JP2001005525A - 無人搬送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無人搬送車の高い停止精度を得ながら、安価
な構成で済ませる。 【解決手段】 無人搬送車１１の底部に、駆動モータ２
０により夫々駆動される２個の駆動輪１８、並びに、４
個のキャスター１９を備える走行機構１５を設ける。走
行路１３に敷設され無人搬送車１１を誘導するガイドラ
イン２２を、所定ピッチでＮ極，Ｓ極に交互に着磁され
た磁気テープから構成する。無人搬送車１１の底部に、
ガイドライン２２を検出する操舵用のガイドセンサ２３
を設けると共に、ガイドライン２２の磁極の検出（カウ
ント）を行なう磁気センサ２８を設ける。走行用コント
ローラは、ガイドセンサ２３の検出信号に基づき操舵を
行ないながら、エンコーダ２１の検出値と磁気センサ２
８の検出とに基づき、駆動モータ２０の速度制御を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行路にガイドラ
インを敷設し、走行機構を有する無人搬送車を、前記ガ
イドラインに沿って自律走行させながら作業を行なうよ
うにした無人搬送システムに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば自動車用部品の
生産ラインなどにおいては、無人搬送車（あるいは無人
搬送車上にロボットアームを搭載した移動ロボット）
を、走行路に沿って設けられた複数の設備間を自律走行
させながら、各種の作業を行なわせるシステムが採用さ
れてきている。ここで、図６に概略的に示すように、ほ
ぼ矩形箱状をなす無人搬送車１の底部には、例えば次の
ような走行機構が設けられる。

【０００３】即ち、無人搬送車１の底部には、中間部の
左右に位置して２個の駆動輪２が設けられると共に、ほ
ぼ四隅部に位置してキャスター３が設けられている。前
記各駆動輪２は、夫々図示しない駆動モータにより駆動
され、またその駆動モータの回転位置（回転速度）がエ
ンコーダにより検出されるようになっている。各駆動輪
２（駆動モータ）は、マイコンを主体とした走行制御装
置により、前記エンコーダの検出値に基づいてフィード
バック制御がなされるようになっている。

【０００４】そして、前記走行路には、例えば磁気テー
プからなるガイドライン４が無人搬送車１の進行方向に
延びて敷設されており、無人搬送車１のの底部の前後部
には、そのガイドライン４を検出するための磁気センサ
からなるガイドセンサ５が、該ガイドライン４の幅（例
えば５cm）に対して十分に広い検出幅を有するように設
けられている。これにて、前記走行制御装置は、ガイド
ライン４がガイドセンサ５の中心部を通るように操舵さ
せながら、走行機構（駆動モータ２）を制御し、もって
無人搬送車１は、ガイドライン４に沿って自律走行され
るようになっているのである。

【０００５】ところで、上記走行機構においては、駆動
輪２のスリップや空回り、駆動輪２の摩耗による径の変
動、蛇行等の事情により、エンコーダ値から、無人搬送
車１の位置（移動距離）や走行速度を必ずしも正確に検
出できない事情がある。そこで、無人搬送車１の停止精
度を高めるため、一般に、走行路のうち設備前の停止位
置に停止マーカ６を設ける一方、無人搬送車１の底部に
その停止マーカを検出するための複数個のマーカセンサ
７を設けることが行なわれている。

【０００６】これによれば、マーカセンサ７が停止マー
カ６を検出した状態で無人搬送車１を停止させることに
より、高い停止精度を得ることができるのである。ある
いは、移動ロボットにあっては、無人搬送車の停止後
に、ロボットアームに取付けられたＣＣＤカメラにより
設備側のマーカ（タグ）等を検出して、停止位置の補正
を行なうものもあった。

【０００７】しかしながら、上記構成では、無人搬送車
１の停止精度の向上を図るために、走行路や設備側に停
止マーカ６を設けたり、無人搬送車１側に複数個のマー
カセンサ７やＣＣＤカメラを設ける必要があり、高価な
システムとなる不具合がある。また、マーカセンサ７が
停止マーカ６を検出した時点ですぐ無人搬送車１を停止
させるために、停止位置付近に近付いたと予想されると
ころで無人搬送車１を低速で走行させたり、あるいは一
旦停止した後にその停止位置の補正を行なうといった必
要があり、時間のロスがあって作業効率が低下する問題
点もあった。尚、無人搬送車１は、その走行中におい
て、例えばオペレータにより強制的に、あるいは危険回
避の必要があって、走行路の途中で一旦停止された場合
には、自らの位置が判らなくなるという不都合もあっ
た。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、無人搬送車の高い停止精度を得ること
ができながらも、安価な構成で済ませることができる無
人搬送システムを提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の無人搬送システ
ムは、走行路に敷設されるガイドラインを、所定ピッチ
でＮ極，Ｓ極に交互に着磁された磁気テープから構成す
る一方、無人搬送車に、前記磁気テープの磁極の検出が
可能な磁気センサを設け、この磁気センサの検出に基づ
いて走行機構による走行，停止を制御するようにしたと
ころに特徴を有している（請求項１の発明）。

