JPS62293320A - 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】 ３、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
走式ロボットに関し、更に訂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−１・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。

し従来技術］ 例えば、コンクリ−１・床面仕上げは、現在モノシリツ
ク工法が主流どなっているが、このＴ法ではコンクリ−
１〜が同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
人例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、床而清掃ロボッ］−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制御の原理は、第７図に示すよう
になっている。ずなわら走行台車１がｔ＝０時に原点Ｐ
位置にあったものが、１：　＝　ｉ−４〜ｉ時の間にΔ
Ｑｉだけ進行方向φｉに操向して移動してｔ＝ｎ時に８
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。

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］ ところで、実際の現場においては柱、壁部分の差し込み
鉄筋などが複雑に配置されていることが多く、これらを
回避するためにはそれらの位置情報を入力することが必
要であって、これは手間がかかって面倒である。

Ｕ発明の目的１ したがって本発明の目的は、簡単な作業範囲の情報の入
力によって複雑な形状の現場を施工することのできる自
走式ロボットを提供することにある。

［目的を達成するだめの手段］ 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１図に
示す作業エリアＳにおいて、自走ロボッ］・１が図示の
ようにジグザグの走行経路ＲＯを操向して作業する場合
、あらかじめ入力された横幅Ｗ、＊行りの値により規定
された作業エリアＳ内で半円弧状の検知体を有するバン
パーセンサにで障害物Ｊを検知したとする。

そこでロボット１は障害物を回避するわｃノであるが、
ジグザグ走行であるので次に旋回する方向は決まってい
るので、バンパーセンサにの検知体を左側部と右側部と
に分け、次のようなケースに分類して処理を行う。

（ケース１）　右側部で検知し、次に右に９０度曲る予
定のときは、障害物をかわせるように大きくバックし１
＝のち、右旋回する。

（ケース２）　左側部で検知し、次に左に９０度曲る予
定のときは、障害物をかわせるように人きくバックした
のち、左旋回する。

（ケース３）　右側部で検知し次に左に９０麿曲る予定
のときは、その場で左旋回する。

（ケース４）　左側部で検知し、次に右に９０度曲る予
定のときは、その場で右旋回する。

［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制
御装置を備え、前記複数個のセンサーは、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、円弧状の検知体を右し障古
物を検知した感知体の領域により走行台車と障害物の相
対位置を検出するバンパーセンサーとからなり、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、走行範囲の横幅と奥行とを入力してそ
の範囲内を走行する制御プログラムと、前記バンパーセ
ン１ノからの入力信号により障害物を回避する制御プロ
グラムとを備えている。

［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、あらかじめ走行範囲の横幅と
奥行とを入力しておいて、バンパーセンサが障害物を検
知したときは障害物を回避して支持走行路に沿ってロボ
ッ］・を自走させることができる。したがって、簡単な
走行範囲の情報の入力によって複雑な形状の現場を施工
することができて便利である。

［好ましい実施の態様］ 本発明の実施に際し、方向センサはジャイロコンパスあ
るいは方位磁石を用い、走行距離セン１ノには回転数か
ら走行距離を算出づるメジャリングローラを用いるのが
好ましい。

本発明の実施に際し、バンパーセンサーは走行台車の前
部に走行台車の中心線に対して対称的に半円弧状の感知
体を設け、その感知体を複数個の感知部に分割するのが
好ましい。

［実施例］ 以下図面を参照して本発明の詳細な説明づ−る。

第２図において、走行台車１はノ「右の走行輪２．３を
備え、後部にはコンクリ−１〜床面用フィニッシャ、芝
刈り機、床面清掃機等の伯業ツールＴが連結されている
。

走行台車１には、マイクロコンピータで構成された演算
制御装置１０が搭載されているが、この装置１０は後述
するように、各種のセンサーからの信号と指定走行経過
に関するデータとを演算し、図示されないモータとモー
タの駆動装賄からなる自走速度と自走方向を制御する走
行輪制御装置１１．１１に制御信号を出力するようにな
っている。

