JP2003015740A

JP2003015740A - 作業用移動体の移動制御装置

Info

Publication number: JP2003015740A
Application number: JP2001203327A
Authority: JP
Inventors: Nobukazu Kawagoe; 宣和川越
Original assignee: Figla Co Ltd
Current assignee: Figla Co Ltd
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2003-01-17

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自律走行作業車（作業用移動体）
の移動制御装置であって、目標となる壁がない場所でも
うまく作業を行えるようにする。【解決手段】移動体の向きを計測するジャイロセンサ
と、移動体と障害物までの距離を計測するための距離計
と、移動体が距離計を用いて横方向の位置または移動方
向を計測するための基準壁面の役目を果たすガイドと、
移動体とガイドとの距離を計測することにより、移動体
の横方向位置と移動方向のいずれか一つ、もしくは両方
を計算する移動・方向計算手段と、移動体が位置・方向
計算手段の実行を開始するための条件を判別する条件判
別手段とを設けた。

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、側
方の障害物までの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８−２８６
７４７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】一方、特開平８−２３４８３８号公報に
は、壁までの距離が基準値よりも大きい場合は、走行距
離があらかじめ設定された所定値に達するまでの間、複
数回距離測定を行い、そのうちの最小データを採用して
壁倣い走行制御にフィードバックするものが記載されて
おり、設定された走行距離の間に基準となる柱などがな
い区間には衝立などを追加配置することについても示さ
れている。

【０００７】この制御方法は、同じサイズの柱が目標軌
道に平行に一定間隔で並んでいるような環境においては
有効であるが、デパートやスーパーの通路等の場合、定
まった柱などはなく、商品台や商品棚がランダムに置か
れているため、この方法を採用する場合は、一定間隔で
衝立を多数設置する必要が生じ、作業効率を考えると実
用的ではない。

【０００８】また、特開平８−８４６９６号公報には、
壁までの距離を測定する距離センサと、方位を検出する
方位センサとを有し、壁際を壁に沿って走行する場合に
は、距離センサにより検出された壁までの距離が基準距
離を維持するように走行させ、壁までの距離が基準距離
に対して所定値以上に大きい場合は、方位センサにより
検出された方位に基づいて直進走行するように制御方法
を切り替えるようになっている。

【０００９】この方法では、距離センサを用いるか方位
センサを用いるかの判別を壁からの距離によって行うた
め、ジグザグ走行作業を行う場合、距離センサを用いる
のは壁際の走行のみに限定され、それ以後の走行レーン
については、方位センサのみの制御となり、走行領域が
広い場合、ジャイロセンサの累積誤差による方位のずれ
を無視できなくなる。

【００１０】

【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く、商品台や商品棚がラ
ンダムに置かれている場所においても、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、最小限のガイド用機材の設置により、安価に
効率よく、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。

【００１１】

【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、移動体の向きを計
測するジャイロセンサと、移動体と障害物までの距離を
計測するための距離計と、移動体が距離計を用いて横方
向の位置または移動方向を計測するための基準壁面の役
目を果たすガイドと、移動体とガイドとの距離を計測す
ることにより、移動体の横方向位置と移動方向のいずれ
か一つ、もしくは両方を計算する移動・方向計算手段
と、移動体が位置・方向計算手段の実行を開始するため
の条件を判別する条件判別手段とを具備することを特徴
としている。

【００１２】

【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、この作業用移動体１は、障
害物との距離を測定する超音波センサ３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄと、床面に対しワックス塗布の作業を行う作業
部５とを備えている。図２は赤外線リモートコントロー
ラの平面図であり、この赤外線リモートコントローラ２
は、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。信号としては、テレビなど
の家電製品の赤外線リモートコントローラでよく使用さ
れている方式と同様に、赤外発光ＬＥＤのパルス発光
（パルス幅Ｔ＝５６２．５μｓｅｃ）の繰り返しにおけ
る、パルスとパルスの時間間隔で２進コードの０と１を
表す方式を用いている。

【００１３】例えば、パルスとパルスの間の時間間隔が
長い場合（例えば、３Ｔ＝１６８７．５μｓｅｃ）を
１、短い場合（例えば、Ｔ＝５６２．５μｓｅｃ）を０
とする。そして、この０と１の組み合わせによるコード
を用いて、複数の指令を表現する。最終的に、この連続
パルス発光を３８ＫＨｚで変調した信号を赤外線リモコ
ン信号として出力する。

