JP7509178B2 - AUTONOMOUS DRIVING DEVICE AND AUTONOMOUS DRIVING METHOD - Google Patents

AUTONOMOUS DRIVING DEVICE AND AUTONOMOUS DRIVING METHOD Download PDF

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Description

本発明は、自律走行装置および自律走行方法に関するもので、特に指定領域内の堆積物（堆積粉）を清掃除去するのに用いられる清掃装置に好適な自律走行装置および自律走行方法に関するものである。 The present invention relates to an autonomous driving device and an autonomous driving method, and in particular to an autonomous driving device and an autonomous driving method suitable for a cleaning device used to clean and remove deposits (accumulated powder) within a specified area.

例えばコークス工場では、炉内に石炭を装入する装炭車からの石炭粉の漏れや、石炭貯蔵庫からの石炭粉の漏れなどにより、コークス炉の炉頂部に石炭粉（落粉）が堆積する。この堆積した石炭粉を放置すると、石炭粉中の硫黄成分が上昇管などの金属構造物の腐食を促進させ、また、周囲に飛散して環境に悪影響を与えることから、炉体保護や粉塵飛散防止を目的として、炉頂部に堆積した石炭粉の清掃除去が行われる。しかし、炉頂部に堆積した石炭粉の清掃除去作業は、高温・粉塵環境下で行われる重筋作業であり、熱中症や粉塵吸引の恐れがある危険な作業でもある。 For example, in a coke plant, coal dust (fallen dust) accumulates on the top of a coke oven due to leakage from coal dust cars that load coal into the oven or from coal storage. If this accumulated coal dust is left alone, the sulfur components in the coal dust will accelerate corrosion of metal structures such as riser pipes, and it will also scatter into the surrounding area, causing adverse effects on the environment. Therefore, the coal dust that has accumulated on the top of the oven is cleaned and removed to protect the oven body and prevent dust from scattering. However, cleaning and removing coal dust that has accumulated on the top of the oven is heavy physical labor performed in a high-temperature, dusty environment, and is dangerous work that poses the risk of heatstroke and dust inhalation.

ここで、自動で清掃作業を行う清掃装置として、例えば、特許文献１には、マッピングを行いながら領域全面を清掃していく清掃装置が開示されている。この清掃装置は、清掃領域全体を未知領域、未清掃領域、清掃済領域の３つに分類し、未知領域をなくすようにロボットを動作させ、未知領域がなくなり次第、未清掃領域と清掃済領域の境界を移動させて清掃を実施するような自律走行ロジックを有している。このような技術は、未知領域が毎回存在するような範囲の異なる清掃領域で全面に少量散らばった粉塵などを吸引清掃する際には非常に有用である。 For example, Patent Document 1 discloses a cleaning device that automatically cleans an area while mapping it. This cleaning device has autonomous driving logic that classifies the entire cleaning area into three areas: unknown areas, uncleaned areas, and cleaned areas, operates the robot to eliminate the unknown areas, and, as soon as the unknown areas are eliminated, moves the boundary between the uncleaned areas and the cleaned areas to perform cleaning. This technology is extremely useful when vacuuming and cleaning small amounts of dust scattered over the entire area in cleaning areas that vary in scope and where unknown areas exist each time.

特許第６４１０７０４号公報Patent No. 6410704

コークス炉の炉頂部のように大量（通常、１ｋｇ／ｍ２以上）の落粉が存在する場合には、これを吸引捕集して清掃装置内に貯める方式では非常に大型の装置とする必要があり、このため、スクレーパなどにより落粉をかき集めて指定の場所に集積させる方式のほうが好ましい。しかし、特許文献１の清掃装置は、毎回マッピングを作り直し、原点・座標系が変化するので、コークス炉の炉頂部のように毎回同じ領域を同じパターンで清掃し、さらに指定の場所に落粉を集積させるというような動作を行わせることができない。また、毎回同じ領域を同じパターンで清掃するのに、未知領域を探索する工程が発生することは、時間効率が低下するという問題もある。 When a large amount of fallen powder (usually 1 kg/ m2 or more) exists, such as at the top of a coke oven, a method of suctioning and collecting the powder and storing it in a cleaning device requires a very large device, and therefore a method of scraping the fallen powder with a scraper or the like and accumulating it in a specified location is preferable. However, the cleaning device of Patent Document 1 remakes the mapping every time, and the origin and coordinate system change, so it is not possible to perform operations such as cleaning the same area in the same pattern every time, such as at the top of a coke oven, and accumulating the fallen powder in a specified location. In addition, there is a problem that the time efficiency is reduced because a process of searching for unknown areas is required to clean the same area in the same pattern every time.

これに対し、清掃領域の地図を与えて自律走行を行う一般のＳＬＡＭ技術では、毎回同じ領域を同じパターンで清掃し、さらに落粉をかき集めて指定の場所に集積することが可能である。しかし、もしも、コークス炉の炉頂部に自律走行装置の押出力を超えるような大量の落粉が堆積していて、スクレーパで押し切れずにスタックが発生したり、物が置かれていて移動経路が完全に塞がれていたりすると、そこで自律走行装置が立往生し、清掃の続行が不可能になるという問題がある。
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、決まった経路を容易かつ短時間で移動可能であるとともに、経路の途中で立往生するリスクを減らすことができる自律走行装置および自律走行方法を提供することにある。 In contrast, with general SLAM technology, which uses a map of the cleaning area to perform autonomous navigation, it is possible to clean the same area in the same pattern every time, and also to scrape up the fallen powder and accumulate it in a specified location. However, if a large amount of fallen powder has accumulated at the top of the coke oven that exceeds the pushing force of the autonomous navigation device, causing it to become stuck when the scraper is unable to push it all away, or if an object is placed there that completely blocks the path of movement, the autonomous navigation device will become stuck and be unable to continue cleaning.
Therefore, an object of the present invention is to provide an autonomous driving device and an autonomous driving method that solve the problems of the conventional technology described above, and that can travel a fixed route easily and in a short time while reducing the risk of getting stuck along the route.

