JPH02263213A - 移動車の走行制御装置 - 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） 本発明は無人走行が行なわれる移動車の走行制御装置に
関するものである。

（従来技術） 最近では、工場等積々の分野において、無人走行される
移動車が利用されることが多くなっている。すなわち、
移動車に装備する作業機器類を適宜選択することによっ
て、搬送や清掃等の作業が移動車によって行なわれる。

このような移動車は１通常、駆動輪とキャスタ式の補助
輪とを備えて、あらかじめ設定される所定の走行軌跡に
沿って移動するように駆動輪の駆動制御が行なわれる（
特開昭５９−１２８６１０号公報参照）。この場合、走
行軌跡としては、あらかじめ誘導線を路面に設置するこ
とにより構成することもできるが、移動車に塔載したカ
メラ等を利用して外部環境を認識しつつ現在の状況に応
じた最適な走行軌跡を自ら判断（作成）することもでき
る。

上述したような移動車は、駆動輪の駆動制御の簡単化等
のため、通常、その走行は直線的に行なわれかつ方向転
換はスピンターン（その場回転）によって行なわれる。

換言すれば、走行軌跡というものが、複数の直線を結ん
だものとして形成されるのが一般的である。より具体的
に説明すると、第９図に示すように、出発位置Ｘから次
の目標位置Ｙまで直線の走行軌跡Ｓ１とされ、この位置
Ｙから次の目標位置Ｚまでが直線の走行軌跡Ｓ２とされ
る。そして、位置Ｙにおいて、走行軌跡Ｓｌから８２へ
と方向がθだけ変更されるが、このとき位置Ｙにおいて
角度θ分だけスピンターンされる。このため１位置Ｙで
は移動車は一旦停車されてスピンターンを行なった後、
位置Ｚへ向けて発進されることになる。勿論、第９図は
走行軌跡として極めて簡単なものを示ゝしたが、実際に
はスピンターンが行なわれる箇所は多数あり、これにと
もなって移動車の発進回数が極めて多いものとなる。

（発明が解決しようとする問題点） 前述した移動車において発進する際、補助輪の向きが移
動車の発進方向と異なることが応々にして生じる。すな
わち、第９図において、位置Ｙで停車した直後は、移動
車の向きと補助輪の向きとが一致している。この状態か
ら、位２Ｚへ向かうべく移動車が角度θだけスピンター
ンされると、補助輪の向きは、位置Ｚへ向かう方向に対
してずれた方向となる。極端な場合は、角度θが９０度
であると、補助輪の向きは移動車の発進方向と９０度ず
れた角度、換言すれば補助輪の車軸方向が移動車の発進
方向となってしまう。このずれのため、発進を行なうと
、第９図破線で示す軌跡ＳＥのように、所定の走行軌跡
Ｓ２からずれた動きとなってしまい、最終目標位置へ到
達できな（なる等の問題を生じる。つまり、上記ずれは
、走行方向と走行距離（駆動輪の回転数で距離測定の場
合）とに誤差を与える原因となる。

第１Ｏ図には、補助輪の向きが発進方向と９０度ずれた
場合を示しである。なお、第１０図では、左右一対の駆
動輪をＤＷＬ、ＤＷＲで示し、前後一対の補助輪をＳＷ
Ｆ、ＳＷＲで示し１発進方向をＳで示しである。この状
態から移動車が発進した場合、補助輪の動きは、矢印Ｂ
およびＣで示すようになり、この結果移動車の重心の軌
跡は矢印Ｂで示すように所定の発進方向Ｓとずれてしま
うことになる。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、
移動車の発進時における補助輪の向きと移動車の発進方
向とのずれの問題を解消して、移動車を所定の走行軌跡
に沿って正確にあるいは殆ど誤差な（走行させることが
できるようにした移動車の走行制御装置を提供すること
を目的とする。

