JP2002333920A

JP2002333920A - 作業用移動体の移動制御装置

Info

Publication number: JP2002333920A
Application number: JP2001141481A
Authority: JP
Inventors: Nobukazu Kawagoe; 宣和川越
Original assignee: Figla Co Ltd
Current assignee: Figla Co Ltd
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-11-22

Abstract

(57)【要約】【課題】所定の作業領域を走行し清掃やワックス塗布
等の作業を隈なく行う作業用移動体の移動制御装置であ
って、目標となる壁が無い場所や広い場所においても確
実な走行を行うことができるようにする。【解決手段】作業領域の一辺に平行に設けられたガイ
ドに沿って所定の軌道上を走行するガイド用移動体を設
け、作業用移動体には、前記ガイド用移動体に向けて超
音波を発射し、ガイド用移動体に当たって反射した反射
波を受信して、その時間差に基づいてガイド用移動体と
の距離を測定する超音波式距離計と、当該距離計によっ
て測定された距離が一定になるように方向制御する制御
装置とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、所定の作業領域
を走行し清掃やワックス塗布等の作業を隈なく行う自律
走行作業車（作業用移動体）の移動制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】特定の作業を行う移動体が指定された範
囲を隈なく作業するために、前記移動体を所望の間隔を
おいて往復させる制御を行う移動体制御装置として、距
離を計測する距離センサを有し、側方の壁までの距離が
一定となるように方向制御を行いながら壁に平行して走
行させ、作業領域の端に達すると所望の間隔をおいてＵ
ターンさせて、再び壁に平行に走行させる制御装置が公
知となっている（特開平８−２８６７４７号公報参
照）。

【０００３】しかしながら、上記公知の装置は、壁まで
の距離を測定することにより、自己位置を計測する方式
であるため、例えばスーパーマーケットやデパートの通
路を作業する場合等、横が商品売場で洋服等種々の商品
が陳列されていて、目標となる壁が存在しない場合は、
直進性が損なわれるため、作業することができないとい
う問題点がある。また、非常に広い体育館等では、壁ま
での距離が超音波距離計の測定範囲外となる場合が生ず
るため、使用困難となる。このような場所で、ジャイロ
センサを用いて直進性を保とうとしても、作業開始時点
での設置角度のずれと、走行中のジャイロセンサの測定
誤差の累積により、目標軌道から外れてしまうので、実
用化は困難である。

【０００４】一方、上記のような装置とは異なり、作業
領域の一辺にレーザー投光機を配置し、移動体上にレー
ザー光受信機を設け、移動体をレーザー光線に沿って走
行させる装置も開発されている。この装置では、ジグザ
グ走行の複数の軌道に対し、対応する数だけレーザー投
光機を配置するものと、移動体がＵターンするたびに、
レーザー投光機が作業領域の一辺上を移動するものとが
ある。

【０００５】しかしながら、この装置は、スーパーマー
ケットやデパートの通路等を作業対象とする場合、常時
レーザー投光機を設置しておくことは困難であり、作業
前に設置する場合は、光軸調整に時間を要するという問
題点がある。また、レーザー投光機を移動させる構成の
場合は、光軸がずれないように移動させるための精密な
ガイドレールと移動台車が必要となり、設置に多大の時
間を要するとともに、コスト的にも高額となってしまう
という問題点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、スー
パーマーケットやデパートの通路を作業する場合等、横
が商品売場で目標となる壁が無い場所においても、ま
た、広い体育館等で壁までの距離が超音波距離計の測定
範囲外となる場合でも、作業領域内部にガイドマークや
ガイド用ワイヤーを設置することなく、しかも、高価で
設置作業に時間のかかる移動式レーザー投光機やレーザ
ー投光機の複数台設置を不要としながら、作業領域内を
隈なくジグザグ走行作業を行うことのできる移動体制御
装置を提供することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成とした。すなわち、本発明
に係る作業用移動体の移動制御装置は、所定の作業を行
う作業用移動体が指定された範囲を隈なく作業できるよ
うに、当該移動体を適切な間隔をおいて往復移動させる
制御を行う移動体制御装置であって、作業領域の一辺に
平行に設けられたガイドに沿って所定の軌道上を走行す
るガイド用移動体を設けるとともに、前記作業用移動体
には、前記ガイド用移動体に向けて超音波を発射し、ガ
イド用移動体に当たって反射した反射波を受信して、そ
の時間差に基づいてガイド用移動体との距離を測定する
超音波式距離計と、当該距離計によって測定された距離
が一定になるように方向制御する制御装置とが設けられ
ていることを特徴としている。