上記課題を解決するため、本発明は、移動台車を指定領域内で複数の経由点ｐを経由させながら自律走行させるようにした自律走行装置および自律走行方法であって、移動台車を経由点ｐｉまで自律走行させるに当たり、測域装置でリアルタイムに取得される障害物情報ａと予め記憶されている障害物位置情報ａ０を比較するなどの方法によって移動台車の自己位置を推定し、この推定された自己位置と予め記憶されている経由点情報ｂを利用して経由点ｐｉまでの走行経路を算出し、その走行経路にしたがって移動台車を経由点ｐｉまで移動させることを基本とする。そして、移動台車が自律走行中に立往生しないようにするため、移動中の移動台車が経由点ｐｉに辿り着けないスタック状態であると判定した場合には、予め記憶されている経由点情報ｂに基づき移動台車の移動先の経由点ｐを変更し、さらに好ましくは、障害物情報ａに基づき移動台車の走行経路が生成できないと判定した場合にも、予め記憶されている経由点情報ｂに基づき移動台車の移動先の経由点ｐを変更する異常処理を行うようにしたものである。すなわち、例えば、自律走行しながら指定領域内の堆積物を清掃用スクレーパでかき集めて清掃する自律走行装置に適用した場合には、清掃用スクレーパで大量の堆積物を押し切れなくなってスタック状態になった場合、さらには、予め記憶されている障害物位置情報ａ０にはなかった障害物によって走行経路が塞がれている場合に、予め記憶されている経由点情報ｂに基づき移動台車の移動先の経由点ｐを変更する異常処理を行い、移動台車が自律走行中に立往生しないようにするものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides an autonomous driving device and an autonomous driving method for autonomously driving a mobile dolly while passing through a plurality of waypoints p within a specified area, and when the mobile dolly is autonomously driven to a waypoint p i , the device estimates the self-position of the mobile dolly by a method such as comparing obstacle information a acquired in real time by a range measurement device with obstacle position information a 0 stored in advance, calculates a driving route to the waypoint p i using the estimated self-position and waypoint information b stored in advance, and moves the mobile dolly to the waypoint p i according to the driving route. In order to prevent the mobile dolly from getting stuck during autonomous driving, if it is determined that the mobile dolly is stuck and cannot reach the waypoint p i during the autonomous driving, the device changes the waypoint p of the mobile dolly's destination based on the waypoint information b stored in advance, and more preferably, if it is determined that the driving route of the mobile dolly cannot be generated based on the obstacle information a, an abnormality process is performed to change the waypoint p of the mobile dolly's destination based on the waypoint information b stored in advance. That is, for example, when applied to an autonomous driving device that cleans up deposits within a specified area by scraping them up with a cleaning scraper while autonomously driving, if the cleaning scraper becomes unable to push through a large amount of deposits and becomes stuck, or if the driving path is blocked by an obstacle that is not included in the pre-stored obstacle position information a0 , abnormality processing is performed to change the way point p of the destination of the mobile cart based on the pre-stored way point information b, so that the mobile cart does not get stuck while autonomously driving.

すなわち、上記課題を解決するための本発明の自律走行装置および自律走行方法の特徴は、以下のとおりである。
［1］走行用の駆動装置（２）を備えた移動台車（１）を指定領域（Ａ）内で複数の経由点（ｐ）を経由させながら自律走行させる自律走行装置であって、
移動台車（１）の自己位置を推定し、この推定された自己位置と予め記憶されている経由点情報ｂに基づいて移動台車（１）を移動させる経由点（ｐｉ）までの走行経路を算出し、移動台車（１）がその走行経路にしたがって経由点（ｐｉ）まで移動するように駆動装置（２）を制御する演算制御装置（４）を備え、
演算制御装置（４）は、経由点（ｐｉ）に向けて移動中の移動台車（１）が経由点（ｐｉ）に辿り着けないスタック状態であるか否かを判定し、スタック状態であると判定した場合に、移動台車（１）を移動させるべき経由点（ｐ）を変更し、その変更先の経由点（ｐｎ）に移動台車（１）を移動させるよう駆動装置（２）を制御することを特徴とする自律走行装置。 That is, the features of the autonomous driving device and autonomous driving method of the present invention for solving the above problems are as follows.
[1] An autonomous driving device that autonomously drives a mobile cart (1) equipped with a driving device (2) for traveling through a plurality of via points (p) within a designated area (A),
a calculation and control device (4) that estimates a self-position of a mobile cart (1), calculates a travel route to a waypoint (p i ) along which the mobile cart (1) should move based on the estimated self-position and prestored waypoint information b, and controls a drive device (2) so that the mobile cart (1) moves to the waypoint (p i ) along the travel route;
The arithmetic and control device (4) determines whether a mobile cart (1) moving toward a via point (p i ) is stuck and cannot reach the via point (p i ), and if it determines that the mobile cart (1) is stuck, changes the via point (p) to which the mobile cart (1) should be moved, and controls the drive device (2) to move the mobile cart (1) to the new via point (p n ).

［2］上記［1］の自律走行装置において、移動台車（１）の周囲環境を測定して障害物情報ａを取得する測域装置（３）をさらに備え、
演算制御装置（４）は、予め記憶されている指定領域（Ａ）内の障害物位置情報ａ０と、測域装置（３）で取得された障害物情報ａとを比較することで移動台車（１）の自己位置を推定することを特徴とする自律走行装置。
［3］上記［2］の自律走行装置において、演算制御装置（４）は、測域装置（３）で取得された障害物情報ａに基づき、移動台車（１）が移動すべき経由点（ｐｉ）までの走行経路が生成できるか否かを判定し、生成できないと判定した場合に、移動台車（１）を移動させるべき経由点（ｐ）を変更し、その変更先の経由点（ｐｎ）に移動台車（１）を移動させるよう駆動装置（２）を制御することを特徴とする自律走行装置。 [2] The autonomous driving device according to the above [1], further comprising a range finder (3) for measuring the surrounding environment of the mobile cart (1) and acquiring obstacle information a;
The autonomous driving device is characterized in that the arithmetic and control device (4) estimates the self-position of the mobile cart (1) by comparing obstacle position information a0 within a designated area (A) stored in advance with obstacle information a acquired by the range measurement device (3).
[3] In the autonomous driving device of [2] above, the arithmetic and control device (4) determines whether or not a driving route to a via point (p i ) to which the mobile cart (1) should move can be generated based on the obstacle information a acquired by the range measurement device (3), and if it determines that the route cannot be generated, changes the via point (p) to which the mobile cart (1) should move, and controls the drive device (2) to move the mobile cart (1) to the new via point (p n ).