（発明の構成、作用） 前述の目的を達成するため、本発明にあっては、その第
１の構成として次のようにしである。

すなわち、 駆動輪と上下方向に伸びるキャスタ軸を中心として回動
自在とされたキャスタ式の補助輪とを備え、あらかじめ
設定される所定の走行軌跡に沿って移動するように前記
駆動輪の駆動が制御される移動車において、 前記補助輪を前記キャスタ軸回りに回動させるための駆
動手段と、 移動車の発進時に、前記駆動手段を制御して。

前記補助輪の向きを移動車の発進方向と一致させる制御
手段と、 を備えた構成としである。

このような構成とすることにより、移動車の発進時には
、補助輪の向きが移動車の発進方向と必ず一致されるた
め、所定走行軌跡通り正確に移動車を走行させることが
できる。

前述の目的を達成するため、本発明にあっては、その第
２の構成として次のようにしである。

すなわち、 駆動輪と上下方向に伸びるキャスタ軸を中心として回動
自在とされたキャスタ式の補助輪とを備＾、あらかじめ
設定される所定の走行軌跡に沿って移動するように前記
駆動輪の駆動が制御される移動車において。

移動車の発進時に、移動車の発進方向と補助輪の向きと
のずれ角を検出するずれ角検出手段と、 前記ずれ角検出手段により検出されるずれ角に基づいて
前記所定の走行軌跡に対してずれるであろう移動車の動
きを予測して、この予測結果に基づいて左右駆動輪の駆
動制御を修正する修正手段と、 を備えた構成としである。

このような構成とすることにより、見込み制御的に駆動
輪の駆動制御が補正されて、所定の走行軌跡通りに移動
車を走行させることができる。

前述の目的を達成するため、本発明にあっては、その第
３の構成として次のようにしである。

すなわち、 駆動輪と上下方向に伸びるキャスタ軸を中心として回動
自在とされたキャスタ式の補助輪とを備え、あらかじめ
設定される所定の走行軌跡に沿って移動するように前記
駆動輪の駆動が制御される移動車において。

移動車の前記所定の走行軌跡に対するずれを検出するず
れ検出手段と、 前記ずれ検出手段によりずれが検出されたとき、前記所
定の走行軌跡に復帰するように駆動輪の駆動制御を修正
する修正手段と、 を備えた構成としである。

このような構成とすることにより、移動車が所定の走行
軌跡からずれたときは、このずれがフィードバック制御
的に補正されて、移動車を所定の走行軌跡に沿って走行
させることができる。

（発明の効果） このように、本発明によれば、補助輪の向きと発進方向
とのずれという問題を解消して、移動車を所定の走行軌
跡に沿って走行させることができる。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明する
。

第１図〜第５図は本発明の第１実施例を示すものである
。先ず、第１図、第２図において、１は移動車で、その
基板２の下面には、左右一対の駆動輪３Ｒと３Ｌ、およ
び前後一対の補助輪４Ｆ、４Ｒを有する。各駆動輪３Ｒ
１３Ｌは、モータ５Ｒあるいは５Ｌによって個々独立し
て回転駆動される。補助輪４Ｆ、４Ｒはそれぞれキャス
タ式とされている。すなわち、第３図に示すように、補
助輪４Ｆ、４Ｒを保持するブラケット６が、ベアリング
７を介して基板２に、上下方向に伸びる軸線すなわちキ
ャスタ軸βを中心にして回動自在に取付けられている。

これにより補助輪４Ｆ、４Ｒは、上記キャスタ軸２を中
心にして、自由に回動されることになる。

なお、以下の説明で左右駆動輪３Ｒと３Ｌとを区別する
必要のないときは駆動輪を符号３で代表して示し、同様
に前後の補助輪４Ｆと４Ｒとを区別する必要のないとき
は補助輪を符号４で代表して示す。