【０００８】前記作業用移動体の制御装置は、作業用移
動体が作業領域の端部に達すると、所定の幅でＵターン
させて前回と反対向きに走行させるとともに、該Ｕター
ンの幅をガイド用移動体との基準距離に加算して当該加
算した距離が一定となるように制御するものとすれば、
ジグザグ移動を正確に行うことができる。また、ガイド
用移動体には、作業用移動体から発せられる距離計測用
超音波信号を受信する受信装置を前後２箇所に設け、該
前後２箇所の受信時刻の差に基づいて作業用移動体との
走行方向上の位置ズレを演算し、作業用移動体と平行に
走行すべく走行速度を制御する走行速度制御装置を設け
ておくと、作業用移動体の移動を確実にガイドすること
ができる。この場合、作業用移動体とガイド用移動体と
の距離を検知する手段を設けておき、該検知手段で検知
された距離情報を加味して位置ズレを求めるようにする
と、より精度の高い制御を行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に基づい
てより具体的に説明する。図１以下の各図は本発明の実
施形態の一例を表すもので、図１は作業用移動体とコン
トローラの外観図、図２はコントローラの平面図であ
る。図示例の作業用移動体１は、自走しつつ床面の清掃
又はワックス掛けを行う自走式ワックス塗布用移動体で
あり、コントローラ２によって制御される。コントロー
ラ２は作業用移動体１を遠隔操作したり、作業領域や走
行経路を設定するために用いられる。

【００１０】図３はこの作業用移動体１の構成を示すも
ので、図４は作業用移動体の制御装置のブロック図であ
る。これらの図に示された作業用移動体１には、超音波
式距離計として、４個の超音波センサ３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄが設けられている。このうち、３ａ，３ｂは前
方の障害物までの距離を測定するための前方超音波セン
サ、３ｃは左側方の障害物までの距離を測定する超音波
センサ、３ｄは右側方の障害物までの距離を測定する超
音波センサである。これらセンサの他に、作業用移動体
１の向きを測定するためのジャイロセンサ４と、床面に
対してワックス塗布を行う作業装置５と、走行装置６と
を備えている。走行装置６は、左右の車輪６ａ，６ｂと
該左右の車輪を回転駆動する走行モータ７ａ，７ｂと、
車輪の回転数を計測する走行エンコーダ８ａ，８ｂと、
自在キャスタ９とを備えている。

【００１１】左右の車輪６ａ，６ｂは、それぞれ走行モ
ータ７ａ，７ｂによって互いに独立に駆動され、走行モ
ータ７ａ，７ｂは制御部１０により、走行エンコーダ８
ａ，８ｂの出力に基づき、回転方向と回転速度が制御さ
れる。左右の車輪が同じ方向に回転すれば前進もしくは
後退を行い、左右の回転スピードの差によりカーブ走行
を行う。左右の車輪を互いに逆向きに回転させると、そ
の場で旋回を行う。さらに、制御部１０は、左右走行エ
ンコーダ８ａ，８ｂの出力の累積値を計算することによ
り走行距離を計算し、ジャイロセンサ４の出力に基づ
き、作業用移動体１の方向を算出して、作業用移動体の
位置を計算するとともに、停止位置及び方向の制御を行
う。

【００１２】さらに制御部１０は、前方超音波センサ３
ａ，３ｂの値を基に前方の障害物を検出し、走行停止や
Ｕターンなどの走行制御を行う。また、左右超音波セン
サ３ｃ，３ｄの値を基に、前進もしくは後退時に側方の
障害物までの距離が一定になるように、カーブ走行の制
御を行う壁倣い走行制御を行う。さらに、リモコン受信
部からの入力（前記コントローラ２からの信号）に従
い、前進、後退、カーブ、旋回の各動作の制御を行うと
ともに、領域設定時においては、走行距離や方向の計算
値を基に、作業実行時に必要な作業用パラメータを算出
し、記憶部１４に記憶する。作業実行時においては、記
憶部１４に記憶された作業用パラメータに基づき、走行
の制御と作業部５の制御を行う。