【００１０】これによれば、無人搬送車に設けられた磁
気センサにより、所定ピッチでＮ極，Ｓ極に交互に着磁
された磁気テープの磁極をカウントすることによって、
無人搬送車の走行路上における移動距離ひいては位置が
検出でき、さらには距離の微分により速度の検出も可能
となる。このとき、着磁ピッチを十分に細かいものとす
ることにより、制御手段により、磁気センサの検出に基
づいて高精度な停止制御を行なうことが可能となる。

【００１１】また、この場合、走行路や設備側に停止マ
ーカを設けたり、無人搬送車側に複数個のマーカセンサ
やＣＣＤカメラを設ける必要がなくなり、しかも、Ｎ
極，Ｓ極に交互に着磁された磁気テープは、表面側と裏
面側との間で極性が異なるように着磁された磁気テープ
と比べてさほど高価なものではないので、無人搬送車の
高い停止精度を得ることができながらも、安価な構成で
済ませることができるようになる。

【００１２】そして、本発明では、制御手段により、磁
気センサの検出に基づいて無人搬送車の停止位置を制御
できることは勿論（請求項２の発明）、無人搬送車の走
行速度を含めて制御することも可能となる（請求項３の
発明）。この場合、走行機構の駆動輪のスリップや空回
りがある事情があっても、実際の無人搬送車の走行速度
を正確に検出することができるので、正確な速度制御を
行なうことができ、ひいては作業効率の向上も図ること
ができる。

【００１３】さらに、エンコーダを有する駆動モータに
より駆動輪を駆動する構成の走行機構にあっては、エン
コーダの検出値を前記磁気センサの検出に基づいて補正
しながら駆動モータの制御を行なうようにすることがで
きる（請求項４の発明）。これによれば、駆動モータに
対する、より高性能な位置，速度の制御を実現すること
ができるようになる。

【００１４】ところで、上記ガイドラインは、もともと
無人搬送車を走行路上を誘導するために設けられるもの
であり、ガイドセンサによるガイドラインの検出に基づ
き無人搬送車を操舵してガイドラインに追従させること
ができるようになっている。この場合、操舵用のガイド
センサを別途に設けても良いのであるが、前記磁気セン
サを、操舵用のガイドセンサを兼用させる構成とすれば
（請求項５の発明）、センサの数をより少なく済ませる
ことが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につい
て、図１ないし図５を参照しながら説明する。まず、詳
しく図示はしないが、本実施例に係る無人搬送システム
は、例えば自動車用部品の生産ラインなどに採用され、
後述する無人搬送車１１（本実施例では移動ロボット１
２として構成される）が走行する走行路１３（図１，２
参照）に沿って、複数の設備を有して構成されている。
そして、例えば複数台の移動ロボット１２を、その走行
路１３上を自律走行させて各設備前の停止位置に順次停
止させながら、ワークの受け渡し、部品の組付け、加
工、検査等の各種の作業を行なわせるようになってい
る。

【００１６】図２は、前記移動ロボット１２の外観構成
を示しており、この移動ロボット１２は、無人搬送車１
１上に、例えば多関節（６軸）型のロボットアーム１４
を搭載して構成されている。前記無人搬送車１１は、図
１にも示すように、前後方向（図で左右方向）にやや長
いほぼ矩形箱状に構成され、その底部には走行機構１５
が設けられ、内部には、その走行機構１５を制御するた
めの走行用コントローラ１６（図３にのみ図示）や、前
記ロボットアーム１４を制御するためのアーム用コント
ローラ、電源装置（いずれも図示せず）等が設けられて
いる。また、無人搬送車１１の外側壁（カバー）には、
複数個の障害物センサ１７（図２に一部のみ図示）が設
けられている。