［4］上記［1］～［3］のいずれかの自律走行装置において、移動台車（１）は、指定領域（Ａ）内で所定の作業を行うための作業ツール（５）と、該作業ツール（５）を駆動するためのアクチュエータ（６）を備え、
経由点情報ｂは、移動台車（１）の台車位置、移動台車（１）の台車姿勢、アクチュエータ（６）の動作指令、及び経由点（ｐ）を変更する場合における変更先の経由点（ｐｎ）の情報を含むことを特徴とする自律走行装置。
［5］上記［4］の自律走行装置において、作業ツール（５）は、指定領域（Ａ）内の堆積物をかき集めて清掃する清掃用スクレーパ（５a）であり、
アクチュエータ（６）は、清掃用スクレーパ（５a）が上下方向に移動して路面に接地しまたは路面から離れるように清掃用スクレーパ（５a）を駆動するアクチュエータ（６a）であることを特徴とする自律走行装置。
［6］上記［4］の自律走行装置において、作業ツール（５）は、指定領域（Ａ）内の堆積物をかき集めて清掃する清掃用スクレーパ（５a）と、該清掃用スクレーパ（５a）の前に堆積物をかき出す回転ブラシ（５b）であり、
アクチュエータ（６）は、清掃用スクレーパ（５a）が上下方向に移動して路面に接地しまたは路面から離れるように清掃用スクレーパ（５a）を駆動するアクチュエータ（６a）と、回転ブラシ（５b）を回転駆動するアクチュエータ（６b）であることを特徴とする自律走行装置。 [4] In any one of the autonomous driving devices according to [1] to [3] above, the mobile cart (1) is provided with a work tool (5) for performing a predetermined task within the designated area (A) and an actuator (6) for driving the work tool (5);
The autonomous driving device is characterized in that the waypoint information b includes the carriage position of the mobile carriage (1), the carriage attitude of the mobile carriage (1), an operation command for an actuator (6), and information on a new waypoint (p n ) when the waypoint (p) is changed.
[5] In the autonomous driving device according to [4] above, the work tool (5) is a cleaning scraper (5a) that scrapes up and cleans deposits within the designated area (A),
An autonomous driving device, characterized in that the actuator (6) is an actuator (6a) that drives the cleaning scraper (5a) so that the cleaning scraper (5a) moves in the vertical direction to come into contact with or move away from the road surface.
[6] In the autonomous driving device of the above [4], the work tool (5) is a cleaning scraper (5a) that scrapes up and cleans deposits within the designated area (A), and a rotating brush (5b) that scrapes off deposits in front of the cleaning scraper (5a);
The actuator (6) is an actuator (6a) that drives a cleaning scraper (5a) so that the cleaning scraper (5a) moves in an up and down direction to come into contact with or move away from the road surface, and an actuator (6b) that rotates a rotating brush (5b).

［7］上記［1］～［3］のいずれかの自律走行装置において、演算制御装置（４）は、移動台車（１）が経由点（ｐｉ）に移動する際に、当該経由点（ｐｉ）までの移動距離ΔＬと姿勢角変化量Δθから経由点（ｐｉ）までの目標走破時間Ｔを算出し、移動台車（１）の移動開始からの経過時間実績値ｔと目標走破時間Ｔとを比較することで移動台車（１）がスタック状態であるか否か判定することを特徴とする自律走行装置。
［8］上記［2］または［3］の自律走行装置において、駆動装置（２）の動作量から移動台車（１）の移動量を検出する移動量検出装置（７）をさらに備え、
演算制御装置（４）は、予め記憶されている指定領域（Ａ）内の障害物位置情報ａ０と、測域装置（３）で取得された障害物情報ａとを比較することに加えて、移動量検出装置（７）で検出された移動台車（１）の移動量を用いて、SLAMアルゴリズムに基づくパーティクルフィルタにより移動台車（１）の自己位置を推定することを特徴とする自律走行装置。 [7] In any of the autonomous driving devices of [1] to [3] above, the arithmetic and control device (4) calculates a target travel time T to the via point (p i ) from the travel distance ΔL and the attitude angle change amount Δθ when the mobile cart ( 1) moves to the via point (p i ) , and determines whether the mobile cart (1) is stuck by comparing the actual elapsed time t from the start of movement of the mobile cart (1) with the target travel time T.
[8] The autonomous driving device according to the above [2] or [3], further comprising a movement amount detection device (7) for detecting a movement amount of the movable carriage (1) from an operation amount of the drive device (2);
The arithmetic and control device (4) compares obstacle position information a0 within a designated area (A) stored in advance with obstacle information a acquired by a range measurement device (3), and also estimates the self-position of the mobile cart (1) by a particle filter based on a SLAM algorithm using the amount of movement of the mobile cart (1) detected by a movement amount detection device (7).

［9］走行用の駆動装置（２）を備えた移動台車（１）を指定領域（Ａ）内で複数の経由点（ｐ）を経由させながら自律走行させる自律走行方法であって、
移動台車（１）の自己位置を推定する工程（ア）と、
前記推定された自己位置と予め記憶されている経由点情報ｂに基づいて移動台車（１）を移動させる経由点（ｐｉ）までの走行経路を算出し、移動台車（１）がその走行経路にしたがって経由点（ｐｉ）まで移動するように駆動装置（２）を制御する工程（イ）と、
経由点（ｐｉ）に向けて移動中の移動台車（１）が経由点（ｐｉ）に辿り着けないスタック状態であるか否かを判定し、スタック状態であると判定した場合に、移動台車（１）を移動させるべき経由点（ｐ）を変更し、その変更先の経由点（ｐｎ）に移動台車（１）を移動させるよう駆動装置（２）を制御する工程（ウ）を備えることを特徴とする自律走行方法。 [9] An autonomous driving method for autonomously driving a mobile cart (1) equipped with a driving device (2) for driving the mobile cart (1) through a plurality of via points (p) within a designated area (A), comprising:
A step (a) of estimating a self-position of a mobile cart (1);
a step (a) of calculating a travel route to a via point (p i ) along which the mobile carriage (1) is to be moved based on the estimated self-position and pre-stored via point information b, and controlling a drive device (2) so that the mobile carriage (1) moves to the via point (p i ) along the travel route;
The autonomous driving method includes a step (c) of determining whether a mobile cart (1) moving toward a via point (p i ) is stuck and cannot reach the via point (p i ), and if it is determined that the mobile cart (1) is stuck, changing the via point (p) to which the mobile cart (1) should be moved, and controlling a drive device (2) to move the mobile cart (1) to the new via point (p n ).

［10］上記［9］の自律走行方法において、工程（ア）では、測域装置（３）により移動台車（１）の周囲環境を測定して障害物情報ａを取得し、予め記憶されている指定領域（Ａ）内の障害物位置情報ａ０と、測域装置（３）で取得された障害物情報ａとを比較することで移動台車（１）の自己位置を推定することを特徴とする自律走行方法。
［11］上記［10］の自律走行方法において、さらに、測域装置（３）で取得された障害物情報ａに基づき、移動台車（１）が移動すべき経由点（ｐｉ）までの走行経路が生成できるか否かを判定し、生成できないと判定した場合に、移動台車（１）を移動させるべき経由点（ｐ）を変更し、その変更先の経由点（ｐｎ）に移動台車（１）を移動させるよう駆動装置（２）を制御する工程（エ）を備えることを特徴とする自律走行方法。 [10] The autonomous driving method according to [9] above, wherein in the step (a), a range measurement device (3) measures the surrounding environment of the mobile cart (1) to obtain obstacle information a, and estimates the self-position of the mobile cart (1) by comparing obstacle position information a0 within a designated area (A) stored in advance with the obstacle information a obtained by the range measurement device (3).
[11] The autonomous driving method according to [10] above, further comprising a step (e) of determining whether or not a driving route to a via point (p i ) to which the mobile carriage (1) should move can be generated based on the obstacle information a acquired by the range measurement device ( 3 ), and if it is determined that the route cannot be generated, changing the via point (p) to which the mobile carriage (1) should move, and controlling the drive device (2) to move the mobile carriage (1) to the new via point (p n ).