【００１４】図３は移動体１の構成を、図４は移動体の
ブロック図をそれぞれ表す。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８ａ，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。

【００１５】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
障害物までの距離を測定する。また、赤外線リモコン受
信部１３からの入力に従い、前進、後退、カーブ、旋回
及び後述する位置補正や走行方向補正等の各動作の制御
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。

【００１６】赤外線リモコン信号受信部１３ａ，１３
ｂ，１３ｃ，１３ｄは、前述の３８ＫＨｚで変調された
赤外線リモコン信号を、まず復調し、２進コードデータ
として制御部１０へ出力する。この機能を有する赤外線
リモコン信号受信用ＩＣとして、例えば、シャープ株式
会社製「ＩＳ１Ｕ６０」がある。また、赤外線リモコン
送信部１５ａ，１５ｂは、制御部１０によって制御さ
れ、赤外線リモコン信号を出力する。

【００１７】図５ａはガイド２０の斜視図を、また図５
ｂはガイド２０の通信制御部２１を背面より見た図を、
さらに図６はガイド２０のブロック図をそれぞれ表す。
このガイド２０は、床上に起立状態で支持される超音波
反射板２４の裏面側に通信制御部２１が設けられてい
て、超音波反射板２４の表面側には、赤外線リモコン信
号送信部２２と、赤外線リモコン信号受信部２３とが設
けられている。通信制御部２１には、電池２５と電源部
２６と液晶表示部２７と指令選択スイッチ２８とが設け
られている。

【００１８】つぎに、本実施形態における動作について
説明する。図７に例示するように、移動体１は、走行経
路として、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を行う。図７は、左側か
ら右側へ所定間隔ずつ横移動しながら往復走行する場合
を表す。この他、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。

【００１９】ガイド２０は、作業領域の作業開始位置の
横に置かれており、超音波反射板２４がジグザグ走行の
各走行レーンに平行になるように向きを調整されて置か
れている。ガイドを用いて横方向位置補正、走行方向補
正を行うタイミングを決定する方法として、複数の方法
が考えられる。あらかじめ、どの方法を用いるかは、複
数の方法のなかから赤外線リモートコントローラ２を用
いて選択され、記憶部１４に記憶されている。この方法
は次のとおりである。

【００２０】（第１の方法）まず、第１の方法として、
ジグザグ走行の往路の開始時点で補正動作を行う方法に
ついて説明する。図７において、Ａ，Ｂ，Ｃの各位置が
往路の開始点である。移動体１は、ジグザグ走行中、
Ａ，Ｂ，Ｃの行程に達すると、まず走行方向補正動作を
行い、次に横位置補正動作を行うように制御される。

【００２１】図８は、走行方向補正動作の原理を説明す
る図である。走行方向補正動作では、まず、ジグザグ作
業開始側（この場合は左側）の側方の障害物、すなわち
ガイド２０の超音波反射板２４までの距離Ｄ１を測定す
る。次に、所定距離Ｌ（例えば１５ｃｍ）直進し、再び
同じ側の障害物、すなわちガイド２０の超音波反射板２
４までの距離Ｄ２を測定する。制御部１０は、Ｄ１，Ｄ
２，Ｌの値を基に、次式からガイド２０と移動体１の走
行方向のズレ角θの値を計算する。 θ＝ｓｉｎ^-1｛（Ｄ２−Ｄ１）／Ｌ｝……（１）

【００２２】そして、ジャイロセンサで角度を計測しな
がら、角度θだけ旋回動作を行い、ガイド２０と移動体
１の走行方向を平行にする。そして、新たにこの状態で
のジャイロセンサの出力値を基準方向として設定する。
以上で走行補正動作は終了である。つぎに、横方向位置
補正動作に入る。

【００２３】図９は、横方向位置補正動作の原理を説明
する図である。あらかじめ設定されているジグザグ走行
の横移動ピッチの値Ｐと現在の走行レーン数Ｎと、ジグ
ザグ走行開始時のガイドまでの距離測定値Ｄ₀ から計算
される目標位置におけるガイド２０までの距離計算値を
ＤＴとする。ＤＴ＝Ｄ₀ ＋（Ｎ−１）・Ｐ……（２）

【００２４】横方向位置補正動作開始時の移動体１を図
９の実線で示す。まず、ジグザグ作業開始側（図示例で
は左側）の側方の障害物、すなわちガイド２０の超音波
反射板２４までの距離Ｄ₃ を測定する。つぎに、９０度
旋回を行う。旋回後の移動体１を図の破線で示す。