【００１３】図５はガイド用移動体２０の斜視図、図６
はガイド用移動体２０の構成を表す平面図、図７はガイ
ド用移動体２０の制御装置のブロック図である。このガ
イド用移動体２０は、所定の間隔で前後に配置された一
対の超音波受信機２１ａ，２１ｂと、走行制御用の制御
部２２とを備えている。また、走行装置として、走行車
輪２３ａ，２３ｂが設けられ、これら走行車輪２３ａ，
２３ｂはそれぞれ走行モータ２４ａ，２４ｂによって回
転駆動されるとともに、走行エンコーダ２５ａ，２５ｂ
によってその回転数が計測される。２６ａ，２６ｂはガ
イド検出器、２７は電池、２８は電源部である。

【００１４】つぎに、本発明の移動制御装置による作業
用移動体の走行制御について説明する。図８は作業用移
動体１が指定された範囲内を所定の間隔をおいて往復走
行するいわゆるジグザグ走行の例を表す。同図では、左
側から右側へ所定間隔ずつ横移動しながら走行するが、
右側から左側へ所定間隔ずつ横移動しながら往復走行す
る場合もある。

【００１５】ガイド用移動体２０は、作業領域の一辺に
平行に設けられたガイド３０（図示例では、床に貼り付
けた金属テープ）に沿った軌道上を往復走行する。この
とき、ガイド用移動体２０は、作業用移動体から発信さ
れる距離測定用の超音波パルスを超音波受信機２１ａ，
２１ｂで受信することにより、ガイド用移動体自身が作
業用移動体１より進んでいるか遅れているかを判別し、
進んでいる場合は走行スピードを減少させ、遅れている
場合は走行スピードを増大させて、常に作業用移動体１
の真横にいるように位置を制御する。

【００１６】図９は、この実施形態におけるガイド用移
動体２０のガイド検出方式を示す図である。また、ガイ
ド検出器２６ａ，２６ｂは、金属の接近を検出する近接
センサ（２６ａ−１，２６ａ−２，２６ａ−３，２６ｂ
−１，２６ｂ−２，２６ｂ−３）を３個、ガイドテープ
に直交する方向に並べたものを１組とし、ガイド用移動
体２０の前進、後退に対応するため、前後に２組設けて
いる。これら２組のうち、進行方向先頭側のガイドテー
プ検出器を用いて、ガイドテープと自己位置のずれを検
出し、ガイドテープが移動体の中央に来るように走行方
向を制御する。なお、このガイド用移動体２０は、床に
設けられたガイド３０に沿って走行するよう制御され
る。ガイド３０は、この実施形態では薄いステンレス製
テープを床に貼り付けたものであり、近接センサでこれ
を検出するようにしているが、他の構成、例えばカラー
テープを光学センサで検出するものや、レーザー光線を
ガイドとして用いるもの等を採用することができる。

【００１７】上記ガイド検出器２６ａと２６ｂの構造は
同じであるから、２６ａについて説明する。ガイド検出
器２６ａの近接センサ２６ａ−１，２６ａ−２，２６ａ
−３と、床に貼られたガイドテープ３０との距離をほぼ
一定に保つため、ガイド検出器の両側に車輪２６ａ−
４，２６ａ−５が設けられ、ガイド検出器２６ａは車体
に対しヒンジを介して取り付けられ、車輪２６ａ−４．
２６ａ−５が床と密着するようにバネによって所定の力
で押し付けられている。

【００１８】図１０はガイド３０とガイド検出器２６ａ
の位置関係を表す。同図（ａ）の場合は、車体が進行方
向に向かって目標軌道より左側に大きく寄りすぎている
場合であり、近接センサ２６ａ−１だけがガイド３０の
上にあり、ガイド検出信号を出力している。この場合、
ガイド用移動体２０は右方向に大きくカーブする走行制
御を行う。

【００１９】図１０（ｂ）の場合は、車体が進行方向に
向かって目標軌道より左側に少し寄っている場合を表
し、この場合、ガイド用移動体２０は、右方向に緩やか
にカーブする走行制御を行う。

【００２０】図１０（ｃ）の場合は、車体が進行方向に
向かってほぼ目標軌道上にある場合を表し、３個の近接
センサがすべてガイド３０の上にあり、ガイド検出信号
を出力している。この場合、ガイド用移動体２０は、そ
のまま直進を続けるよう走行制御を行う。

【００２１】図１０（ｄ）の場合は、車体が進行方向に
向かって目標軌道より右側に少し寄っている場合を表
し、近接センサ２６ａ−２と２６ａ−３がガイド３０の
上にあり、ガイド検出信号を出力している。この場合、
ガイド用移動体２０は、左方向に緩やかにカーブする走
行制御を行う。