［12］上記［9］～［11］のいずれかの自律走行方法において、移動台車（１）は、指定領域（Ａ）内で所定の作業を行うための作業ツール（５）と、該作業ツール（５）を駆動するためのアクチュエータ（６）を備え、
指定領域（Ａ）内で移動台車（１）を走行させながら作業ツール（５）で作業を行うことを特徴とする自律走行方法。
［13］上記［12］の自律走行方法において、作業ツール（５）は、指定領域（Ａ）内の地面の堆積物をかき集めて清掃する清掃用スクレーパ（５a）であり、
アクチュエータ（６）は、清掃用スクレーパ（５a）が上下方向に移動して路面に接地しまたは路面から離れるように清掃用スクレーパ（５a）を駆動するアクチュエータ（６a）であり、
指定領域（Ａ）内で移動台車（１）を走行させ、アクチュエータ（６a）により清掃用スクレーパ（５a）を駆動させつつ、清掃用スクレーパ（５a）で堆積物をかき集め、かき集めた前記堆積物を所定の場所まで移動させて集積することを特徴とする自律走行方法。 [12] In any one of the autonomous traveling methods [9] to [11] above, the mobile cart (1) is provided with a work tool (5) for performing a predetermined task within a designated area (A), and an actuator (6) for driving the work tool (5);
An autonomous driving method, characterized in that a mobile cart (1) is driven within a designated area (A) while a work tool (5) is used to perform work.
[13] In the autonomous traveling method according to the above [12], the work tool (5) is a cleaning scraper (5a) that scrapes up and cleans deposits on the ground within the designated area (A),
The actuator (6) is an actuator (6a) that drives the cleaning scraper (5a) so that the cleaning scraper (5a) moves in the vertical direction to come into contact with or separate from the road surface;
The autonomous traveling method comprises: traveling a mobile cart (1) within a designated area (A); driving a cleaning scraper (5a) with an actuator (6a); scraping up deposits with the cleaning scraper (5a); and transporting the scraped up deposits to a predetermined location and accumulating the deposits.

［14］上記［12］の自律走行方法において、作業ツール（５）は、指定領域（Ａ）内の地面の堆積物をかき集めて清掃する清掃用スクレーパ（５a）と、該清掃用スクレーパ（５a）の前に堆積物をかき出す回転ブラシ（５b）であり、
アクチュエータ（６）は、清掃用スクレーパ（５a）が上下方向に移動して路面に接地しまたは路面から離れるように清掃用スクレーパ（５a）を駆動するアクチュエータ（６a）と、回転ブラシ（５b）を回転駆動するアクチュエータ（６b）であり、
指定領域（Ａ）内で移動台車（１）を走行させ、アクチュエータ（６a），（６b）により清掃用スクレーパ（５a）と回転ブラシ（５b）を駆動させつつ、清掃用スクレーパ（５a）と回転ブラシ（５b）で堆積物をかき集め、かき集めた前記堆積物を所定の場所まで移動させて集積することを特徴とする自律走行方法。 [14] In the autonomous traveling method according to [12] above, the work tool (5) is a cleaning scraper (5a) that scrapes up and cleans deposits on the ground within the designated area (A), and a rotating brush (5b) that scrapes off the deposits in front of the cleaning scraper (5a);
The actuator (6) is an actuator (6a) that drives the cleaning scraper (5a) so that the cleaning scraper (5a) moves up and down to come into contact with or separate from the road surface, and an actuator (6b) that rotates the rotating brush (5b);
The autonomous traveling method comprises: traveling a mobile cart (1) within a designated area (A); driving a cleaning scraper (5a) and a rotating brush (5b) with actuators (6a), (6b); scraping up deposits with the cleaning scraper (5a) and the rotating brush (5b); and transporting the scraped up deposits to a predetermined location and accumulating them.

本発明では、移動台車を指定領域内で複数の経由点ｐを経由させながら自律走行させるようにし、移動台車を経由点ｐｉまで自律走行させるに当たり、測域装置でリアルタイムに取得される障害物情報ａと予め記憶されている障害物位置情報ａ０を比較するなどの方法によって移動台車の自己位置を推定し、この推定された自己位置と予め記憶されている経由点情報ｂを利用して経由点ｐｉまでの走行経路を算出し、その走行経路にしたがって移動台車を経由点ｐｉまで移動させるようにしたので、移動台車を決まった経路で所望の場所に容易かつ短時間で移動させることができ、例えば、自律走行しながら指定領域内の堆積物を清掃用スクレーパ（回転ブラシを併用する場合などを含む。）でかき集めて清掃する自律走行装置に適用した場合には、毎回同じ領域を同じパターンで清掃し、さらに指定の場所に堆積物を集積させることができ、指定領域の清掃を容易かつ短時間で効率的に行うことができる。 In the present invention, the mobile cart is made to travel autonomously while passing through a plurality of way points p within a designated area, and when the mobile cart is made to travel autonomously to way point p i , the self-position of the mobile cart is estimated by a method such as comparing obstacle information a acquired in real time by a range measurement device with obstacle position information a0 stored in advance, and a travel route to way point p i is calculated using this estimated self-position and way point information b stored in advance, and the mobile cart is made to travel to way point p i along that travel route. Therefore, the mobile cart can be moved to a desired location along a fixed route easily and in a short time. For example, when applied to an autonomous traveling device that cleans by scraping up deposits within a designated area with a cleaning scraper (including the case where a rotating brush is used in combination) while autonomously traveling, the same area can be cleaned in the same pattern every time, and the deposits can be accumulated in a designated location, so that the designated area can be cleaned easily, quickly, and efficiently.

そして、移動中の移動台車が経由点ｐｉに辿り着けないスタック状態であると判定した場合には、予め記憶されている経由点情報ｂに基づき移動台車の移動先の経由点ｐを変更し、さらに好ましくは、障害物情報ａに基づき移動台車の走行経路が生成できないと判定した場合にも、予め記憶されている経由点情報ｂに基づき移動台車の移動先の経由点ｐを変更する異常処理を行うため、移動台車が自律走行中に立往生するリスクを低減することができ、自律走行によって移動台車を所望の場所までより確実かつ短時間で移動させることができる。 Furthermore, if it is determined that the moving mobile cart is stuck and cannot reach way point p i , then the way point p of the destination of the mobile cart is changed based on the way point information b stored in advance, and more preferably, if it is determined that a travel path for the mobile cart cannot be generated based on the obstacle information a, abnormality processing is performed to change the way point p of the destination of the mobile cart based on the way point information b stored in advance, so that the risk of the mobile cart getting stuck during autonomous driving can be reduced and the mobile cart can be moved to the desired location more reliably and in a shorter time by autonomous driving.