【００２５】旋回後は、距離（ＤＴ−Ｄ₃ ）だけ直進走
行を行う。ＤＴがＤ₃ よりも大きい場合は、ガイドから
離れる方向へ直進し、ＤＴがＤ₃ よりも小さい場合は、
ガイドに近づく方向へ直進する。そして、前回とは反対
方向に９０度旋回を行う。旋回後の移動体１を図の一点
鎖線で示す。以上で横方向位置補正動作を終了する。な
お、９０度旋回は、ジャイロセンサの値に基づいて行わ
れる。

【００２６】この方法では、往路走行開始時に自動的に
横方向位置・走行方向補正動作が行われるので、ガイド
２０の通信手段である赤外線リモコン信号送信部２２、
赤外線リモコン信号受信部２３、及び移動体１の通信手
段である赤外線リモコン信号送信部１５は使用しない。
したがって、この方法だけを使用する場合には、上記各
通信手段を省略することができ、結果的にコストダウン
となる。また、ガイド２０は、超音波反射板としての機
能さえあればよいので、ダンボール箱や衝立等を利用す
ることができる。

【００２７】また、上記の説明では、ガイドはジグザグ
作業開始側に置き、横方向位置・走行方向補正動作は作
業開始側の障害物に対して行ったが、別の方法として、
ガイドを作業終了側に置き、横方向位置・走行方向補正
動作を作業終了側の障害物に対しても行うことができ
る。このとき、前記式（２）は下記の式（３）に置き換
える。ＤＴ＝Ｄ₀ −（Ｎ−１）・Ｐ……（３）

【００２８】どちら側の障害物に対して補正を行うか
は、あらかじめ赤外線リモートコントローラ２を用いて
選択され、記憶部１４に記憶されている。また、上記の
説明では、補正動作は横方向位置補正と走行方向補正の
両方を行ったが、どちらか一方のみを行うこともでき
る。どの補正動作を行うかも、あらかじめ赤外線リモー
トコントローラ２を用いて選択され、記憶部１４に記憶
されている。

【００２９】（第２の方法）第２の方法は、特許請求の
範囲の請求項２に対応するもので、この方法は、あらか
じめ設定されている縦方向位置（補正開始縦位置）に移
動体１が達したときに、走行方向補正、横方向位置補正
を実行する方法である。補正を行う縦方向位置は、赤外
線リモートコントローラを用いて設定されており、記憶
部１４に記憶されている。そして、ガイド２０はあらか
じめ補正開始縦位置に置いておく必要がある。走行エン
コーダの積算値から計算される走行距離計算値を基に、
縦方向位置を計算し、記憶されている補正開始縦位置に
達すると、一旦停止し、第１の方法と同じ補正動作を実
行する。

【００３０】この方法では、縦方向の途中にガイドを置
くことにより、直進走行レーンの途中でも補正を行うこ
とができるので、縦方向の距離が大きく、往路開始位置
まで戻って来るまでにジャイロセンサの累積誤差が大き
くなりすぎる場合に有効である。

【００３１】この場合も、第１の方法と同じく、ガイド
２０の通信手段である赤外線リモコン信号送信部２２、
赤外線リモコン信号受信部２３、及び移動体１の通信手
段である赤外線リモコン信号送信部１５は使用しないの
で、上記機能を省くことができ、コストダウンとなる。
また、ガイド２０は、超音波反射板としての機能さえあ
ればよいので、ダンボール箱や衝立などを使用すること
ができる。

【００３２】（第３の方法）この第３の方法は、特許請
求の範囲の請求項３に対応するもので、ガイド２０の赤
外線リモコン信号送信部２２から、周期的に補正要求指
令信号を出力し、移動体１の赤外線リモコン信号受信部
１３が、補正要求指令信号を受信すると、第１の方法と
同じように、走行方向補正動作、横方向位置補正動作を
行う方法である。この方法では、あらかじめ補正開始縦
方向位置を設定する必要がなく、ガイド２０を置く場所
も正確である必要がないので、作業の準備が簡単に行え
るという利点がある。

【００３３】この方法では、ガイド２０の赤外線リモコ
ン信号受信部２３、及び移動体１の通信手段である赤外
線リモコン信号送信部１５は使用しないので、上記機能
を省くことができ、コストダウンとなる。