【００２２】図１０（ｅ）の場合は、車体が進行方向に
向かって目標軌道より右側に大きく寄りすぎている場合
であり、近接センサ２６ａ−３だけがガイド３０の上に
あり、ガイド検出信号を出力している。この場合、ガイ
ド用移動体２０は左方向に大きくカーブする走行制御を
行う。

【００２３】つぎに、図１１、図１２、図１３は、ガイ
ド用移動体２０がガイド上を走行しながら、作業用移動
体１の真横に位置を保つようにするための原理を説明す
る図である。これらの図において、作業用移動体１の超
音波距離計（センサ）３ｃから発信された超音波パルス
は、ある程度の広がりを持ちながらガイド用移動体２０
の側壁に到達し、該側壁で反射された反射波が超音波距
離計３ｃに戻ってくる。作業用移動体１の制御部１０
は、超音波距離計３ｃが超音波パルスを発信してから、
反射波が戻ってくるまでの時間を計測し、ガイド用移動
体との距離を計算する。

【００２４】一方、ガイド用移動体２０の超音波受信機
２１ａ，２１ｂは、作業用移動体１から発信された超音
波パルスをそれぞれ受信し、どちらか一方の受信機に超
音波パルスが受信されてから、他方の受信機に超音波パ
ルスが受信されるまでの時間差を計測し、その結果を走
行スピードにフィードバックする。

【００２５】図１１の場合、作業用移動体１とガイド用
移動体２０は、移動方向軸に関してほぼ同じ位置にある
ため、超音波受信機２１ａと２１ｂはほぼ同時に超音波
パルスを受信するので、両者の受信時刻の差は小さい。
この場合は、ガイド用移動体２０の制御部２２は、現在
の走行スピードを維持するように制御を行う。

【００２６】図１２の場合、ガイド用移動体２０は、作
業用移動体１に対して移動方向軸に関して進んでいるた
め、超音波受信機２１ａが先に超音波パルスを受信し、
遅れて２１ｂが受信する。この場合は、ガイド用移動体
２０の制御部２２は、時間差の大きさに応じて走行スピ
ードを減少させるように制御を行う。

【００２７】図１３の場合、ガイド用移動体２０は、作
業用移動体１に対して移動方向軸に関して遅れているた
め、超音波受信機２１ｂが先に超音波パルスを受信し、
遅れて２１ａが受信する。この場合は、ガイド用移動体
２０の制御部２２は、時間差の大きさに応じて走行スピ
ードを増大させるように制御を行う。

【００２８】このようにして、ガイド用移動体２０は、
常に作業用移動体１の真横に位置するように走行スピー
ドを制御しながらガイドテープ上を走行するので、ガイ
ド用移動体２０は、作業用移動体１が直進制御を行うた
めの側方目標物として機能することが可能となるのであ
る。なお、ガイド用移動体２０が走行範囲の一方の端部
に達した場合は、作業用移動体１も作業領域における同
じ側の端部に達しており、そこで作業用移動体１は上記
のようにＵターンし、ガイド用移動体２０は走行方向が
逆向きに反転するよう制御される。この場合、ガイド用
移動体２０の超音波受信機は、２１ｂが前側となり、２
１ａが後側となる。

【００２９】図１４は、上記ガイド用移動体２０の走行
スピード制御プログラムのフローチャートである。これ
について説明すれば、以下の通りである。＃１：超音波受信機２１ａが超音波パルスを受信したか
どうかを判別する。受信していれば＃１０へ、受信して
いなければ＃２へ。＃２：超音波受信機２１ｂが超音波パルスを受信したか
どうかを判別する。受信していれば＃３へ、受信してい
なければ＃１へ戻る。＃３：２１ａと２１ｂの受信時間差をカウントする変数
Ｔをクリアーする。＃４：超音波受信機２１ａが超音波パルスを受信したか
どうかを判別する。受信していれば＃８へ、受信してい
なければ＃５へ。＃５：１００μｓｅｃ時間待ちを行う。＃６：Ｔに１を加える。＃７：Ｔが１０を越えたか（１ｍｓｅｃを越えたか）ど
うかを判別する。越えていればタイムオーバーで＃１に
戻る。越えていなければ＃４へ戻る。＃８：移動体の進行方向が２１ｂ側であれば＃９へ。２
１ａ側であれば＃１６へ。＃９：目標速度Ｓｔを（５・Ｔ）％増やして＃１へ戻
る。＃１０：２１ａと２１ｂの受信時間差をカウントする変
数Ｔをクリアーする。＃１１：超音波受信機２１ｂが超音波パルスを受信した
かどうかを判別する。受信していれば＃１５へ。受信し
ていなければ１２へ。＃１２：１００μｓｅｃ時間待ちを行う。＃１３：Ｔに１を加える。＃１４：Ｔが１０を越えたか（１ｍｓｅｃを越えたか）
どうかを判別する。越えていればタイムオーバーで＃１
へ戻る。越えていなければ＃４へ戻る。＃１５：移動体の進行方向が２１ａ側であれば＃９へ。
２１ｂ側であれば＃１６へ。＃１６：目標速度Ｓｔを（５・Ｔ）％減らして＃１へ戻
る。