このため、例えば、自律走行しながら指定領域内の堆積物を清掃用スクレーパ（回転ブラシを併用する場合などを含む。）でかき集めて清掃する自律走行装置に適用した場合には、清掃用スクレーパで大量の堆積物を押し切れなくなってスタック状態になった場合、さらには、予め記憶されている障害物位置情報ａ０にはなかった障害物によって走行経路が塞がれている場合に、予め記憶されている経由点情報ｂに基づき移動台車の移動先の経由点ｐを変更する異常処理を行い、移動台車が自律走行中に立往生しないようにすることができるので、指定領域の清掃をより効率的に行うことができる。また、スタック状態が生じたり、走行経路を生成できないときに移動台車の移動先の経由点ｐを変更する場合も、予め変更先の経由点ｐを指定しておくので、複雑な異常処理プログラムを実装する必要がない利点がある。
以上のことから本発明の自律走行装置および方法は、石炭粉（落粉）が堆積するコークス炉の炉頂部の清掃装置などとして好適であり、堆積物の清掃除去作業を効率的かつ適切に実施することができる。 For this reason, for example, when applied to an autonomous traveling device that cleans a designated area by scraping up deposits with a cleaning scraper (including the case where a rotating brush is used in combination) while autonomously traveling, if the cleaning scraper cannot push through a large amount of deposits and becomes stuck, or if the traveling route is blocked by an obstacle that is not included in the pre-stored obstacle position information a0 , abnormality processing is performed to change the way point p of the moving destination of the mobile dolly based on the pre-stored way point information b, so that the mobile dolly does not get stuck during autonomous traveling, and the designated area can be cleaned more efficiently. Also, even when a stuck state occurs or a traveling route cannot be generated and the way point p of the moving destination of the mobile dolly is changed, the way point p to which the moving destination is changed is specified in advance, which has the advantage that there is no need to implement a complicated abnormality processing program.
For the above reasons, the autonomous driving device and method of the present invention are suitable as a cleaning device for the top of a coke oven where coal powder (fallen coal) accumulates, and can efficiently and appropriately carry out cleaning and removal work of the deposits.

本発明の自律走行装置の一実施形態を模式的に示す側面図FIG. 1 is a side view showing an embodiment of an autonomous driving device according to the present invention; 図１の実施形態の自律走行装置の平面図FIG. 2 is a plan view of the autonomous driving device according to the embodiment of FIG. 1; 図１の実施形態の自律走行装置の各構成部材の制御系統を示す構成図FIG. 2 is a block diagram showing a control system for each component of the autonomous driving device according to the embodiment of FIG. 1. 図３に示す演算制御装置のブロック図Block diagram of the arithmetic and control device shown in FIG. 本発明の自律走行装置の他の実施形態を模式的に示す側面図FIG. 13 is a side view showing a schematic diagram of another embodiment of the autonomous driving device of the present invention; 図５の実施形態の自律走行装置の平面図FIG. 6 is a plan view of the autonomous driving device according to the embodiment of FIG. 本発明の自律走行装置の制御ロジックのフロー図1 is a flow diagram of the control logic of the autonomous driving device of the present invention. 実施例に記載の試験を実施した建屋平面を座標系で表した説明図An explanatory diagram showing the building plane in which the tests described in the examples were carried out, expressed in a coordinate system. 実施例の試験例１における、本発明例の自律走行装置（清掃装置）による清掃経路を図８をベースにして示した説明図FIG. 9 is an explanatory diagram showing a cleaning route taken by an autonomous mobile device (cleaning device) according to an embodiment of the present invention in a test example 1 of the embodiment, based on FIG. 8. 実施例の試験例１における、本発明例の自律走行装置（清掃装置）の移動軌跡を図９をベースにして示した説明図FIG. 10 is an explanatory diagram showing the movement trajectory of the autonomous mobile device (cleaning device) of the present invention in Test Example 1 of the embodiment based on FIG. 実施例の試験例２における、本発明例の自律走行装置（清掃装置）による清掃経路を図８をベースにして示した説明図FIG. 9 is an explanatory diagram showing a cleaning route taken by an autonomous mobile device (cleaning device) according to an embodiment of the present invention in a test example 2 of the embodiment, based on FIG. 8. 実施例の試験例２における、本発明例の自律走行装置（清掃装置）の移動軌跡を図１１をベースにして示した説明図FIG. 12 is an explanatory diagram showing the movement trajectory of the autonomous mobile device (cleaning device) of the present invention in the test example 2 of the embodiment based on FIG. 11. 実施例の試験例２における、従来方式の自律走行装置（清掃装置）の移動軌跡を図１１をベースにして示した説明図FIG. 11 is a diagram illustrating the movement trajectory of a conventional autonomous mobile device (cleaning device) in a test example 2 of the embodiment. 実施例の試験例３における、本発明例の自律走行装置（清掃装置）による清掃経路を図８をベースにして示した説明図FIG. 9 is an explanatory diagram showing a cleaning route taken by an autonomous mobile device (cleaning device) according to an embodiment of the present invention in a test example 3 of the embodiment, based on FIG. 8. 実施例の試験例３における、本発明例の自律走行装置（清掃装置）の移動軌跡を図１４をベースにして示した説明図FIG. 15 is an explanatory diagram showing the movement trajectory of the autonomous mobile device (cleaning device) of the present invention in the test example 3 of the embodiment based on FIG. 実施例の試験例３における、従来方式の自律走行装置（清掃装置）の移動軌跡を図１４をベースにして示した説明図FIG. 15 is an explanatory diagram showing the movement trajectory of a conventional autonomous mobile device (cleaning device) in a test example 3 of the embodiment based on FIG. 実施例の試験例４におけるＤＥＭ解析の概要を示す説明図FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of DEM analysis in Test Example 4 of the embodiment. 実施例の試験例４におけるTypeＡ、Ｂのスクレーパ・回転ブラシの形状を示す説明図FIG. 1 is an explanatory diagram showing the shapes of scrapers and rotating brushes of Types A and B in Test Example 4 of the embodiment. 実施例の試験例４におけるTypeＣのスクレーパ・回転ブラシの形状を示す説明図FIG. 13 is an explanatory diagram showing the shape of the scraper/rotary brush of Type C in Test Example 4 of the embodiment. 実施例の試験例４における障害物（柱）の周囲の残存粒子数を示すグラフGraph showing the number of remaining particles around an obstacle (pillar) in Test Example 4 of the embodiment