【００１７】前記走行機構１５は、図１に示すように、
無人搬送車１１の底部の前後方向中間部に左右一対の駆
動輪１８，１８を備えると共に、ほぼ四隅部に位置して
キャスター（従動輪）１９を備えて構成されている。図
３にも示すように、前記各駆動輪１８は、夫々駆動モー
タ２０により減速機を介して駆動されるようになってお
り、また、この駆動モータ２０には、該駆動モータ２０
の回転位置を検出するためのエンコーダ２１が取付けら
れている。図３に示すように、前記駆動モータ２０は、
前記走行用コントローラ１６により制御されるようにな
っており、また、エンコーダ２１の検出値（回転位置信
号）は、走行用コントローラ１６に入力されるようにな
っている。

【００１８】そして、図１に示すように、前記走行路１
３上には、無人搬送車１１を誘導するための後述するガ
イドライン２２が走行方向に沿って敷設され、無人搬送
車１１の底部には、前後の中央部に位置して、そのガイ
ドライン２２を検出するためのガイドセンサ２３，２３
が設けられている。このガイドセンサ２３は、磁気セン
サ素子を横方向に複数個並べたものからなり、ガイドラ
イン２２の幅（例えば５cm）に対して検出幅が十分広い
（例えば２０cm）ものとされている。このガイドセンサ
２３の検出信号も、前記走行用コントローラ１６に入力
されるようになっている。

【００１９】前記走行用コントローラ１６は、マイコン
を主体として構成され、図３に示すように、ＣＰＵ２
４、ＲＯＭ２５、ＲＡＭ２６、入出力回路２７等を備え
ている。この走行用コントローラ１６には、走行路１３
や各設備（停止位置）等を示す地図データが記憶されて
いると共に、走行プログラムが入力されるようになって
おり、走行用コントローラ１６は、それらに従って走行
機構１５（駆動モータ２０）を制御して無人搬送車１１
を走行，停止させるようになっている。

【００２０】このとき、走行用コントローラ１６は、無
人搬送車１１（移動ロボット１２）をある設備（初期位
置）から次の設備（停止位置）まで連続的に走行（移
動）させるにあたって、それら設備間の距離（移動距
離）から、駆動モータ２０の速度パターンを作成する。
この速度パターンは、例えば、停止状態から一定速度ま
で加速した後その速度を保ち、その後減速して停止する
いわゆる台形パターンとされる。そして、その速度パタ
ーンから、所定のサンプリング間隔（例えば８ｍｓない
し１６ｍｓ）で各目標速度を生成し、前記駆動モータ２
０を制御するのであるが、この場合、前記エンコーダ２
１の検出値から現在の速度を算出し、フィードバック制
御を行なうようになっている。

【００２１】また、これと共に、走行用コントローラ１
６は、前記ガイドセンサ２３，２３からの信号に基づ
き、前記ガイドライン２２が両ガイドセンサ２３の中心
部を通るように操舵させながら、無人搬送車１１を走行
させるようになっている。尚、本実施例では、無人搬送
車１１の操舵は、左右の駆動輪１８，１８の回転速度差
により行なわれるようになっている。

【００２２】さて、図１に示すように、前記ガイドライ
ン２２は、所定ピッチ（例えば５mm）でＮ極，Ｓ極に交
互に着磁された磁気テープから構成されている。これに
対し、前記無人搬送車１１の底部の例えば中心部には、
前記ガイドライン２２の磁極の検出が可能な磁気センサ
２８が設けられている。この磁気センサ２８は、例えば
ＮＳピックアップからなり、Ｎ極を検出（対向）すると
ハイレベルの信号を出力し、Ｓ極を検出するとローレベ
ルの信号を出力するようになっている。図３に示すよう
に、この磁気センサ２８の検出信号は、前記走行用コン
トローラ１６に入力されるようになっている。

【００２３】そして、後の作用説明にて述べるように、
走行用コントローラ１６は、磁気センサ２８の検出信号
に基づいて、走行機構１５（駆動モータ２０）による走
行，停止を制御する制御手段として機能するようになっ
ている。より具体的には、本実施例では、走行用コント
ローラ１６は、無人搬送車１１の走行時において、磁気
センサ２８の検出したＮ極及びＳ極のカウント値から求
められる移動距離に基づいて、前記エンコーダ２１の検
出値を補正しながら、前記駆動モータ２０の速度制御を
行なうようになっている。