第３図に示すように、上記各ブラケット６には、キャス
タ軸βを中心とするベベルギア１１が固定され、このベ
ベルギア１１には、モータ１２により回転駆動されるギ
ア１３が噛合されている。モータ１２は、制御ユニット
Ｕによって制御されるもので、常時は遊転し得るように
されて各補助輪４のキャスタ軸２回りの自由な回転を許
容し、発進時に後述するように作動されて各補助輪４の
向きが所定の向きとなるように駆動される。

基ｉｆの下面４隅には、それぞれ電動式のジヤツキ２１
が設けられている（第１図では図示路）。このジヤツキ
２１は、第４図に示すように、基板ｌの下面に固定され
て下方に伸びる外筒２２と、外筒２２内に摺動自在に嵌
挿された支持脚２３とを有する。第５図にも示すように
、外筒２２には上下方向に伸びる開口２２ａが形成され
る一方、支持脚２３外面には上下方向に伸びるラック２
３ａが形成されている。このラック２３ａにはギア２４
が噛合され、このギア２４は、シャフト２５、ウオーム
ホイール２６、ウオーム２７を介してモータ２８により
駆動される。なお、シャフト２５は図示を略すブラケッ
トによって基板２に保持されている。上記のように構成
されたジヤツキ２Ｍのモータ２８）も制御ユニットＵに
よって制御されるもので、常時は支持脚２３が各車輪３
，４よりも高い位置にあり１発進時にはモータ２８が作
動されて支持脚２３が低い位置となって、各車輪３．４
が走行路面Ｆから浮上される。

移動車ｌの走行軌跡は、例えば既に述べた第９図に示す
ように設定される。制御の簡単化等のため、この走行軌
跡を路面に設置した誘導線として構成して、この誘導線
の誘導にしたがって制御ユニットＵが駆動輪３の駆動を
制御するものとし得る。この他、あらかじめ所定の走行
軌跡を、例えば走行距離と方向とをパラメータとして制
御ユニットＵに記憶させておき、実際の走行距離を測定
するセンサとジャイロ等の方向センサからの出力に基づ
いて制御ユニットＵが駆動輪３の駆動を制御することに
より、移動車１を上記記憶された走行軌跡に沿うように
制御することもできる。この他、カメラ等の視覚センサ
を利用しつつ、外部の環境に応じて制御ユニットＵがそ
の場に応じた最適な走行軌跡をみずから作成して、この
作成された走行軌跡に沿って走行するように駆動輪３を
制御することもできる。

制御ユニットＵは、基本的には、上述したように、所定
の走行軌跡に沿って移動車が走行されるように駆動輪３
（のモータ５）を制御する。これに加えて、制御ユニッ
トＵは、例えば第９図の位置Ｙからの発進時にあらかじ
め、すなわち位置Ｚへ向かうためのスピンターンが完了
された後、次のような制御を行なう。先ず、ジヤツキ２
１を作動させて、各車輪３．４を路面Ｆから浮上させる
。次いで、補助輪４の向（方向が発進方向と一致するよ
うにモータ１２の駆動制御を行なう。この後、ジヤツキ
２１を元の位置に戻して、再び各車輪３，４を路面Ｆに
接地させる。以上の完了後に、次の目標位置Ｚへ向けて
の発進が行なわれる。

なお、移動車ｌ　（基板２）の方向を検出するジャイロ
等の方向センサと補助輪４のキャスタ軸２回りの回動角
度とを検出するセンサとを設けて、この両センサの出力
を比較しつつモータ１２の駆動制御をフィードバック制
御してもよい。

１１叉鳳舅 第６図は本発明の第２実施例を示すものである。本実施
例は、特許請求の範囲第２項に対応したもので、制御ユ
ニットＵによる制御内容を第６図に示すフローチャート
として示しである。

本実施例では、移動車ｌの発進時の補助輪４の向きすな
わち基板２に対する相対角度に基づいて、移動車１が所
定の走行軌跡例えば第９図の８２に対して実際の発進方
向がどの程度ずれるか、およびどの程度の走行距離の誤
差を生じるかを予測して、この予測の結果に基づいて、
移動車ｌが所定の走行軌跡に沿って走行されるように左
右駆動輪３の駆動制御が修正される。この場合、上記発
進方向のずれの予測と走行距離のずれの予測をより正確
に行なうため、発進速度や路面の摩擦係数等を勘案して
あらかじめデータ化しておくとよい。