【００３０】つぎに、図１５、図１６は上記と異なる実
施形態を表すもので、この第２実施形態では、ガイド用
移動体２０に作業用移動体１との間の距離を検知させる
手段が設けられている。これは以下の理由による。

【００３１】上記実施形態における超音波受信機２１ａ
と２１ｂとの受信時間差は、ガイド用移動体２０と作業
用移動体１の間の走行方向に平行な軸上の距離のみなら
ず、走行方向に垂直な軸上の距離によっても変化する。
すなわち、走行方向に垂直な軸上の距離が大きくなるほ
ど（図８の例で言えば、作業が進んで作業用移動体１が
右の方へ進むほど）時間差は小さくなる。上記第１の実
施形態では、ガイド用移動体２０は、作業用移動体との
距離を検知する手段が無いため、走行スピードの制御
は、超音波受信機２１ａと２１ｂとの受信時間差のみで
行われる結果、作業用移動体１がガイド用移動体２０か
ら走行方向と垂直な方向に離れるほど走行スピード制御
量が小さくなり、応答が遅くなるという問題点がある。
この実施形態では、この問題点を解決するため、ガイド
用移動体２０に、作業用移動体１との距離を検知する手
段を追加した。

【００３２】すなわち、図１５、図１６は、本実施形態
における作業用移動体１を表し、この作業用移動体１に
は、超音波発信開始信号発信機１５ａ、１５ｂを設けて
いる。超音波発信開始信号発信機１５ａ、１５ｂは、本
実施形態では赤外ＬＥＤで構成されており、制御部１０
によって発光の制御が行われる。超音波発信開始信号発
信機１５ａは、超音波センサ３ｃから超音波パルスが発
信されると同時に赤外光パルスを発射する。同様に、超
音波発信開始信号発信機１５ｂは、超音波センサ３ｄか
ら超音波パルスが発信されると同時に赤外光パルスを発
射する。

【００３３】図１７、図１８は、本実施形態におけるガ
イド用移動体２０の構成を表す。このガイド用移動体２
０は、上記実施形態におけるガイド用移動体２０の構成
に加えて、赤外光検出器２９を備えている。赤外光検出
器２９は、作業用移動体１の超音波発信開始信号発信機
１５ａ、１５ｂから発射された赤外光パルスを受光する
と、赤外光検出信号を制御部２２へ出力する。制御部２
２は、赤外光検出信号を受信すると、超音波パルス検出
ルーチンを開始する。制御部２２は、赤外光検出信号を
受信してから、超音波受信機２１ａ、２１ｂが超音波パ
ルスを受信するまでの時間を計測し、その時間を基に、
ガイド用移動体２０と作業用移動体１との距離を計算す
る。

【００３４】音速をＣとし、制御部２２が赤外光検出信
号を受信してから、超音波受信機２１ａ、２１ｂが超音
波パルスを受信するまでの時間をそれぞれＴａ、Ｔｂと
すると、超音波センサ３ｃもしくは３ｄと超音波受信機
２１ａとの距離Ｄａ、および超音波発信機３ｃもしくは
３ｄと超音波受信機２１ｂとの距離Ｄｂは、次式で求め
られる。Ｄａ＝Ｃ・Ｔａ（１）Ｄｂ＝Ｃ・Ｔｂ（２）

【００３５】図１９は、ガイド用移動体２０と作業用移
動体１との位置関係を示す。移動体の進行方向をｙ軸と
し、進行方向に垂直な方向にｘ軸をとる。ガイド用移動
体２０の超音波受信機２１ａ、２１ｂを結ぶ線分の中点
を原点とする。２１ａの位置を点Ａ、２１ｂの位置を点
Ｂとし、２１ａと２１ｂとの距離を２Ｌとすれば、点Ａの座標は（０，Ｌ）点Ｂの座標は（０，−Ｌ）

