JP2666511B2 - 無人搬送車の速度制御装置 - Google Patents

無人搬送車の速度制御装置

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JP2666511B2
JP2666511B2 JP2083720A JP8372090A JP2666511B2 JP 2666511 B2 JP2666511 B2 JP 2666511B2 JP 2083720 A JP2083720 A JP 2083720A JP 8372090 A JP8372090 A JP 8372090A JP 2666511 B2 JP2666511 B2 JP 2666511B2
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、工場内等において、荷物を自動的に搬送
する無人搬送車の速度制御装置に関する。
「従来の技術」 近年、工場等においては、FA(ファクトリー・オート
メーション)化に伴い、無人搬送車を用いた自動搬送シ
ステムが数多く導入されている。この種のシステムで
は、一般に、床面に敷設した誘導線に沿って無人搬送車
を走行させている。このような無人搬送車の一例を第6
図に示す。
第6図は無人搬送車の概略を示すための図である。こ
の図において、1は磁気テープ等で形成される誘導線、
2はこの誘導線1に沿って前後進可能な3輪の無人搬送
車である。2aはステア輪、2bはステア輪2aを駆動する走
行モータである。2cは遊輪、2dはステア輪2aを操舵する
ステアモータである。2e,2fはそれぞれ誘導線1からの
位置ずれを検出する前進用、後進用ステアセンサであ
る。この前進用ステアセンサ2eは、ステアモータ2dの回
転軸(ステアリング軸)に取り付けられ、操舵と共に移
動する。一方、後進用ステアセンサ2fは無人搬送車2の
車体後部に固定されている。これらステアセンサ2e,2f
の両端には、磁気センサ2gが対になって設置される。こ
の磁気センサ2gは、誘導線1の磁場を検出して出力す
る。2hは走行を制御する各種装置や、各種操作スイッチ
が設けられているコントロールボックスである。このよ
うな構成によれば、前進ステアセンサ2e(後進用ステア
センサ2f)が誘導線1からの位置ずれを検出し、この位
置ずれを修正するようにステア輪2aが操舵される。これ
により、無人搬送車2が誘導線1に沿って走行する。
次に、第7図はこの無人搬送車2の速度制御装置の一
例を示すブロック図である。この図において、3は乗算
器であり、基準速度信号Vrefとステアリング角度信号Sa
(後述する)とを乗算して出力する。このステアリング
角度信号Saとは、ステアモータ2dの操舵角(ステアリン
グ角)を検出するエンコーダ(図示略)から供給される
信号である。また、該信号Saの極性は、進行方向に対し
て左に操舵された場合に負になり、右に操舵された場合
に正となる。4は速度発電機であり、走行モータ2bの回
転数に応じたレベルの信号を発生し、これを速度フィー
ドバック信号Vfとして出力する。5は制御回路であり、
乗算器3の出力信号と速度フィードバック信号Vfとを受
けて、走行モータ2bの回転数を制御する速度指令信号Sc
を出力する。この制御回路5の制御特性例を第8図に示
す。この図に示すグラフにおいて、縦軸は上述した速度
指令信号Scであり、横軸はステアリング角度である。こ
のグラフに示すように、ステアリング角度が±θの範囲
にある場合には、無人搬送車2が基準速度(この例では
毎時4kmの速度)で走行し、一方、ステアリング角度が
+θ以上、または−θ以下の場合には、ステアリング角
度に反比例した速度で走行する。すなわち、ステア輪2a
が大きく操舵されるほど、無人搬送車2の走行速度が遅
くなる。
「発明が解決しようとする課題」 ところで、人間がこのような搬送車を運転する場合を
考えると、運転手は過去の経験から、まず、カーブに差
し掛かったら減速し、次に、カーブの中では一定の車速
を保ち、そして、カーブ終了後から加速するといった滑