発進方向のずれを吸収するため、実際の発進方向が、所
定の走行軌跡にしたがう方向に対してあらかじめ見込み
的に修正される。換言すれば、あらかじめ本来の方向に
対してずれて発進させることにより、実際の発進方向が
本来の発進方向と一致される。また走行距離のずれにつ
いては、例えば駆動輪３の回転数に基づいて実際の走行
距離を測定する場合に、駆動輪３の制御上用いる移動車
１の走行距離として、上記ずれを見込んだ分だけ補正さ
れる（制御上は、実際測定したあるいは演算した走行距
離よりも少ない走行距離として補正される）。

以上のことを前提として、第６図のＰ２１において発進
時、例えば第９図の位置Ｙから次の目標位置Ｚへ向けて
の発進時であることが確認されると、Ｐ２２に移行され
る。Ｐ、２２では、発進時の速度（これはあらかじめ設
定されている）と、補助輪４の初期角度すなわち発進時
における移動車１の基板２対するキャスタ軸ａ回りの角
度が算出される。なお、この初期角度は、左右駆動輪３
のいままでの回転数等から演算によって求められるが、
別途センサを用いてもよい。

この後Ｐ２３において、上記Ｐ２２で算出されたデータ
に基づいて、所定の走行軌跡（例えば位置Ｙからの発進
であれば走行軌跡Ｓ２）に対してずれて発進されるであ
ろう角度と、移動車１が余計に走行されるであろう走行
距離が前述のように推定される。また合せて、この推定
結果に基づいて、左右駆動輪３の駆動制御が修正される
。すなわち、発進方向をずらせるために必要な左右駆動
輪３Ｒと３Ｌどの個々の回転速度とそのときの走行距離
とが、修正用データとして決定される。この後は、Ｐ２
３で決定されたデータに基づいて、発進およびその後の
位置Ｚへ向けての走行がなされる。

星」ｊＵｉ泗 第７図、第８図は本発明の第３実施例を示すものであり
、特許請求の範囲第３項に対応している。本実施例では
、所定の走行軌跡への復帰のだめ、所定の走行軌跡に対
する現在の移動車ｌのずれを検出して、このずれを無（
すように、左右駆動輪の駆動制御が修正される。より具
体的には。

処置の走行軌跡に対する現在の移動車１のずれというも
のを、位置（例えば第９図の位置Ｙからの距離）と、そ
のときの移動車１の向き（姿勢角）とをパラメータとし
て示される。そして、このパラメータを基に、所定の走
行軌跡に滑らかに復帰させるのに必要な左右駆動輪３の
駆動制御のためヒ の修正用データ、例えば左右駆動輪３Ｒと３　Ｌｈ’）
走行距離に対応した回転速度が個々に決定されて、この
決定されデータ通りに左右駆動輪３Ｒ１３Ｌの駆動制御
が行なわれる。

第８図には、左右駆動輪３Ｒ１３Ｌに個々独立して設け
た回転数センサ（距離センサ）５１Ｒ１５１Ｌからの出
力に基づいて、上述した移動車１の現在の位置とそのと
きの姿勢角を得るための回路例を示しである。なお、ジ
ャイロ等の方向センサを別途用いて姿勢角を得るように
してもよい。

以上のことを前提として、第７図のＰｌにおいて、左右
の駆動輪の回転速度すなわち上記センサ５１Ｒ１５１Ｌ
からの信号が入力される。Ｐ２では、左右駆動輪の速度
が一致したか否かが判別される。この判別は、つまると
ころ、発進後にはじめて移動車１の方向と補助輪４の向
きとが一致し宜 だ時点であることを確認すること一味する。したがって
、発進当初からＰ２の判別でＹＥＳのときは、補助輪４
の向きが発進方向と一致しているときとなる。