ブラ向センザ１２はジャイロコンパスあるいは方位磁石
からなり、走行台車１の方向１−なりちジャイロ角を検
知し、演算制御装置１０に検知信号を出力づるようにな
っている。走行距離センサ１３はメジャリングローラの
回転数から走行距離を検出し、演算制御装置１０に検出
信号を出力するようになっている。

走行台車１の前部には、詳細を第２図に示すようなバン
パーセンサ１４が設けられている。このバンパーセンサ
１４は走行台車１の中心線に対して対称的な半円弧状の
検知体１４ａを備え、検知体１４ａは支持バー１４ｂに
より走行台車１に取付（プられている。

この検知体１４ａの中心は走行側ｍ　ｔフサ１３の略中
心に位置し、直径は走行台車１より幅の広い作業ツール
Ｔの幅より大きく形成されている。

検知体１４ａには、半円弧を５分割した検知部■ないし
Ｖが設けられ、図示の例では検知部■の中心角は６０度
、他の検知部の中心角はそれぞれ３０度に形成されてい
る。したがって、検知体１４ａの半径をｒとした場合、
検知部■の頂点と検知部■または■の前端および後端と
の走行台車中心線方向の距離は、それぞれ０．１３ｒ、
０．５ｒとなっている。

演算制御装置１０は、方向センサ１２と走行距離センサ
１３からの入力信号を演静し走行台車１の累計的な位置
を算出するプログラムと、走行範囲の横幅Ｗと奥行Ｄ（
第１図）を人力してその範囲内を走行する制御プログラ
ムと、バンパーセンサ１４からの入力信号により障害物
を回避する制御プログラムを備えていて、それらの機能
は第５図に示すようになっている。その障害物を回避す
る制御プログラムのバンパーセンサ゛１／Ｉが障害物を
検知した後の動作を第３図Ｊ３よび第４図について説明
する。

（正面検知Ａ）　検知部■が障害物Ｋを検知した場合は
（△−１）、後述する（　＋３−２　）のバラり量をα
としたとき、 少量α＋０．１３だけバラフシて（Ａ〜２）、９０度旋
回する（Ａ−３）。

（半旋回方向検知Ｂ〉　次に右に９０度旋回づる場合に
、検知部■あるい■が検知した場合（Ｂ−１）、少量α
だ（ツバツクして（Ｂ−２）、右旋回する（Ｂ−３）。

次に９０度旋転旋回する場合に、検知部■またはＶが検
知した場合ら少量αだけバックして旋回する。

（旋回方向検知Ｃ）　次に右に９０度旋回する場合に、
検知部■またはＶが検知した場合は、（Ｃ−１）、大量
α＋βすなわち検知部ＩＶが検知した場合はα−１−０
，５、検知部Ｖが検知した場合はα十γだツバツクして
（Ｃ−２）、右旋回した後（Ｃ−３）、障害物にの横を
通過しく　Ｃ−４）、または更に９０度右旋回する（Ｃ
−５＞。次に左に９０度旋回する場合に、検知部■が検
知した場合は、同様にα→−０，５ｒ、検知部■が検知
した場合はα＋ｒだ１ツバツクして左旋回Ｊる。

第５図に示す機能を満たす制御手順（ま、第６図のフロ
ーチャートに示されているので、第５図および第６図を
参照して本実施例の作動を次に説明する。

第６図において、先ず、施］−１法の横幅Ｗと奥行りと
を入力する（ステップ８１）。次いで、終点かどうかを
判断しくステップＳ２）、終点でないときは、走行台車
１が旋回点にあるかどうかを判断しくステップＳ３）、
旋回点であるときは旋回して（ステップ８１０）、ステ
ップＳ２に戻る。

旋回点でないときは、バンパーセンサ１４に障害物が当
っているかどうかを判断しくステップ８４）当っていな
いときは、走行距ＩＩＩＩＩｔ？ン′ｖ１３からの走行
距離信号を入力しくステップＳ５）、方向センサ１２か
らの走行方向信号を入力する（ステップ８６）。次いで
、方向信号と走行距離信号とにより走行台車１の走行距
離を直交座標に変換しくステップＳ１）、目標位向と比
較して（ステップＳ８）、走行台車１の走行方向と速度
を制御しくステップ９）、ステップＳ２に戻る。そして
、終点に至ったら（ステップＳ２がＹＥＳの場合）、制
御を終る。

