に伝えるときは減速機１２を作動させて減速して伝
え、ハンドル軸１４の回転を操舵軸４に伝えるときは１
：１のまま伝えるようにされている。

ハンドル軸１４は、車体フレーム１に設けられた支承部
１５ａ及び上部フレーム１ａに固定された支承部１５ｂ
にて回転自在に支承されている。

そして、ハンドル＠１４の上端にはハンドル１４ａが固
着されている。

この実施例では、差動機構６を有する左右の後輪５ａ、
５ｂの各々の回転数を別々に検出するため、一対のロー
タリ・エンコーダ２０ａ、２０ｂが取り付けられており
、各後輪５ａ、５ｂの回転がチェーン等を介してエンコ
ーダに伝達されるようになっている。また、車両の底部
、車体フレーム１のほぼ中央には、上記走行駆動モータ
７や操舵用モータ１１等の電源部としてのバッテリ２１
が、そして車両の中央、ハンドル１４ａの下方には上記
エンコーダ２０ａ、２０ｂによって検出された左右の後
輪５ａ、５ｂの回転数から走行距離や方位を演算して常
時自己の位置を認識しながら、予め設定されたコース情
報に従って走行駆動モータ７や操舵用モータ１１を制御
するコンピュータ・ボックス１６が搭載されている。

さらに、この実施例では、ハンドル１４ａよりも前方へ
突出するように形成された上部フレーム１ａの前端部に
、一対の位置チエツク用のレーザ投受光器２３ａ、２３
ｂと、補助レーザ投受光器２３ｃが搭載されている。こ
れらのレーザ投受光器２３　ａ　−２３ｃのうち、２３
ａと２３ｂは各々の車両の中心線と直交する方向、すな
わち車両の真横に向かってレーザビームを発射し、かつ
上下にスキャンさせるようになっている。また、補助レ
ーザ投受光器２３ｃは、車両の一方の側（例えば左側）
にのみ設けられており、車両の斜め前方へ向けてレーザ
ビームを発射し、かつ上下にスキャンさせるようになっ
ている。

レーザ投受器２３ａ〜２３ｃから発射されたレーザビー
ムは、第３図に示すように車両の走行コースＲＣの両側
に沿って適当な間隔をおいて配設されるコーナキューブ
と呼ばれる反射装置ＲＦｉによって反射される。コーナ
キューブＲＦは、２つを一組として互いに対向するよう
に配設することにより、チエツクポイントＬＣｉを構成
するようになっている。このコーナキューブは入射した
光を入射方向と同じ方向に反射する特性を有しているた
め、反射されたレーザビームは、これを発射したレーザ
投光器２３ａ〜２３ｃに到達して検出される。これによ
って、車両は自己の位置をチエツクすることができる。

しかも、車両の一方の側（実施例では左側）には真横向
きと斜め前向きの２つのレーザ投受光器が設けられてい
るため、−種の三角測定量法によってコース左側のコー
ナキューブからの距離をも知ることができるようになっ
ている。

なお、第１図に示されている走行制御シテスムを構成す
る記憶装置２６は、第２図の車両におけるコンピュータ
・ボックス１６内にコンピュータ２２とともに搭載され
ているとともに、入力操作装置２７は、上部フレーム１
ａ上のハンドル後方位置に取り付けられている。また、
コントローラ２５は、入力操作装置２７の下方、差動機
構６の上方位置に固定されたコントロールボックス１８
内に搭載されている。入力操作装置２７の下部に取り付
けられているのは、電源投入用のメインスイッチをオン
、オフするためのキー１９である。

次に、上記のごとく構成された無人移動体による走行コ
ース設定方法の一例を、第３図を用いて具体的に説明す
る。

第３図において、実線ＡとＢで挟まれた区域が走行コー
スＲＣであり、走行コースＲＣに沿って符号５ＴＡＲＴ
で示すのは、車両のスタート位置、符号ＬＣＩ〜ＬＣ９
で示すのはコースの途中に設けられたチエツポイントで
、各チエツクポイントＬＣＩ〜ＬＣ９にはコースの両側
に記号Δで示す位置にそれぞれコーナキューブが配設さ
れている。また、符号Ｓｔ、１〜Ｓｔ、６で示すのは、
車両の一時的な停止位置である。

コース設定に際しては、前述したように、先ずデータの
収集を行なう。データ収集は、スタート位ｆｉｓＴＡＲ
Ｔに車両を移動して、ここで入力操作装置２７を用いて
コンピュータ２２にデータ収集開始指令を与える。それ
から、オペレータがステップ９上に搭乗してハンドル１
４ａを握って車両を発進させる。すると、コンピュータ
２２はエンコーダ２０ａ、２０ｂからの信号に基づいて
、逐次走行距離及び方位を計算してそれを主メモリもし
くは記憶装置２６に格納していく。そして、チエツクポ
イントＬＣｉではコーナキューブを利用して車両の位置
の確認を行なうか、または逆にコーナキューブの位置の
確認を行ない、その位置情報も記憶する。また、各停止
位置Ｓｔ、ｉに来るとオペレータが車両を停止させるか
、入力操作装置２７を使って停止という指令を入力する
。すると、コンピュータ２２はこの停止という情報を位
置もしくは走行距離の情報と関連して記憶する。