【００２４】次に、上記構成の作用について、図４及び
図５も参照して述べる。上述のように、無人搬送車１１
をある設備（初期位置）から次の設備（停止位置）まで
連続的に走行させる場合には、走行用コントローラ１６
は、ガイドセンサ２３，２３によるガイドライン２２の
検出信号に基づき操舵を行ないながら、その位置間の距
離から速度パターンを求め、単位時間（サンプリング時
間）毎に目標速度を生成し、前記駆動モータ２０をフィ
ードバック制御する。

【００２５】ここで、駆動モータ２０（駆動輪１８）の
回転速度と、無人搬送車１１の走行速度とは固定された
関係となる筈であるが、実際には、駆動輪１８の走行路
１３に対するスリップや空回り、駆動輪１８の摩耗によ
る径の変動、蛇行等によってその関係が変動する事情が
ある。このため、エンコーダ２１の検出値のみに基づく
制御では、無人搬送車１の位置（移動距離）や走行速度
の高い精度を保証できない事情がある。

【００２６】そこで、本実施例では、走行用コントロー
ラ１６は、エンコーダ２１の検出値と、前記磁気センサ
２８によるガイドライン２２（磁気テープ）のＮ極及び
Ｓ極の検出とに基づき、図４に示す手順の処理を単位時
間（サンプリング時間）毎に実行し、駆動モータ２０の
速度制御を行なうようになっている。また、図５はその
際の制御の様子を制御ブロック線図で示している。

【００２７】即ち、まず、ステップＳ１では、目標速度
が生成され、次のステップＳ２では、エンコーダ２１の
検出値（現在値）が取得される。このエンコーダ２１の
検出値は、前回の検出値に対して累積された値（初期位
置からの累積値）とされる。ステップＳ３では、前記磁
気センサ２８の検出による、初期位置からの移動距離が
求められる。この移動距離は、ガイドライン２２（磁気
テープ）のＮ極及びＳ極の検出カウント値を累積するこ
とにより得られる。

【００２８】そして、ステップＳ４では、上記ステップ
Ｓ２におけるエンコーダ２１の検出値が、ステップＳ３
の磁気センサ２８の検出による移動距離に基づいて補正
される。これにより、実際の無人搬送車１１の移動距離
に応じたエンコーダ値とされるのである。ステップＳ５
では、ステップＳ４にて補正されたエンコーダ値に基づ
いて、現在の速度が算出され、ステップＳ６では、ステ
ップＳ５にて算出された速度（フィードバック信号）
と、上記ステップＳ１で求められた目標速度とが比較さ
れて偏差が求められ、それに基づいて駆動モータ２０の
速度制御がなされるようになるのである。

【００２９】上記処理が単位時間毎に繰返されることに
より、速度パターンに従った駆動モータ２０の制御が行
なわれ、最終的には、無人搬送車１１（移動ロボット１
２）は、初期位置から次の設備（停止位置）までの距離
に相当する移動距離だけ走行して停止するようになり、
無人搬送車１１を停止位置に対して高精度で正確に停止
させることができるのである。この場合、停止位置の誤
差は、ガイドライン２２の着磁ピッチである５mm以下と
なる。

【００３０】ところで、無人搬送車１１（移動ロボット
１２）は、上記した走行中において、例えばオペレータ
により強制的に、あるいは障害物センサ１７が障害物を
検出すること等に基づき、走行途中で一旦停止される場
合がある。本実施例では、無人搬送車１１が途中で停止
された場合でも、磁気センサ２８の検出により移動距離
が検出されているので、自らの位置が判り、その後、次
の停止位置へ向かうにあたっての適切な速度制御が行な
われるようになるのである。

【００３１】このように本実施例によれば、ガイドライ
ン２２を所定ピッチでＮ極，Ｓ極に交互に着磁された磁
気テープから構成すると共に、無人搬送車１１の底部に
磁極の検出が可能な磁気センサ２８を設けたことによ
り、走行路や設備側に停止マーカを設けたり、無人搬送
車側に複数個のマーカセンサやＣＣＤカメラを設けるこ
となく、無人搬送車１１の高い停止精度を得ることがで
きた。この場合、走行路１３や設備側に停止マーカを設
けることや、無人搬送車１１側に複数個のマーカセンサ
あるいはＣＣＤカメラを設けることが不要となり、また
ガイドライン２２も、従来のガイドライン４（表裏で極
性が異なる磁気テープ）と比べてほぼ同等の価格で済む
ので、全体として極めて安価なシステムで済ませること
ができたのである。