ステップＳ４でＹＥＳの場合、すなわちバンパーセン勺
１４に障害物が当っている場合は、バンパーセンサ１４
の右側の検知部■またはＶに当っているがどうかを判断
しくステップ５１１）　、ＹＦＳの場合は、次に右旋回
するかどうかを判断する（ステップ５１２）。右旋回す
る場合は、大きくバック、すなわち検知部■に当ってい
るときは、α十０．５γ、検知部Ｖに当っているときは
、α＋γだけバックしくステップ５１３）、右に旋回し
て（ステップ８１４）、ステップＳ２に戻る。ステップ
Ｓ１２でＮＯの場合、すなわち次に左旋回するときは、
小さくバック、すなわちαだげバックしくステップ５１
５）、左に旋回して（ステップ８１６）、ステップＳ２
に戻る。ステップ８１１でＮＯの場合は、バンパーセン
サ１４の左側の検知部Ｔまたは■にあたっているかどう
かを判断しくステップ８１７）　、ＹＥＳの場合は、次
に左旋回するかどうかを判断する（ステップ８１８）。

左旋回する場合は、大きくバック、すなわち検知部■に
当っているときは、α十０．５γ、検知部■に当ってい
るときは、α＋γだけバックしくステップ５１９）、左
に旋回して（ステップ５２０）、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ１２でＮＯの場合、すなわち次に右旋回する
ときは、小さくバック、すなわちαだけバックしくステ
ップ５２１）、右旋回して（ステップ５２２）、ステッ
プＳ２に戻る。

ステップ３１７がＮｏの場合、ずなわら中央の検知部■
に障害物が当っている場合は、次に右に旋回するかどう
かを判断しくステップ３２３）、右旋回する場合は、小
さくバック、ずなわちα十０゜１３γだけバックしくス
テップ８２４）、右旋回して（ステップ５２５）、ステ
ップＳ２に戻り、左旋回する場合は、同様に小さくα→
−０，１３ｒだけバックしくステップ８２６）、左旋回
して（ステップ５２７）、ステップＳ２に戻る。

［まとめ］ 以上説明したように、本発明によれば、あらかじめ走行
範囲の横幅と奥行とを演算制御装置に入力しておいて、
バンパーセンサが障害物を検知したときは、障害物を回
避して指示走行路に沿ってロボッ１〜を自走させ、した
がって、簡単な走行範囲の情報の入力によって複雑な形
状の現場を施工することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に適用されるアルゴリズムを説明するた
めの模式図、第２図は本発明を実施した自走式ロボット
の１実施例を示す平面図、第３図はバンパーセンサの詳
細を示す平面図、第４図はバンパーセンサが障害物を検
知した後の動作を説明する図面、第５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６図は制御手
順を示すフローチャート図、第７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模式図である。 １・・・走行台車　　１０・・・演算制御装置１１・・
・走行輪制御装Ｈ１２・・・方向センサ　　１３・・・
走行距離センサ　　１４・・・バンパーセンサ　　１４
ａ・・・検知体重ないしＶ・・・検知部 口 妹 一一一暑■丑　−＋ 第４図 Ａ正面検知 Ｂ反旋回方向検知 Ｂ−＋検知　　　　　Ｂ−２バツク（小）ｃ−７検知　
　　　　Ｃ−２バンク（犬）Ｃ−４通過　　　　　Ｃ−
５旋回 Ａ−３旋回 ◇

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、円弧状の検知体を有し障害物を検知した感知体
   の領域により走行台車と障害物の相対位置を検出するバ
   ンパーセンサーとからなり、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、走
   行範囲の横幅と奥行とを入力してその範囲内を走行する
   制御プログラムと、前記バンパーセンサからの入力信号
   により障害物を回避する制御プログラムとを備えている
   ことを特徴とする自走式ロボット。