らかな速度制御を行う。
しかしながら、上述した従来の無人搬送車において
は、ステアリング角度に応じた速度制御を行うため、人
間が運転するような滑らかな速度制御を行うことができ
ないという欠点があった。また、回転半径の小さいカー
ブでは車速を充分落とせず、うまく曲がりきれなくなる
恐れもあった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、滑
らかな速度制御を行い、急なカーブでもスムーズに曲が
ることができる無人搬送車の速度制御装置を提供するこ
とを目的としている。
「課題を解決するための手段」 この発明は、操舵角制御装置と、当該操舵角制御装置
の操舵制御を補助するための速度制御を行う速度制御装
置とを備え、床面等に敷設される誘導線に沿って走行す
る無人搬送車において、前記誘導線からの位置ずれ量を
検出する位置ずれ量検出手段と、前記位置ずれ量に比例
した第1の制御信号と、前記位置ずれ量を時間微分した
第2の制御信号とを発生する制御信号発生手段と、前記
第1および第2の制御信号を受けて、複数のメンバーシ
ップ関数で定義されたファジイ集合を所定の制御ルール
に従ってファジイ推論し、該推論結果に応じて前記無人
搬送車の走行速度を制御する制御手段とを具備すること
により、カーブの速度制御を滑らかに行うことを特徴と
している。
「作用」 上記構成によれば、無人搬送車の走行に伴って、第1
および第2の制御信号が制御信号発生手段から出力され
る。そして、これらの信号がファジイ推論される。この
推論結果により、無人搬送車の走行速度が制御される。
「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明
する。第1図はこの発明の一実施例である無人搬送車2
の速度制御装置の構成を示すブロック図であり、第6図
ならびに第7図の各部に対応する部分には同一の符号を
付け、その説明を省略する。この図において、2g−1,2g
−2はそれぞれ前進用ステアセンサ2eの左端と右端とに
配置された磁気センサである。6a,6bは各々磁気センサ2
g−1,2g−2の出力信号を増幅して出力する増幅器であ
る。7は差動増幅器である。この差動増幅器7は、非反
転入力端子に供給される信号と反転入力端子に供給され
る信号との差、すなわち、前進用ステアセンサ2eの位置
ずれを表す偏差信号Dsを出力する。この偏差信号Dsは、
前進用ステアセンサ2eが前述した誘導線1のほぼ中央に
位置している場合に「0」となり、この位置より左また
は右にずれた場合には、それぞれ負または正の極性をと
る。また、この位置ずれが大きいほどその信号レベルも
大きくなる。8は入力抵抗R1、コンデンサC1、調整抵抗
R2およびオペアンプOP1から構成される微分回路であ
る。この微分回路8は、偏差信号Dsを時間微分し、これ
を微分信号Δ2Dsとして出力する。9は入力抵抗R3、調
整抵抗R4およびオペアンプOP2から構成される比較回路
である。この比較回路9は、偏差信号Dsを所定レベルに
増幅し、これを比例信号ΔDsとして出力する。10は微分
信号Δ2Dsと比例信号ΔDsとを受けてファジイ制御を行
い、その結果を速度制御指令信号Dcとして出力するファ
ジイコントローラである。
次に、このファジイコントローラ10について第2図お
よび第3図を参照して説明する。第2図はファジイコン
トローラ10において定義される各メンバーシップ関数を
示す図である。これらの図において、縦軸はグレード
(度合)、横軸は−1から1までに正規化された各変数
であり、グレードが0から1へ、1から0へ連続的に変
化する三角形の関数によりメンバーシップ関数が定義さ
れている。同図(イ)は比例信号ΔDsのメンバーシップ
関数を示す図であり、L,ZおよびRの三通りのラベルで
識別される各メンバーシップ関数が設定されている。L
は前進用ステアセンサ2eが誘導線1の左側にずれている
場合のメンバーシップ関数であり、最も左側にずれた際
(比較信号ΔDsが−1である場合)にそのグレードが1