【００３２】そして、本実施例では、従来のような停止
位置付近に近付いたと予想されるところで無人搬送車１
を低速で走行させたり、あるいは一旦停止した後にその
停止位置の補正を行なうといった必要がなくなり、無人
搬送車１１を所定の減速度で減速させながら停止させる
べき位置に正確に停止させることができ、時間のロスを
なくして効率的な作業を行なうことができる。さらに
は、別途に特別な構造を付加することなく、無人搬送車
１１の位置が判るというメリットも得ることができるも
のである。

【００３３】また、特に本実施例では、エンコーダ２１
の検出値を磁気センサ２８の検出に基づいて補正しなが
ら駆動モータ２０の速度制御を行なうようにしたので、
駆動モータ２０に対する、より高性能な位置，速度の制
御を実現することができ、無人搬送車１１を最適な速度
で走行させることができるものである。

【００３４】尚、上記実施例では、磁気センサ２８の検
出に基づいて駆動モータ２０の速度（無人搬送車１１の
走行速度）の制御を行なうようにしたが、磁気センサ２
８の検出に基づいて単純に無人搬送車１１の位置（移動
距離）の制御を行なうようにしても良い。また、ガイド
ライン（磁気テープ）のＮ極，Ｓ極の着磁ピッチは、目
標とする停止精度に応じて設定すれば良い。そして、図
示は省略するが、ガイドセンサを、磁極の検出が可能な
磁気センサから構成する、つまり磁気センサに操舵用の
ガイドセンサを兼用させる構成とすることもでき、これ
によれば、より一層構成が簡単で安価に済ませることが
可能となる。

【００３５】その他、例えば走行機構の構成としては、
例えば一方の対角となる２箇所に駆動輪を設け、他方の
対角となる２箇所にキャスターを設ける配置としたり、
ステアリングモータにより操舵を行なう構成としても良
い等、様々な変形例が考えられ、また、移動ロボットに
限らず、単にワークを搬送するだけの無人搬送車に本発
明を適用することができる等、本発明は要旨を逸脱しな
い範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、無人搬送車の
底部の車輪及びセンサの配置状態を示す平面図

【図２】移動ロボットの外観を示す側面図

【図３】無人搬送車の電気的構成を概略的に示すブロッ
ク図

【図４】駆動モータの制御手順を示すフローチャート

【図５】制御ブロック線図

【図６】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

図面中、１１は無人搬送車、１２は移動ロボット、１３
は走行路、１５は走行機構、１６は走行用コントローラ
（制御手段）、１８は駆動輪、２０は駆動モータ、２１
はエンコーダ、２２はガイドライン、２３はガイドセン
サ、２８は磁気センサを示す。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６５Ｇ 1/00 ５０１ Ｂ６５Ｇ 1/00 ５０１Ｃ Ｆターム(参考） 3F022 KK20 LL07 NN21 NN32 QQ03 QQ04 3F059 AA01 BA03 BB07 DA05 DC08 DD01 DD08 FB11 FB15 FC00 FC02 3F060 AA01 CA12 GD14 5H301 AA02 AA09 BB05 CC02 EE06 EE12 EE27 FF04 FF17 FF21 FF27 GG12 HH01 HH10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行路にガイドラインを敷設し、走行機
   構を有する無人搬送車を、前記ガイドラインに沿って自
   律走行させながら作業を行なうようにした無人搬送シス
   テムであって、 前記ガイドラインを、所定ピッチでＮ極，Ｓ極に交互に
   着磁された磁気テープから構成し、 前記無人搬送車に、前記磁気テープの磁極の検出が可能
   な磁気センサを設けると共に、この磁気センサの検出に
   基づいて前記走行機構による走行，停止を制御する制御
   手段を設けたことを特徴とする無人搬送システム。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記磁気センサの検出
   に基づいて無人搬送車の停止位置を制御することを特徴
   とする請求項１記載の無人搬送システム。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記磁気センサの検出
   に基づいて無人搬送車の走行速度を制御することを特徴
   とする請求項１又は２記載の無人搬送システム。
4. 【請求項４】 前記走行機構は、エンコーダを有する駆
   動モータにより駆動輪を駆動するように構成され、前記
   制御手段は、前記磁気センサの検出に基づいて前記エン
   コーダの検出値を補正しながら前記駆動モータを制御す
   ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
   の無人搬送システム。
5. 【請求項５】 前記磁気センサが、操舵用のガイドセン
   サを兼用する構成とされていることを特徴とする請求項
   １ないし４のいずれかに記載の無人搬送システム。