が上記Ｐ２の判別でＮｏときは、補助輪４の向きが発進
方向と異なるためにカーブを描きなが走行しているとき
である。このときは、所定の走行軌跡に復帰させるため
の準備を行なうべく、Ｐ３でのセンサ５１Ｒ１５１Ｌか
らのデータ入力と、これに基づ＜Ｐ４での移動車１の現
在の位置とその姿勢角が算出される。

Ｐ２の判別がＹＥＳになるとＰ５において、Ｐ４で算出
された位置と姿勢角が読出される。この後Ｐ６において
、所定の走行軌跡に復帰させるための復帰経路が、実現
可能な範囲のものとして算て、Ｐ８において所定の走行
軌跡に復帰したことを確認されるまで上記Ｐ７の制御が
続行される。

なお、Ｐ２の判別がＹＥＳになった時点を第９図α点で
示し、復帰経路をＳＣとして示しである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の第１実施例を示すもので、第
１図は移動車の一例を簡略化して示す側面図、第２図は
第１図の底面図、第３図は補助輪を回動駆動させるため
の機構部分を示す要部拡大側面図、第４図はジヤツキの
側面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線断面図である。 第６図は本発明の第２実施例を示すフローチャート。 第７図、第８図は本発明の第３実施例を示すもので、第
７図はその制御内容を示すフローチャート、第８図は移
動車の実際の走行距離と姿勢角とを算出するための回路
をブロック図的に示す図である。 第９図は所定の走行軌跡の一例とスピンターン後に移動
車が所定の走行軌跡からずれる様子を示す説明図。 第１０図は補助輪の向きと発進方向とが異なる状態で発
進したときに生じる補助輪の動きと移動車の動きとを示
す説明図。 Ｕ：制御ユニット ２：キャスタ軸 １：移動車 ２：基板 ３Ｒ１３Ｌ：駆動輪 ４Ｒ１４Ｌ：補助輪 ５Ｒ１５Ｌ：モータ（駆動輪用） １２：モータ（補助輪用） 第３図 第８図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）駆動輪と上下方向に伸びるキャスタ軸を中心とし
   て回動自在とされたキャスタ式の補助輪とを備え、あら
   かじめ設定される所定の走行軌跡に沿って移動するよう
   に前記駆動輪の駆動が制御される移動車において、 前記補助輪を前記キャスタ軸回りに回動させるための駆
   動手段と、 移動車の発進時に、前記駆動手段を制御して、前記補助
   輪の向きを移動車の発進方向と一致させる制御手段と、 を備えていることを特徴とする移動車の走行制御装置。
2. （２）駆動輪と上下方向に伸びるキャスタ軸を中心とし
   て回動自在とされたキャスタ式の補助輪とを備え、あら
   かじめ設定される所定の走行軌跡に沿って移動するよう
   に前記駆動輪の駆動が制御される移動車において、 移動車の発進時に、移動車の発進方向と補助輪の向きと
   のずれ角を検出するずれ角検出手段と、 前記ずれ角検出手段により検出されるずれ角に基づいて
   前記所定の走行軌跡に対してずれるであろう移動車の動
   きを予測して、この予測結果に基づいて左右駆動輪の駆
   動制御を修正する修正手段と、 を備えていることを特徴とする移動車の走行制御装置。
3. （３）駆動輪と上下方向に伸びるキャスタ軸を中心とし
   て回動自在とされたキャスタ式の補助輪とを備え、あら
   かじめ設定される所定の走行軌跡に沿って移動するよう
   に前記駆動輪の駆動が制御される移動車において、 移動車の前記所定の走行軌跡に対するずれを検出するず
   れ検出手段と、 前記ずれ検出手段によりずれが検出されたとき、前記所
   定の走行軌跡に復帰するように駆動輪の駆動制御を修正
   する修正手段と、 を備えていることを特徴とする移動車の走行制御装置。