となる。Zは前進用ステアセンサ2eが誘導線1の略中央
に位置する場合のメンバーシップ関数であり、中央に位
置する時にそのグレードが1となる。一方、中央から左
右にずれると、そのグレードが下がる。Rは前進用ステ
アセンサ2eが誘導線1の右側にずれている場合のメンバ
ーシップ関数であり、最も右側にずれた際(比例信号Δ
Dsが1である場合)にそのグレードが1となる。
同図(ロ)は微分信号Δ2Dsのメンバーシップ関数を
示す図であり、同図(イ)と同様の関数をとっている。
この図において、Lは前進用ステアセンサ2eが左方向に
ずれて行く場合のメンバーシップ関数である。このメン
バーシップ関数Lは、左方向へずれる速度が最も速い時
(微分信号Δ2Dsが−1である場合)にグレードが1と
なる。Zは前進用ステアセンサ2eのずれが略一定である
場合のメンバーシップ関数であり、ずれる速度が0の時
にグレードが1になる。Rは前進用ステアセンサ2eが右
方向にずれて行く場合のメンバーシップ関数である。こ
のメンバーシップ関数Rは、右方向へずれる速度が最も
速い時(微分信号Δ2Dsが1である場合)にグレードが
1となる。
同図(ハ)は後述するファジイ推論によって得られる
速度制御指令信号Dcの各メンバーシップ関数を示す図で
ある。この図において、Nは無人搬送車2の走行速度を
低速にする場合のメンバーシップ関数、Zは無人搬送車
2の走行速度を中速にする場合のメンバーシップ関数、
Pは無人搬送車2の走行速度を高速にする場合のメンバ
ーシップ関数である。
次に、ファジイコントローラ10において行われるファ
ジイ推論について説明する。このファジイ推論は、以下
に示すファジイ制御ルールによって実行される。すなわ
ち、 ルール1;IF ΔDs=L AND Δ2Ds=L THEN Dc=N ルール2;IF ΔDs=L AND Δ2Ds=Z THEN Dc=Z ルール3;IF ΔDs=L AND Δ2Ds=R THEN Dc=P ルール4;IF ΔDs=Z AND Δ2Ds=L THEN Dc=Z ルール5;IF ΔDs=Z AND Δ2Ds=Z THEN Dc=P ルール6;IF ΔDs=Z AND Δ2Ds=R THEN Dc=Z ルール7;IF ΔDs=R AND Δ2Ds=L THEN Dc=P ルール8;IF ΔDs=R AND Δ2Ds=Z THEN Dc=Z ルール9;IF ΔDs=R AND Δ2Ds=R THEN Dc=N これらルールの意味は、例えば、ルール1にあって
は、「もし、比例信号ΔDsがL(左側にずれている場
合)で、かつ、微分信号Δ2DsがL(左方向にずれて行
く場合)であるならば、速度制御指令信号DcをL(低
速)にしろ」というものである。このようなファジイ制
御ルールは、第3図に示すマトリクスで表示することが
できる。
このような構成において、無人搬送車2が誘導線1に
沿って前進走行する場合、前進用ステアセンサ2eの両端
に配置されている磁気センサ2g−1,2g−2が誘導線1の
磁場を検出する。そして、この検出信号が差動増幅器7
を介して微分回路8および比例回路9に供給される。そ
して、いま、例えば、微分回路8から「−0.5」なる値
の微分信号Δ2Dsが、比例回路9から「0.25」なる値の
比例信号ΔDsがそれぞれファジイコントローラ10に供給
されると、該コントローラ10がこれら各値に基づいて上
述したファジイ推論を行う。
以下、このファジイ推論により速度制御指令信号Dcを
求める動作について詳述する。まず、ルール1におい
て、上述した例では、第4図(a)に示すように比例信
号ΔDsのグレードが“0"、微分信号Δ2Dsのグレードが
“0.5"となる。そして、ここで、推論方法に周知の「MA
X−MIN論理積」を採用しているため、これらMIN(最
小)値をとると“0"になり、このルール1に適合しない
ものになる。同様にして、ルール2,3においても比例信
号ΔDsのグレードが“0"になるから、これらルールにも
適合しない。次に、ルール4では、同図(b)に示すよ