【００３４】（第４の方法）移動体１の赤外線リモコン
信号受信部１３は、赤外線リモートコントローラ２の出
力する信号をあらゆる方向から受信すべく、移動体の周
囲に分散配置されているため、前記第３の方法では、図
１０に示すように、方向の異なる２つのジグザグ走行領
域を連続して作業する場合には、一方の作業領域用のガ
イド２０Ｂから出力される補正要求指令信号が、もう一
方の作業領域を移動中の移動体１に入射し、誤ったタイ
ミングで補正動作を開始してしまうことになる。これを
解決するため、第４の方法では、移動体１がガイド２０
の前を通過するときにのみ、補正要求指令信号を出力す
るようにしたものである。

【００３５】移動体１の側面に設置されている赤外線リ
モコン信号送信部１５から周期的に補正要求指令信号と
は別の２進コードで構成されるガイド起動信号を出力
し、ガイド２０の赤外線リモコン信号受信部２３が、ガ
イド起動信号を受信すると、ガイド２０の赤外線リモコ
ン信号送信部２２から補正要求指令信号を出力する。そ
して、移動体１の赤外線リモコン信号受信部１３が補正
要求指令信号を受信すると、走行方向補正動作、横方向
位置補正動作を行う。

【００３６】（第５の方法）この方法も上記第４の方法
と同じく、第３の方法の課題を解決するための方法であ
り、移動体１の側面が赤外線を反射する部材（例えば金
属面や白色塗装など）で構成された、走行方向に平行な
平面である場合に有効である。

【００３７】ガイド２０の赤外線リモコン信号送信部２
２から、補正指令信号とは別の２進コードで構成される
移動体検出信号を周期的に送信し、ガイド２０の赤外線
リモコン信号受信部２３が移動体検出信号を受信する
と、赤外線リモコン信号送信部２２から補正要求指令信
号が送信される。そして、移動体１の赤外線リモコン信
号受信部１３が補正要求指令信号を受信すると、走行方
向補正動作、横方向位置補正動作を行う。

【００３８】赤外線リモコン信号受信部２３は、赤外線
リモコン信号送信部２２と同じ面に設置されているの
で、通常は信号を受信することはないが、移動体１がガ
イド２０の前を通過するときに赤外線リモコン信号は移
動体１の側面で反射され、赤外線リモコン信号受信部２
３に入射する。これにより、ガイド２０は移動体１の存
在を検知し、補正要求信号を送信する。この方法では、
移動体１の赤外線リモコン信号送信部１５は使用しない
ので、上記機能を省くことができ、コストダウンとな
る。また、移動体検出信号として赤外線リモコン信号を
使用したが、より正確な位置精度が必要な場合は、レー
ザー光線を使用してもよい。

【００３９】（第６の方法）この方法も、上記第５の方
法と同じく、第３の方法の課題を解決するための方法で
あり、かつ、移動体１の側面が赤外線を反射しにくい部
材で構成されるとき、もしくは曲面や傾斜面で構成さ
れ、ガイド２０とは別の方向へ反射してしまうような場
合に有効である。

【００４０】ガイド２０の赤外線リモコン信号送信部２
２から、補正要求指令信号とは別の２進コードで構成さ
れる移動体検出信号を周期的に出力し、移動体１の赤外
線リモコン信号受信部１３が移動体検出信号を受信する
と、移動体１の赤外線リモコン信号送信部１５からガイ
ド起動信号が送信される。そして、ガイド２０の赤外線
リモコン信号受信部２３がガイド起動信号を受信する
と、ガイド２０の赤外線リモコン信号送信部２２から補
正要求指令信号を出力する。そして、移動体１の赤外線
リモコン信号受信部１３が補正要求指令信号を受信する
と、走行方向補正動作、横方向位置補正動作を行う。こ
の方法は、第４の方法に比べ、移動体１からの赤外線リ
モコン信号の出力の頻度が少ないため、移動体１の消費
電力の削減に寄与する。

【００４１】（第７の方法）この方法も、上記第６の方
法と同じく、第３の方法の課題を解決するための方法で
あり、移動体１の側面が赤外線を反射しにくい部材で構
成されるとき、もしくは曲面や傾斜面で構成され、ガイ
ド２０とは別の方向へ反射してしまうときなどに有効な
方法であって、さらに移動体１の赤外線リモコン信号の
出力が不要なため、コストダウン及び移動体１の消費電
力削減に寄与する方法である。