本発明の自律走行装置は、走行用の駆動装置２を備えた移動台車１を指定領域Ａ内で複数の経由点ｐを経由させながら自律走行させるようにした自律走行装置であり、移動台車１を経由点ｐｉまで自律走行させるに当たり、測域装置でリアルタイムに取得される障害物情報ａと予め記憶されている障害物位置情報ａ０を比較するなどの方法によって移動台車１の自己位置を推定し、この推定された自己位置と予め記憶されている経由点情報ｂを利用して経由点ｐｉまでの走行経路を算出し、その走行経路にしたがって移動台車１を経由点ｐｉまで移動させることを基本とする。そして、この自律走行中に移動台車１が立往生しないようにするため、移動中の移動台車１が経由点ｐｉに辿り着けないスタック状態であると判定した場合には、予め記憶されている経由点情報ｂに基づき移動台車１の移動先の経由点ｐを変更し、さらに好ましくは、障害物情報ａに基づき移動台車１の走行経路が生成できないと判定した場合にも、予め記憶されている経由点情報ｂに基づき移動台車１の移動先の経由点ｐを変更する異常処理を行うようにするものである。 The autonomous driving device of the present invention is an autonomous driving device that allows a mobile cart 1 equipped with a driving device 2 for driving to drive autonomously within a designated area A while passing through a plurality of way points p. In autonomously driving the mobile cart 1 to way point p i , the device basically estimates the self-position of the mobile cart 1 by a method such as comparing obstacle information a acquired in real time by a range measurement device with obstacle position information a0 stored in advance, calculates a driving route to way point p i using this estimated self-position and way point information b stored in advance, and moves the mobile cart 1 to way point p i along that driving route. In order to prevent the mobile cart 1 from getting stuck during this autonomous traveling, if it is determined that the mobile cart 1 is stuck and cannot reach the way point p i while moving, the way point p of the destination of the mobile cart 1 is changed based on the way point information b stored in advance, and more preferably, if it is determined that the traveling path of the mobile cart 1 cannot be generated based on the obstacle information a, abnormality processing is performed to change the way point p of the destination of the mobile cart 1 based on the way point information b stored in advance.

このため本発明の自律走行装置は、走行用の駆動装置２を備えた移動台車１と、移動台車１の自己位置の推定と走行経路の算出を行い、さらにスタック状態の判定などを行い、これらに基づき駆動装置２を制御して移動台車１を自律走行させる演算制御装置４を備え、さらに好ましくは、駆動装置２の動作量から移動台車１の移動量を検出する移動量検出装置７などを備える。なお、これら本発明装置の構成部材については、後に図１～図３に示す実施形態を例に詳述する。
移動台車１が自律走行中にスタック状態となって立往生するケースとしては、例えば、自律走行しながら指定領域Ａ内の堆積物を清掃用スクレーパでかき集めて清掃する自律走行装置（清掃装置）に適用した場合に、清掃用スクレーパで大量の堆積物を押し切れなくなってスタック状態となるようなケースが挙げられるが、これに限定されない。 For this reason, the autonomous driving device of the present invention comprises a mobile cart 1 equipped with a driving device 2 for driving, a calculation control device 4 which estimates the self-position of the mobile cart 1, calculates the driving route, and further determines whether the mobile cart 1 is stuck, and controls the driving device 2 based on the above to cause the mobile cart 1 to autonomously drive, and more preferably comprises a movement amount detection device 7 which detects the movement amount of the mobile cart 1 from the operation amount of the driving device 2. Note that these components of the device of the present invention will be described in detail later using the embodiment shown in Figures 1 to 3 as an example.
Examples of cases in which the mobile cart 1 becomes stuck during autonomous driving include, but are not limited to, cases in which, when applied to an autonomous driving device (cleaning device) that uses a cleaning scraper to scrape up and clean deposits within a designated area A while traveling autonomously, the cleaning scraper is unable to push through the large amount of deposits, causing the mobile cart 1 to become stuck.

移動台車１が備える走行用の駆動装置２は、車輪や無限軌道などの走行用回転体、この走行用回転体を回転駆動させるモータなどの駆動源、および走行用回転体の操舵手段などを含む。
また、移動台車１の自己位置の推定は、例えば、自律走行装置に測域装置３を設け、この測域装置３によって移動台車１の周囲環境を測定して障害物情報ａを取得し、予め記憶されている指定領域Ａ内の障害物位置情報ａ０と、測域装置３で取得された障害物情報ａとを演算制御装置４によって比較することによって行われる。
測域装置３は、移動台車１の周囲の障害物情報ａをリアルタイムで取得するものであればよく、例えば、カメラやレーザー距離計などで移動台車１の周囲環境を測定することで障害物情報ａを取得するものが用いられる。
なお、測域装置３で取得される障害物情報ａを用いる以外に、ＧＰＳなどの衛星測位システムによる位置情報に基づいて移動台車１の自己位置を推定するようにしてもよい。 The driving device 2 for traveling provided on the movable cart 1 includes a rotating body for traveling such as wheels or caterpillar tracks, a driving source such as a motor for driving the rotating body for rotation, and a steering means for the rotating body for traveling.
In addition, the self-position of the mobile cart 1 is estimated, for example, by providing a range measurement device 3 on the autonomous driving device, measuring the surrounding environment of the mobile cart 1 using this range measurement device 3 to obtain obstacle information a, and comparing the obstacle position information a0 within the designated area A that is stored in advance with the obstacle information a obtained by the range measurement device 3 using the arithmetic and control device 4.
The range measurement device 3 may be any device that acquires obstacle information a around the mobile cart 1 in real time, and may, for example, be one that acquires obstacle information a by measuring the surrounding environment of the mobile cart 1 using a camera or a laser range finder.
Note that instead of using the obstacle information a acquired by the range measurement device 3, the self-position of the mobile cart 1 may be estimated based on position information from a satellite positioning system such as GPS.

障害物情報ａは、移動台車１の周囲に存在する障害物（例えば、構造物、建物の構造部、設備類、その他の物体）の形状や位置情報である。
障害物位置情報ａ０は、指定領域Ａ内で移動台車１の移動の障害となり得る物体の位置情報であり、通常、構造物、建物の構造部、設備類などの位置情報であるが、これらに限定されない。
経由点情報ｂは、移動台車１が目的地まで移動する際の経由点ｐについての情報であり、各経由点ｐでの移動台車１の台車位置（ｘ座標、ｙ座標）、移動台車１の台車姿勢（台車の姿勢角θ）、経由点ｐを変更する場合における経由点変更先ｎ（経由点ｐｎ）、さらに移動台車１が下記するような作業ツール５とこれを駆動するためのアクチュエータ６を備える場合におけるアクチュエータ動作指令ｍなどを含み、移動台車１が巡回する経由点ｐ１～経由点ｐｊの順番にｊ個並んで記載されたデータとなっている。なお、台車姿勢とは、ｘ－ｙ座標において移動台車１が向いている方向（方位角）、すなわち経由点に到着した時点での方位（方位角）のことである。
障害物位置情報ａ０と経由点情報ｂは、予め記憶手段（記憶装置）に記憶されている。 The obstacle information a is shape and position information of obstacles (for example, structures, structural parts of buildings, equipment, and other objects) present around the mobile cart 1.
The obstacle position information a0 is position information of an object that may be an obstacle to the movement of the mobile cart 1 within the specified area A, and is usually position information of structures, structural parts of buildings, equipment, etc., but is not limited to these.
The way point information b is information about way points p when the mobile cart 1 moves to the destination, and includes the cart position (x coordinates, y coordinates) of the mobile cart 1 at each way point p, the cart attitude (cart attitude angle θ) of the mobile cart 1, the way point change destination n (way point p n ) when the way point p is changed, and further an actuator operation command m when the mobile cart 1 is equipped with a work tool 5 as described below and an actuator 6 for driving it, and is data in which j way points p 1 to p j are arranged in order and traveled by the mobile cart 1. Note that the cart attitude refers to the direction (azimuth angle) in which the mobile cart 1 is facing in the xy coordinates, i.e., the orientation (azimuth angle) at the time of arriving at a way point.
The obstacle position information a0 and the waypoint information b are stored in advance in a storage means (a storage device).