うに比例信号ΔDsのグレードが“0.75"、微分信号Δ2Ds
のグレードが“0.5"になり、これらのMIN値をとると、
“0.5"になる。これにより、ルール4の後件部のメンバ
ーシップ関数、すなわち、速度制御指令信号Dcのメンバ
ーシップ関数Zを高さ“0.5"の位置で頭切りした台形が
得られる。次いで、ルール5でも同様にして、ルール5
の後件部のメンバーシップ関数Pを高さ“0.5"の位置で
頭切した図形が得られる(同図(c))。このようにし
て、ルール6〜9について上述したマッチングを行う
と、ルール6,9では適合せず、ルール7,8ではそれぞれ同
図(d),(e)に示す図形が得られる。
以上の結果から得られた図形群をMAX(最大値)合成
すると、第5図に示す図形が得られる。そして、最終的
な推論結果は、重心法と呼ばれるデファジフィケーショ
ンによって出力値を確定する。この例の場合、第5図に
示すメンバーシップ関数と軸とで囲まれた図形の面積を
半分にする位置が重心になり、この位置Xが求める速度
制御指令信号Dcである。このようにして確定された速度
制御指令信号Dcは、制御回路5に供給される。制御回路
5は該信号Dcと速度フィードバック信号Vfとを受けて、
走行モータ2bの回転数を制御する速度指令信号Scを出力
する。この結果、無人搬送車2は人間が運転するような
滑らかな速度制御を行う。
なお、上述した実施例においては、ファジイ推論方法
として「MAX−MIN論理積」を採用し、出力値の確定方法
として「重心法」を採用したが、これは、他の推論方法
および他の出力確定方法への展開も容易である。
また、上述した実施例においては、無人搬送車2が前
進する場合の速度制御方法について示したが、これは、
後進時の場合にも勿論適用可能なものである。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、無人搬送車
の走行に伴って、第1および第2の制御信号が制御信号
発生手段から出力される。そして、これらの信号がファ
ジイ推論される。この推論結果により、無人搬送車の走
行速度が制御されるので、滑らかな速度制御を行い、急
なカーブでもスムーズに曲がることができる効果が得ら
れる。また、カーブの半径に応じて車速を加減速する割
合も自動的に制御することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例である速度制御装置の構成
を示すブロック図、第2図は同実施例におけるメンバー
シップ関数を示す図、第3図は同実施例におけるファジ
イ制御ルールを示すための図、第4図および第5図は同
実施例におけるファジイ推論を説明するための図、第6
図〜第8図は従来例を説明するための図である。 2g−1,2g−2……磁気センサ、6a,6b……増幅器、7…
…差動増幅器、8……微分回路、9……比例回路、10…
…ファジイコントローラ、5……制御回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】操舵角制御装置と、 当該操舵角制御装置の操舵制御を補助するための速度制
    御を行う速度制御装置と を備え、 床面等に敷設される誘導線に沿って走行する無人搬送車
    において、 前記誘導線からの位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出
    手段と、 前記位置ずれ量に比例した第1の制御信号と、前記位置
    ずれ量を時間微分した第2の制御信号とを発生する制御
    信号発生手段と、 前記第1および第2の制御信号を受けて、複数のメンバ
    ーシップ関数で定義されたファジイ集合を所定の制御ル
    ールに従ってファジイ推論し、該推論結果に応じて前記
    無人搬送車の走行速度を制御する制御手段と を具備することにより、カーブの速度制御を滑らかに行
    うことを特徴とする無人搬送車の速度制御装置。
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