【００４２】この方法では、あらかじめ作業領域をはさ
んでガイド２０の設置位置の反対側に赤外線を反射する
反射板を設置しておく。ガイド２０の赤外線リモコン信
号送信部２２から、補正要求指令信号とは別の２進コー
ドで構成される移動体検出信号を周期的に出力し、移動
体検出信号は反射板で反射されてガイド２０の赤外線リ
モコン信号受信部２３に入射し受信される。移動体検出
信号を出力したときに赤外線リモコン信号受信部２３が
移動体検出信号を受信しなくなると、移動体１がガイド
２０と反射板の間に入ったとみなし、赤外線リモコン信
号送信部２２から補正要求指令信号を送信する。そし
て、移動体１の赤外線リモコン信号受信部１３が補正要
求指令信号を受信すると、走行方向補正動作、横方向位
置補正動作を行う。ここで、移動体検出信号は、赤外線
リモコン信号が使用されたが、より正確な位置精度が必
要な場合は、レーザー光線を使用してもよい。

【００４３】以上、第１から第７までの方法は、ガイド
２０の指令選択スイッチ２８と液晶表示部２７を用いて
使用者が事前に選択することができる。以上で、走行方
向補正動作、横方向位置補正動作を行うタイミングを決
定する方法についての説明を終了する。

【００４４】また、以上の実施形態では、移動体１とガ
イド２０の間の赤外線通信機能を利用して、走行方向補
正動作、横方向位置補正動作の制御のほかに、移動体１
の作業行程の制御、例えばジグザグ走行の縦方向終了位
置の指定、ジグザグ走行終了後の動作の指定、直進中の
方向転換の指定などを行うことができる。

【００４５】ガイド２０の指令選択スイッチ２８と液晶
表示部２７は、ガイド２０から送信する指令信号の種別
を選択するためにも使用することができ、使用者が複数
の指令の中から、移動体１に送信したい指令を選択でき
るようになっている。

【００４６】指令の種類としては、ジグザグ終了位置指定及びジグザグ終了後停止指令ジグザグ終了位置指定及びジグザグ終了後直進指令ジグザグ終了位置指定及びジグザグ終了後右方向転換
指令ジグザグ終了位置指定及びジグザグ終了後左方向転換
指令ジグザグ走行開始指令などがある。

【００４７】ガイド２０は、前記の第４の方法から第７
の方法に従い、移動体１がガイド２０の前を通過したこ
とを検知すると、〜のうち選択されている指令を送
信する。は、ジグザグ走行の縦方向の終了位置を現在
の位置に設定するよう要求する指令であり、かつ、あら
かじめ設定されている往復回数を終了してジグザグ走行
を終了したとき、作業を終了して停止するよう要求する
指令である。は、ジグザグ走行の縦方向の終了位置を
現在の位置に設定するよう要求する指令であり、かつ、
あらかじめ設定されている往復回数を終了してジグザグ
走行を終了したとき、そのまま直進走行を続けるよう要
求する指令である。は、ジグザグ走行の縦方向の終了
位置を現在の位置に設定するよう要求する指令であり、
かつ、あらかじめ設定されている往復回数を終了してジ
グザグ走行を終了したとき、一旦停止し、右に９０度旋
回した後、直進走行を開始するよう要求する指令であ
る。は、ジグザグ走行の縦方向の終了位置を現在の位
置に設定するよう要求する指令であり、かつ、あらかじ
め設定されている往復回数を終了してジグザグ走行を終
了したとき、一旦停止し、左に９０度旋回した後、直進
走行を開始するよう要求する指令である。は、ジグザ
グ走行を開始するよう要求する指令である。

【００４８】移動体１は、上記からまでの指令信号
を受信すると、走行方向・横方向位置補正動作に加え
て、〜の指令に従った動作を開始する。

【００４９】なお、ガイド２０を複数個用意し、から
までの指令を組み合わせ、適切な位置に配置すること
により、複数のジグザグ作業領域間を自動的に移動さ
せ、作業を続けさせることができる。その１例を図１１
に示す。

【００５０】ガイド２０ａの前を移動体１が通過する
と、ガイド２０ａからの指令信号が送信される。移動
体１はの指令信号を受信すると、走行方向・横方向位
置補正動作を行った後、ジグザグ走行を開始する。そし
て、ジグザグ走行中にガイド２０ｂの前を通過すると、
ガイド２０ｂからの指令信号が送信される。移動体１
はの指令信号を受信すると、走行方向・横方向位置補
正動作を行った後、その位置をジグザグ走行の縦方向終
了位置と判断しＵターン動作を行い、次の走行レーンに
移る。