【００３６】作業用移動体１の超音波センサの位置を点
Ｐ（ｘ，ｙ）とすると、点Ａと点Ｐの距離Ｄａ、および
点Ｂと点Ｐの距離Ｄｂは（１）式、（２）式によって求
められ、次式が成り立つ。ｘ² ＋（ｙ−Ｌ）² ＝Ｄａ² （３）ｘ² ＋（ｙ＋Ｌ）² ＝Ｄｂ² （４）

【００３７】したがって、（３）式、（４）式より求め
られる下記の（５）式によって、ガイド用移動体２０と
作業用移動体１との走行方向の位置ズレ量ｙを求めるこ
とができる。ｙ＝（Ｄｂ² −Ｄａ² ）／（４・Ｌ）（５）

【００３８】このｙの値に基づいて、ガイド用移動体２
０の走行スピードを制御することにより、作業用移動体
１との距離変化に左右されることなく、安定して作業用
移動体１に追従して行くことができるのである。

【００３９】図２０は、ガイド用移動体２０の走行スピ
ード制御プログラムを表すフローチャートであり、その
内容は次の通りである。＃１：赤外光検出器からの赤外光検出信号を受信するま
で待つ。受信したら、＃２へ。＃２：赤外光検出信号を受信してから、２１ａと２１ｂ
のそれぞれが超音波パルスを受信するまでの時間をカウ
ントする変数Ｔａ，Ｔｂをクリアーする。＃３：超音波受信機２１ａが超音波パルスを受信したか
どうかを判別する。受信していれば＃１５へ、受信して
いなければ＃４へ。＃４：超音波受信機２１ｂが超音波パルスを受信したか
どうかを判別する。受信していれば＃７へ、受信してい
なければ＃５へ。＃５：１００μｓｅｃ時間待ちを行う。＃６：２１ａ，２１ｂともにまだ受信していないので、
ＴａとＴｂに１を加える。＃７：Ｔａが１０を越えたか（１ｍｓｅｃを越えたか）
どうかを判別する。越えていればタイムオーバーで＃１
に戻る。越えていなければ＃３へ戻る。＃８：超音波受信機２１ａが超音波パルスを受信したか
どうかを判別する。受信していれば＃９へ。受信してい
なければ＃１３へ。＃９：Ｔａ，Ｔｂともに測定を完了したので、（１）
式、（２）式を用いて距離Ｄａ，Ｄｂを計算する。＃１０：Ｄａ，Ｄｂの値を基に（５）式を用いてガイド
用移動体２０と作業用移動体１との走行方向の位置ズレ
量ｙを計算する。＃１１：作業用移動体の進行方向が２１ｂ側であれば＃
１２へ。２１ａ側であれば＃２０へ。＃１２：目標速度Ｓｔを（１０・ｙ／Ｌ）％増やして＃
１へ戻る。＃１３：１００μｓｅｃ時間待ちを行う。＃１４：Ｔａに１を加える。＃１５：Ｔａが１０を越えたかどうかを判別する。越え
ていればタイムオーバーで＃１へ戻る。越えていなけれ
ば＃８へ戻る。＃１６：超音波受信機２１ｂが超音波パルスを受信した
かどうかを判別する。受信していれば＃１７へ。受信し
ていなければ＃２１へ。＃１７：Ｔａ，Ｔｂともに測定を完了したので、（１）
式、（２）式を用いて距離Ｄａ，Ｄｂを計算する。＃１８：Ｄａ，Ｄｂの値を基に（５）式を用いてガイド
用移動体２０と作業用移動体１との走行方向の位置ズレ
量ｙを計算する。＃１９：作業用移動体の進行方向が２１ａ側であれば＃
１２へ。２１ｂ側であれば＃２０へ。＃２０：目標速度Ｓｔを（１０・ｙ／Ｌ）％減らして＃
１へ戻る。＃２１：１００μｓｅｃ時間待ちを行う。＃２２：Ｔｂに１を加える。＃２３：Ｔｂが１０を越えたかどうかを判別する。越え
ていればタイムオーバーで＃１へ戻る。越えていなけれ
ば＃１６へ戻る。