ここで、記憶手段（記憶装置）に記憶されている障害物位置情報ａ０は、障害物マップ等で与えられている情報であってもよいし、予め測定して記憶しておいた情報等であってもよい。障害物位置情報ａ０を予め測定する方法としては、例えば３Ｄスキャナ等の３Ｄ形状測定装置を用いる方法が挙げられる。具体的には、移動台車１とは別の３Ｄ形状測定装置を用いて指定領域Ａの３Ｄ形状をスキャンし、スキャンデータから３ＤＣＡＤモデルを作成することによって障害物位置情報ａ０を作成する。このように、３Ｄ形状測定装置を用いて障害物位置情報ａ０を作成することで、障害物マップを用いる場合に比べて後付けの設備や経年劣化による障害物の変形等の情報を反映することができ、正確な障害物位置情報ａ０を作成することが可能となる。 Here, the obstacle position information a0 stored in the storage means (storage device) may be information given in an obstacle map or the like, or may be information measured and stored in advance. As a method for measuring the obstacle position information a0 in advance, for example, a method using a 3D shape measuring device such as a 3D scanner can be mentioned. Specifically, the obstacle position information a0 is created by scanning the 3D shape of the designated area A using a 3D shape measuring device other than the mobile dolly 1, and creating a 3D CAD model from the scan data. In this way, by creating the obstacle position information a0 using a 3D shape measuring device, it is possible to reflect information such as deformation of the obstacle due to retrofit equipment or aging deterioration, compared to the case where an obstacle map is used, and it is possible to create accurate obstacle position information a0 .

移動台車１は、指定領域Ａ内で所定の作業を行うための作業ツール５と、この作業ツール５を駆動するためのアクチュエータ６（作業アクチュエータ）を備えることができる。
移動台車１が備える作業ツール５に特別な制限はないが、本発明の自律走行装置は、自律走行しながら指定領域Ａ内の堆積物をかき集めて清掃する清掃装置に好適であり、この場合の作業ツール５は、例えば、指定領域Ａ内の堆積物をかき集めて清掃する清掃用スクレーパ５a若しくは清掃用スクレーパ５a＋回転ブラシ５bである。 The movable carriage 1 can be equipped with a work tool 5 for performing a predetermined task within the designated area A, and an actuator 6 (work actuator) for driving this work tool 5.
There are no particular limitations on the work tool 5 equipped on the mobile cart 1, but the autonomous driving device of the present invention is suitable as a cleaning device that scrapes up and cleans deposits within a designated area A while traveling autonomously, and in this case the work tool 5 is, for example, a cleaning scraper 5a or a cleaning scraper 5a + rotating brush 5b that scrapes up and cleans deposits within the designated area A.

また、移動台車１は、上記の清掃用スクレーパ５などに限らず、指定領域Ａ内で所定の作業を行うための種々の作業ツール５を備えることができる。例えば、洗浄用の液体（水など）を撒く散水装置、指定領域Ａ内の物体（石炭投入口の蓋など）を持ち上げるアームなどが挙げられる。その場合、アクチュエータ６は、散水装置やアーム等の作業ツール５を使用位置と非使用位置との間で移動するように駆動する。
なお、移動台車１は、必ずしも作業ツール５を備える必要はない。 Furthermore, the mobile cart 1 can be equipped with various work tools 5 for performing predetermined work within the designated area A, not limited to the above-mentioned cleaning scraper 5. For example, a sprinkler device that sprinkles cleaning liquid (such as water), an arm that lifts an object (such as a coal inlet cover) within the designated area A, etc. In this case, the actuator 6 drives the work tool 5, such as the sprinkler device or the arm, to move between an in-use position and a non-use position.
It should be noted that the movable carriage 1 does not necessarily need to be equipped with the work tool 5 .

図１および図２は、本発明の自律走行装置の一実施形態を模式的に示すものであり、図１は側面図、図２は平面図である。本実施形態の自律走行装置は、自律走行しながら指定領域Ａ内の堆積物を清掃用スクレーパ５aでかき集めて清掃する清掃装置である。また、図３は、この自律走行装置の各構成部材の制御系統を示した構成図である。
自律走行装置は、移動台車１を備えており、この移動台車１は、走行用の駆動装置２として、車輪２０と、車輪２０の駆動源（モータなど）と、車輪２０の操舵機構などを備えており、この駆動装置２により移動台車１は任意の方向に走行（前進・後進）可能である。 1 and 2 are schematic diagrams showing an embodiment of an autonomous mobile device of the present invention, with Fig. 1 being a side view and Fig. 2 being a plan view. The autonomous mobile device of this embodiment is a cleaning device that uses a cleaning scraper 5a to scrape up and clean deposits within a designated area A while autonomously traveling. Fig. 3 is a configuration diagram showing a control system for each component of this autonomous mobile device.
The autonomous driving device is equipped with a mobile cart 1, which is equipped with a driving device 2 for driving, including wheels 20, a driving source for the wheels 20 (such as a motor), and a steering mechanism for the wheels 20, and this driving device 2 allows the mobile cart 1 to drive (forward and backward) in any direction.

移動台車１には、測域装置３、演算制御装置４、移動量検出装置７、記憶装置８などが搭載されており、さらに、移動台車１は、路面（地面）の堆積物をかき集めて清掃する清掃用スクレーパ５a（作業ツール５）と、この清掃用スクレーパ５aを上下に動かすためのアクチュエータ６a（アクチュエータ６）を備えている。
なお、この自律走行装置（以下、「清掃装置」という場合がある）は、路面を走行することに伴って清掃用スクレーパ５aが路面上の堆積物（堆積粉）をかき集めることにより路面を清掃するものであり、したがって、堆積物の吸引機構や吸引した堆積物の貯留機構などは備えていない。 The mobile cart 1 is equipped with a range measurement device 3, an arithmetic and control device 4, a movement amount detection device 7, a memory device 8, etc., and further includes a cleaning scraper 5a (work tool 5) for scraping up and cleaning deposits on the road surface (ground), and an actuator 6a (actuator 6) for moving the cleaning scraper 5a up and down.
This autonomous driving device (hereinafter sometimes referred to as the "cleaning device") cleans the road surface by scraping up deposits (accumulated powder) on the road surface with the cleaning scraper 5a as it travels along the road surface, and therefore does not have a mechanism for suctioning deposits or a mechanism for storing the sucked up deposits.