【００５１】そして、あらかじめ設定・記憶されている
走行レーン数の最後のレーンを走行中にガイド２０ｂの
前を通過し、の指令信号を受信すると、走行方向・横
方向位置補正動作を行った後、９０度右旋回を行い、そ
の後直進を開始する。そして、直進中にガイド２０ｃの
前を通過すると、ガイド２０ｃからの指令信号が送信
され、移動体１はの指令信号を受信すると、走行方向
・横方向位置補正動作を行った後、ジグザグ走行を開始
する。そして、ジグザグ走行中にガイド２０ｄの前を通
過すると、ガイド２０ｄからの指令信号が送信され
る。移動体１はの指令信号を受信すると、走行方向・
横方向位置補正動作を行った後、その位置をジグザグ走
行の縦方向終了位置と判断し、Ｕターン動作を行い、次
の走行レーンに移る。

【００５２】そして、あらかじめ設定・記憶されている
走行レーン数の最後のレーンを走行中にガイド２０ｄの
前を通過し、の指令信号を受信すると、走行方向・横
方向位置補正動作を行った後、９０度右旋回を行い、そ
の後直進を開始する。そして、直進中にガイド２０ｅの
前を通過すると、ガイド２０ｅからの指令信号が送信
され、移動体１はの指令信号を受信すると、走行方向
・横方向位置補正動作を行った後、ジグザグ走行を開始
する。そして、ジグザグ走行中にガイド２０ｆの前を通
過すると、ガイド２０ｆからの指令信号が送信され
る。移動体１はの指令信号を受信すると、走行方向・
横方向位置補正動作を行った後、その位置をジグザグ走
行の縦方向終了位置と判断し、Ｕターン動作を行い、次
の走行レーンに移る。そして、あらかじめ設定・記憶さ
れている走行レーン数の最後のレーンを走行中にガイド
２０ｆの前を通過し、の指令信号を受信すると、作業
を終了する。

【００５３】「第２の実施形態」つぎに、上記と異なる
第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態
は、第１の実施形態の移動体１の構成に、超音波センサ
３ｅ，３ｆを加えて、図１２に示すように、移動体１の
側方の障害物までの距離を測定する超音波センサを左右
２個づつ設けている。左側側方の障害物までの距離を計
測するために、３ｃ，３ｅを設け、右側側方の障害物ま
での距離を計測するために３ｄ，３ｆを設けている。第
１の実施形態との相違点は、走行方向補正動作である。

【００５４】本実施形態の走行方向補正動作では、ジグ
ザグ作業開始側（この場合、左側）の側方の障害物、す
なわちガイド２０の超音波反射板２４と、超音波センサ
３ｅ，３ｃまでの距離Ｄ₁ 、Ｄ₂ を測定する。制御部１
０は、Ｄ₁ 、Ｄ₂ と、超音波センサ間の距離Ｌの値を基
に、前記の式（１）からガイド２０と移動体１の走行方
向のずれ角θの値を計算する。そして、ジャイロセンサ
で角度を計測しながら角度θだけ旋回動作を行い、ガイ
ド２０と移動体１の走行方向を平行にする。この状態で
のジャイロセンサの出力値を基準方向として設定する。
以上で走行方向補正動作は終了である。

【００５５】「第３の実施形態」つぎに、第３の実施形
態について説明する。第１、第２の実施形態では、ガイ
ド２０に移動機能がないため、ジグザグ作業領域の幅
は、超音波センサの計測可能距離（例えば１０ｍ）に限
られてしまう。ガイド２０を複数用意し、作業領域の両
側に設置して、移動体１が測定した距離データから移動
体１に近い方のガイドを選択して使用する方法を取るこ
とにより、２倍まで幅を広げることができるが、それ以
上に拡大したい場合は、別の方法を考える必要がある。

【００５６】一方、作業領域を隈なく作業する必要のあ
る清掃作業やワックス塗布作業や芝刈り作業などでは、
作業残りがないように、隣の走行レーンと作業幅をオー
バーラップさせる必要があるが、ワックス塗布作業の場
合、ジグザグ走行の縦距離が大きすぎると、隣のレーン
に塗布したワックスが半乾きになった状態で重ね塗りを
することになり、塗布品質を著しく損なう場合がある。
そのため、図１４に示すように、通路の幅が広い場合に
は、ジグザグ走行の縦方向を通路の幅方向に取ると、都
合が良い場合がある。この場合、ジグザグ走行の作業領
域の幅は、通路の長手方向となり、スーパーマーケット
などの場合、通路の長さは１００ｍ以上に及ぶ場合もあ
る。