【００４０】上記第２の実施形態では、作業用移動体１
から作業用移動体側での超音波パルス発信開始時刻か
ら、ガイド用移動体２０側での超音波パルス受信時刻ま
での時間を計測することにより、両者の間の距離を計算
したが、ガイド用移動体２０が作業用移動体１との距離
を検知する別の方法として、作業用移動体１が超音波セ
ンサ３ｃ、３ｄを用いて計測しているガイド用移動体２
０との距離測定値Ｄを、赤外線無線通信か、もしくは電
波による無線通信などの手段を用いてガイド用移動体２
０へ送信し、ガイド用移動体２０が、その距離情報Ｄを
受信し、その距離情報Ｄと超音波受信機２１ａ、２１ｂ
間の受信時刻の差Ｔとから、ガイド用移動体２０と作業
用移動体１の走行方向の位置ズレ量ｙを求める方法が考
えられる。以下、この第３実施形態について説明する。

【００４１】この計算に用いる計算式は、２１ａの方が
先に超音波パルスを受信した場合は、（１）式、（２）
式を次の（６）式、（７）式で置き換える。Ｄａ＝Ｄ（６）Ｄｂ＝Ｄ＋Ｃ・Ｔ（７）また、２１ｂの方が先に超音波パルスを受信した場合
は、（１）式、（２）式を次の（７）式、（８）式で置
き換える。Ｄａ＝Ｄ＋Ｃ・Ｔ（８）Ｄｂ＝Ｄ（９）

【００４２】そして、（５）式を用いてｙを計算する。
（６）式、（７）式は、ＤａもしくはＤｂをＤで近似し
て用いるものであり、精度的には上記第２実施形態の方
が良いが、すでにガイド用移動体２０と作業用移動体１
との間に何らかの通信手段が存在する場合には、新たに
超音波発信開始信号発信機や受信機を設ける必要がな
く、コストダウンを図ることができるという利点があ
る。

【００４３】本実施形態では、上記第２実施形態におけ
る１５ａ、１５ｂを作業用移動体１の無線通信手段に、
また第２実施形態における２９をガイド用移動体２０の
無線通信手段に置き換える。

【００４４】図２１は、ガイド用移動体２０の走行スピ
ード制御プログラムのフローチャートである。＃１：超音波受信機２１ａが超音波パルスを受信したか
どうかを判別する。受信していれば＃１３へ。受信して
いなければ＃２へ。＃２：超音波受信機２１ｂが超音波パルスを受信したか
どうかを判別する。受信していれば＃３へ。受信してい
なければ＃１へ戻る。＃３：２１ａと２１ｂの受信時間差をカウントする変数
Ｔをクリアーする。＃４：超音波受信機２１ａが超音波パルスを受信したか
どうかを判別する。受信していれば＃５へ、受信してい
なければ＃１０へ。＃５：作業用移動体１から距離データＤを受信する。＃６：（８）式、（９）式を用いて距離Ｄａ、Ｄｂを計
算する。＃７：Ｄａ、Ｄｂの値を基に、（５）式を用いてガイド
用移動体２０と作業用移動体１の走行方向の位置ズレ量
ｙを計算する。＃８：移動体の進行方向が２１ｂ側であれば＃９へ。２
１ａ側であれば＃１９へ。＃９：目標速度Ｓｔを（１０・ｙ／Ｌ）％増やして＃１
へ戻る。＃１０：１００μｓｅｃ時間待ちを行う。＃１１：Ｔに１を加える。＃１２：Ｔが１０を越えたかどうかを判別する。越えて
いればタイムオーバーで＃１に戻る。越えていなければ
＃４へ戻る。＃１３：２１ａと２１ｂの受信時間差をカウントする変
数Ｔをクリアーする。＃１４：超音波受信機２１ｂが超音波パルスを受信した
かどうかを判別する。受信していれば＃１５へ。受信し
ていなければ＃２０へ。＃１５：作業用移動体１から距離データＤを受信する。＃１６：（６）式、（７）式を用いて距離Ｄａ，Ｄｂを
計算する。＃１７：Ｄａ，Ｄｂの値を基に（５）式を用いてガイド
用移動体２０と作業用移動体１との走行方向の位置ズレ
量ｙを計算する。＃１８：作業用移動体の進行方向が２１ａ側であれば＃
９へ。２１ｂ側であれば＃１９へ。＃１９：目標速度Ｓｔを（１０・ｙ／Ｌ）％減らして＃
１へ戻る。＃２０：１００μｓｅｃ時間待ちを行う。＃２１：Ｔに１を加える。＃２２：Ｔが１０を越えたかどうかを判別する。越えて
いればタイムオーバーで＃１へ戻る。越えていなければ
＃１４へ戻る。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる移動体制御装置は、所定のマークに沿って移動
するガイド用移動体を基準として作業用移動体の移動を
制御するので、スーパーマーケットやデパートの通路を
作業する場合等、横が商品売場で目標となる壁が無い場
所においても、また、広い体育館等で壁までの距離が超
音波距離計の測定範囲外となる場合でも、作業領域内部
にガイドマーク、ガイド用ワイヤー等のガイドや高価で
設置作業に時間のかかる移動式レーザー投光機、レーザ
ー投光機等を設置することなく、作業領域内を隈なくジ
グザグ走行作業を行うことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】作業用移動体の外観図である。