このようにして、オペレータがハンドルを操作しながら
第３図の太線Ｃに沿って走行し、スタート地点５ＴＡＲ
Ｔに戻ったところで、車両を停止させ、入力操作装置２
７よりコンピュータ２２に対してデータ収集終了命令を
与える。そして、次にコース作成指令をコンピュータ２
２に与えると。

コンピュータ２２は記憶装置２６に記憶された収集デー
タを読み出して、操舵位置とそこでの操舵角（操舵用モ
ータによる操舵軸の回転角度）等を演算によって求め、
走行コースを作成する。また、このとき、入力操作装置
２７を使って走行禁止区域（第３図における実線Ａ、Ｂ
の外側等）の設定を行なうことができる。

ただし、走行コースの作成はコンピュータ２２でエンコ
ーダ等からのデータを収集しながら、走行中にリアルタ
イムで行なうようにしてもよい。

あるいは、車両に搭載されたコンピュータ２２は走行中
のデータ収集のみ行ない、走行終了後、データを格納し
た記憶装置２６から記憶媒体を取り外して他の高性能コ
ンピュータに入力して走行コースを作成するようにして
もよい。

上記のようにして作成された走行コース情報を再び記憶
装置２６に格納し、コンピュータ２２に自動（無人）走
行指令を与えてやると、コンピュータ２２はエンコーダ
２０ａ、２０ｂからの信号により自己の位置を認識しな
がら、作成されたコースに沿って走行するように走行駆
動モータ７や操舵用モータ１１の駆動制御を行なう。ま
た、チニックポイントＬＣｉに到達すると、コーナキュ
ーブからの反射光を検出して予めティーチングにより採
取したコーナキューブに関する位置情報と比較し、自己
の位置のずれの修正を行なうようにする。ただし、コー
ナキューブを利用した位置の修正については、ティーチ
ングにより採取した位置情報の代わりに、予め入力操作
装置２７等によりコーナキューブの位置を与えておいて
、これを基準にして実際の走行の際に各チエツクポイン
トで位置ずれの修正を行なうようにしてもよい。

また、予め採取したデータに基づいて走行コースを作成
しておく代わりに、記憶装置２６に記憶されている収集
データを走行中に読み出しながら、これに基づいてコー
スを作成しながら走行制御を行なうように構成すること
も可能である。

［効果］ 以上説明したごとくこの発明は、自動操縦と有人操縦が
可能な移動体を構成し、差動機構を有する一対の卓論を
設け、その車輪の各々に対応して回転数を検出する手段
を設けると共に、有人操縦でこの回転数検出手段からの
検出信号に基づいて少なくとも走行距離と方位（走行方
向）及び停止という情報をティーチング方式で採取して
記憶させ、これらの情報に基づいて走行コースを設定し
て無人で移動体を走行させるようにしたので、車両を無
人で走行させようとする実際のコースを有人操縦で走ら
せてコース情報を採取することにより、前もって精密な
地図情報を得ることなく走行コースの設定に必要な情報
を容易に得ることができるという作用により、比較的複
雑な地形を有する空間内において無人移動体を走行させ
る場合に、前もって精密な地図情報を作成することなく
円滑に走行させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る移動体の走行制御方式を適用す
る走行制御システムの一実施例を示すブロック構成図、 第２図は、上記走行制御システムによる制御を実行でき
るようにした無人移動体の一実施例を示す側面図、 第３図は、本発明に係る走行制御方式により走行制御さ
れる移動体の走行コースの一例を示す説明図である。 １・・・・車体フレーム、２・・・・前軸、５ａ、５ｂ
・・・・走行駆動用車輪（後輪）、４・・・・操舵軸、
６・・・・差動機構、７・・・・回転駆動手段（走行駆
動モータ）、１１・・・・旋回駆動手段（操舵用モータ
）、２０ａ、２０ｂ・・・・回転検出手段（エンコーダ
）、２２・・・・制御装置（コンピュータ）、２６・・
・・記憶装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）差動機構を有する一対の走行駆動用車輪及びその
   回転駆動手段と、操舵軸に結合された車輪及びその旋回
   駆動手段と、上記回転駆動手段及び旋回駆動手段の駆動
   制御を行なう制御装置とを備えた移動体であって、上記
   操舵軸にはハンドル軸及び上記旋回駆動手段の駆動軸を
   連結させると共に、上記一対の走行駆動用車輪の各々に
   対応して回転検出手段をそれぞれ設け、有人操縦状態で
   のこれらの検出手段からの信号に基づいて少なくとも走
   行距離と方位及び停止の情報を採取して記憶手段に保持
   させ、これらの情報に基づいて走行コースを設定し、上
   記制御手段によって回転駆動手段及び旋回駆動手段を制
   御して上記設定コースに沿って走行させるようにしたこ
   とを特徴とする移動体の走行制御方式。