【００５７】このような作業領域に対処するため、第３
の実施形態では、ガイド２０に移動機能を設け、移動体
１とガイド２０が近づき過ぎたり離れ過ぎたりすると、
ガイド２０がジグザグ領域の幅方向に移動することによ
り、作業を続行することができ、人手を介さずに作業で
きるジグザグ作業領域の幅を大きく拡大することが可能
となる。

【００５８】図１６，１７は本実施形態におけるガイド
２０の構成を表すものである。図中の２１は通信移動制
御部、２２は赤外線リモコン信号送信部、２３は赤外線
リモコン信号受信部、２４は超音波反射板である。ま
た、２５は電池、２６は電源部、３２ａ，３２ｂは車輪
であり、３３ａ，３３ｂは走行モータ、２９ａ，２９ｂ
は走行エンコーダ、３０はキャスター、３１はジャイロ
センサである。

【００５９】図１４を参照して、本実施形態の動作を説
明する。移動体１は、まず作業開始点Ａに置かれ、ガイ
ド２０は作業終了方向側に、超音波センサの測定可能距
離範囲内で、任意の距離だけ離れて置かれている。

【００６０】第１の実施形態の第１の方法で説明したよ
うに、移動体１は、往路のスタート前に、ガイド２０を
基準として、走行方向補正を行う。そして、ジグザグ走
行を行い、走行方向補正時に計測したガイド２０までの
距離が所定値よりも小さくなったとき、走行方向補正動
作の終了後、赤外線リモコン信号送信部１５よりガイド
移動要求信号を送信する。ガイド２０は、赤外線リモコ
ン受信部２３がガイド移動要求信号を受信すると、ジャ
イロセンサ３１の出力と走行エンコーダ２９の出力に基
づいて、所定距離だけ移動体１から離れる方向へ直進す
る。以後、移動体１がガイド２０に近づくと、上記の手
順により、ガイド２０が移動体１から離れるという動作
を繰り返すことにより、幅の広い作業領域の作業を遂行
する。この方法は、ガイド２０が移動体１を先導する方
式であり、移動体１が作業を終えた領域をガイド２０が
走行することがないので、ワックス塗布など、作業後の
床上を走行すると、車輪の後が残ってしまう場合など、
作業後の床を走行してはならない場合に有効な方法であ
る。

【００６１】図１５は、本実施形態のもう一つの動作方
法を表す。この例では、ガイド２０は、作業開始時にジ
グザグ走行の開始側の地点Ｂに置かれる。移動体１は、
往路のスタート前にガイド２０を基準として走行方向補
正を行う。そして、ジグザグ走行を行い、走行方向補正
時に計測したガイド２０までの距離が所定値よりも大き
くなったとき、走行方向補正動作の終了後、赤外線リモ
コン信号送信部１５よりガイド移動要求信号を送信す
る。ガイド２０は、赤外線リモコン受信部２３がガイド
移動要求信号を受信すると、ジャイロセンサ３１の出力
と走行エンコーダ２９の出力に基づいて、所定距離だけ
移動体１に近づく方向へ直進する。以後、移動体１がガ
イド２０から離れると、上記の手順により、ガイド２０
が移動体１に近づくという動作を繰り返すことにより、
幅の広い作業領域の作業を遂行する。

【００６２】この方法は、ガイド２０が移動体１を追い
かける方式であり、ワックス塗布作業など、作業後の床
の上を走行してはならない場合には使用できないが、清
掃作業など、作業後の床を走行してもよい場合で、作業
終了端側に余分な空間がない場合に有利な方法である。

【００６３】上記二つの方法のうち、どちらを用いるか
は、あらかじめ移動体１の記憶部１４に設定・記憶され
ている。

【００６４】以上の方法において、ガイド２０は、ジャ
イロセンサ３１の出力に基づいて直進制御されるが、本
発明の課題であるジャイロセンサの累積誤差に関して
は、作業中におけるガイド２０の走行距離及び走行時間
は、往復走行する移動体１の走行距離及び走行時間に比
べて小さいので、ガイド２０の移動距離が所定範囲内
（例えば５０ｍ以内）であれば、ガイド２０のジャイロ
センサの累積誤差は問題にならない範囲に押さえること
が可能である。