【図２】コントローラの平面図である。

【図３】作業用移動体の構成を表す平面図である。

【図４】作業用移動体の制御系のブロック図である。

【図５】ガイド用移動体の外観図である。

【図６】ガイド用移動体の構成を表す平面図である。

【図７】ガイド用移動体の制御系のブロック図である。

【図８】走行方法の説明図である。

【図９】ガイド用移動体の方向制御装置の説明図であ
る。

【図１０】ガイド用移動体の方向制御方法の説明図であ
る。

【図１１】ガイド用移動体の走行スピード制御方法の説
明図である。

【図１２】ガイド用移動体の走行スピード制御方法の説
明図である。

【図１３】ガイド用移動体の走行スピード制御方法の説
明図である。

【図１４】ガイド用移動体のスピード制御プログラムの
フローチャートである。

【図１５】上記と異なる第２実施形態の作業用移動体の
構成を表す平面図である。

【図１６】その作業用移動体の制御系のブロック図であ
る。

【図１７】上記と異なる第３実施形態のガイド用移動体
の構成を表す平面図である。

【図１８】そのガイド用移動体の制御系のブロック図で
ある。

【図１９】ガイド用移動体と作業用移動体の位置関係を
表すグラフである。

【図２０】ガイド用移動体のスピード制御プログラムの
フローチャートである。

【図２１】ガイド用移動体のスピード制御プログラムの
フローチャートである。

【符号の説明】

１作業用移動体２コントローラ３超音波距離計（超音波センサ）４ジャイロセンサ５作業装置６走行装置１０制御部２０ガイド用移動体２１超音波受信機３０ガイド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の作業を行う作業用移動体が指定さ
れた範囲を隈なく作業できるように、当該移動体を適切
な間隔をおいて往復移動させる制御を行う移動体制御装
置であって、作業領域の一辺に平行に設けられたガイド
に沿って所定の軌道上を走行するガイド用移動体を設け
るとともに、前記作業用移動体には、前記ガイド用移動
体に向けて超音波を発射し、ガイド用移動体に当たって
反射した反射波を受信して、その時間差に基づいてガイ
ド用移動体との距離を測定する超音波式距離計と、当該
距離計によって測定された距離が一定になるように方向
制御する制御装置とが設けられていることを特徴とする
作業用移動体の移動体制御装置。
【請求項２】前記制御装置は、作業用移動体が作業領
域の端部に達すると、所定の幅でＵターンさせて前回と
反対向きに走行するよう制御するとともに、該Ｕターン
の幅をガイド用移動体との基準距離に加算して当該加算
した距離が一定となるように方向制御する請求項１に記
載の作業用移動体の移動制御装置。
【請求項３】ガイド用移動体は、作業用移動体から発
せられる距離計測用超音波信号を受信する受信装置を前
後２箇所に備え、該前後２箇所の受信時刻の差に基づい
て作業用移動体との走行方向上の位置ズレを演算し、作
業用移動体と平行に走行すべく走行速度を制御する走行
速度制御装置を備えている請求項１又は２に記載の作業
用移動体の移動制御装置。
【請求項４】ガイド用移動体に、作業用移動体との距
離を検知する検知手段が設けられ、この検知手段で検知
された距離と、前記２箇所に設けられた受信装置の受信
時刻の差とに基づいて作業用移動体との走行方向上の位
置ズレ量を求める請求項３に記載の作業用移動体の移動
制御装置。
【請求項５】作業用移動体が超音波センサを用いて計
測しているガイド用移動体との距離測定値を、赤外線無
線通信もしくは電波による無線通信などの通信手段を用
いてガイド用移動体へ送信し、ガイド用移動体が、その
距離情報を受信し、その距離情報と前後の超音波受信機
間の受信時刻の差とから、ガイド用移動体と作業用移動
体との走行方向の位置ズレ量を求める請求項３に記載の
作業用移動体の移動制御装置。