【００６５】また、以上の説明において、ガイド２０の
移動は、ジャイロセンサ３１の出力に基づいてのみ制御
されているが、床にあらかじめ設置されたガイドマーク
を光学センサや磁気センサなどで検出して直進する方法
や、レーザ光線をガイドとして、光学センサで検出しな
がら直進する方法など、ガイドに倣って直進する方法で
も可能であり、ガイド２０の移動距離がジャイロセンサ
３１の累積誤差が問題となるような大きな距離になる場
合に有効である。

【００６６】

【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、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
る壁が無く、商品台や商品棚がランダムに置かれている
ような場所においても、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、最小
限のガイド用機材の設置により、安価に効率よく、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も
のとなった。

【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】ガイドの斜視図（ａ）及びその通信制御部の背
面図（ｂ）である。

【図６】ガイドのブロック図である。

【図７】走行方法の説明図である。

【図８】走行方向補正動作の原理を説明する図である。

【図９】横方向位置補正動作の原理を説明する図であ
る。

【図１０】走行方法の説明図である。

【図１１】作業領域における連続作業法の説明図であ
る。

【図１２】上記と異なる移動体の構成説明図である。

【図１３】その走行方向補正動作の原理を説明する図で
ある。

【図１４】作業領域の説明図である。

【図１５】作業領域の説明図である。

【図１６】ガイドの構成を表す平面図である。

【図１７】ガイドのブロック図である。

【符号の説明】

１移動体２リモートコントローラ３超音波センサ４ジャイロセンサ５作業部６車輪７走行モータ８走行エンコーダ９キャスター１０制御部１３リモコン信号受信部１４記憶部１５リモコン信号送信部２０ガイド２１通信制御部２２リモコン信号送信部２３リモコン信号受信部２４超音波反射板２５電池２６電源部２７液晶表示部２８指令選択スイッチ２９走行エンコーダ３０キャスター３１ジャイロセンサ３２走行車輪３３走行モータ

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、移動体の向きを計測するジャイロセンサ
と、移動体と障害物までの距離を計測するための距離計
と、移動体が距離計を用いて横方向の位置または移動方
向を計測するための基準壁面の役目を果たすガイドと、
移動体とガイドとの距離を計測することにより、移動体
の横方向位置と移動方向のいずれか一つ、もしくは両方
を計算する移動・方向計算手段と、移動体が位置・方向
計算手段の実行を開始するための条件を判別する条件判
別手段とを具備することを特徴とする作業用移動体の移
動制御装置。
【請求項２】前記移動体は、車輪の回転数を計測する
ことにより、走行距離を計測する走行距離計測手段と、
計測した走行距離を基に縦方向の位置を計算する縦方向
位置計算手段と、ガイドを用いた横方向位置もしくは移
動方向の計測を開始する縦方向の位置を記憶する計測位
置記憶手段とを備え、前記条件判別手段は、計測位置記
憶手段に記憶されている縦方向位置と、縦方向位置計算
手段で計算された現在の縦方向位置とが一致した場合
に、位置・方向計算手段の実行を開始する請求項１に記
載の作業用移動体の移動制御装置。
【請求項３】前記ガイドは、移動体に対して少なくと
も一項目以上の指令信号を出力する指令信号出力手段を
有し、前記移動体は、ガイドから出力された指令信号を
受信する指令信号受信手段を有し、前記条件判別手段
は、移動体がガイドから指令信号の一つとしての補正要
求指令信号を受信した場合に、位置・方向計算手段の実
行を開始する請求項１又は２に記載の作業移動体の移動
制御装置。
【請求項４】移動体が、ガイドの前を通過することを
検知する通過検知手段を有する請求項１乃至３のいずれ
かに記載の作業移動体の移動制御装置。
【請求項５】ガイドが、指令信号として、補正要求指
令のほかにジグザグ走行縦方向終了位置設定指令、直進
指令、右方向転換指令、左方向転換指令、ジグザグ走行
開始指令等を送信する指令信号出力手段を有するととも
に、これら指令信号を選択する選択手段を有し、使用者
は、指令信号選択手段により指令を選択し、適切な位置
に配置することによって往復走行以外の移動体の動作を
制御し、複数のジグザグ走行領域間の移動を制御する請
求項３又は４に記載の作業移動体の移動制御装置。
【請求項６】ガイドは、移動手段を有する第２の移動
体であって、第１の移動体である作業用移動体の目標走
行方向と垂直な方向へ移動する請求項１乃至５のいずれ
かに記載の作業移動体の移動制御装置。