測域装置３は、周囲の障害物（例えば、構造物、建物の構造部、設備類、その他の物体）と移動台車１との距離を測定し、或いは周囲を撮影することで、その障害物の２次元ないし３次元形状および位置情報を取得する装置である。測域装置３の種類は問わず、例えば、レーザーレンジファインダ、赤外線センサ、超音波センサ、電波によるレーダーセンサ、デプスカメラ、ステレオカメラなどの１種以上を用いることができるが、なかでも測定精度などの観点から２Ｄまたは３Ｄレーザー式のレーザーレンジファインダが好ましい。
移動量検出装置７は、例えば車輪エンコーダなどで構成され、駆動装置２を構成する車輪２０の動作量から移動台車１の移動量を検出（推定）する。 The range measurement device 3 is a device that measures the distance between the mobile cart 1 and surrounding obstacles (e.g., structures, structural parts of buildings, equipment, and other objects) or captures images of the surroundings to obtain two-dimensional or three-dimensional shape and position information of the obstacles. Any type of range measurement device 3 can be used, and one or more types of sensors such as a laser range finder, an infrared sensor, an ultrasonic sensor, a radar sensor using radio waves, a depth camera, and a stereo camera can be used, but a 2D or 3D laser type laser range finder is preferable from the viewpoint of measurement accuracy and the like.
The movement amount detection device 7 is constituted by, for example, a wheel encoder, and detects (estimates) the amount of movement of the mobile carriage 1 from the amount of movement of the wheels 20 that constitute the drive device 2 .

記憶装置８には、指定領域Ａ内の障害物位置情報ａ０と経由点情報ｂが予め格納されている。さきに述べたように、指定領域Ａ内の障害物位置情報ａ０には、通常、構造物、建物の構造部、設備類などの位置情報が含まれ、また、経由点情報ｂには、各経由点ｐにおける移動台車１の台車位置（ｘ座標、ｙ座標）、移動台車１の台車姿勢（台車の姿勢角θ）、アクチュエータ６の動作指令ｍ、および移動台車１がスタック状態となった場合や走行経路が生成できない場合の経由点変更先ｎ（経由点ｐｎ）の情報が含まれる。各経由点ｐで移動台車１がとるべき台車位置（ｘ座標、ｙ座標）、台車姿勢（台車の姿勢角θ）、アクチュエータ動作（上げ、下げ動作）を指定するアクチュエータ動作指令ｍを与えることで、移動台車１を所望の位置に移動させることができ、所望の領域の堆積物をかき集めて所望の位置に集積することができる。また、移動台車１がスタック状態となった場合や走行経路が生成できない場合の経由点変更先ｎ（経由点ｐｎ）の情報を与えることで、移動台車１が立ち往生することを防止できる。
なお、経由点変更先ｎ（経由点ｐｎ）の決め方は任意であるが、一般には、経由点変更先として最も効率的に移動および作業ができる経由点が選ばれる。 The storage device 8 stores obstacle position information a0 and waypoint information b in the specified area A in advance. As described above, the obstacle position information a0 in the specified area A usually includes position information of structures, structural parts of buildings, equipment, etc., and the waypoint information b includes the carriage position (x coordinate, y coordinate) of the mobile carriage 1 at each waypoint p, the carriage attitude (carriage attitude angle θ), the operation command m of the actuator 6, and information on the waypoint change destination n (waypoint p n ) when the mobile carriage 1 becomes stuck or a travel route cannot be generated. By giving an actuator operation command m that specifies the carriage position (x coordinate, y coordinate), carriage attitude (carriage attitude angle θ), and actuator operation (raising and lowering operation) that the mobile carriage 1 should take at each waypoint p, the mobile carriage 1 can be moved to a desired position, and the pile of material in a desired area can be collected and accumulated at a desired position. Furthermore, by providing information on the via point change destination n (via point p n ) in the case where the mobile carriage 1 becomes stuck or a travel route cannot be generated, it is possible to prevent the mobile carriage 1 from becoming stuck.
The waypoint change destination n (waypoint p n ) can be determined in any way, but generally, a waypoint that allows the most efficient movement and work is selected as the waypoint change destination.

演算制御装置４は、予め決められた経由点ｐを順に巡って目的地点（最終の経由点ｐ）に到達するように、移動台車１を自律走行させる。その際に、予め記憶装置８に格納されている指定領域Ａ内の障害物位置情報ａ０と、測域装置３による周囲環境の測定で取得された障害物情報ａとを比較することで移動台車１の自己位置を推定する。この自己位置推定の手法は、カルマンフィルタ、拡張カルマンフィルタ、パーティクルフィルタ、ベイズフィルタなどを用いたＳＬＡＭアルゴリズムを使用することが好ましいが、特に、ＳＬＡＭアルゴリズムに基づくパーティクルフィルタによって移動台車の自己位置を推定することが好ましい。 The arithmetic and control device 4 autonomously drives the mobile dolly 1 so as to travel around predetermined waypoints p in order to reach the destination point (final waypoint p). At that time, the self-position of the mobile dolly 1 is estimated by comparing obstacle position information a0 within the designated area A previously stored in the storage device 8 with obstacle information a acquired by measuring the surrounding environment by the range measurement device 3. As a method for estimating the self-position, it is preferable to use a SLAM algorithm using a Kalman filter, an extended Kalman filter, a particle filter, a Bayes filter, or the like, and it is particularly preferable to estimate the self-position of the mobile dolly by a particle filter based on the SLAM algorithm.

また、ＳＬＡＭアルゴリズムによる自己位置推定の際には、障害物位置情報ａ０および上記の測域装置３による測定で取得された障害物情報ａに加えて、車輪エンコーダなどの移動量検出装置７によるオドメトリを組み合わせることで、計算負荷を軽減しつつ高い精度で移動台車１の自己位置を推定することができる。また、移動量検出装置７によるオドメトリに代えて、ＧＰＳによる測位やＩＭＵ出力などの情報を組み合わせることもでき、これによっても同様の効果が期待できる。 Furthermore, when estimating the self-position using the SLAM algorithm, it is possible to estimate the self-position of the mobile cart 1 with high accuracy while reducing the calculation load by combining odometry using a movement amount detection device 7 such as a wheel encoder in addition to the obstacle position information a0 and the obstacle information a acquired by measurement using the range measurement device 3. Moreover, instead of the odometry using the movement amount detection device 7, information such as GPS positioning and IMU output can also be combined, which is expected to produce the same effect.

演算制御装置４は、予め記憶装置８に格納されている経由点情報ｂと前記推定された自己位置に基づいて移動台車１を移動させる経由点ｐｉまでの走行経路を算出し（走行経路を生成し）、移動台車１がその走行経路にしたがって経由点ｐｉまで移動するように駆動装置２を制御する。そして、このような走行経路の算出と、これに基づく移動台車１の制御を、巡回移動する経由点ｐ毎に繰り返すことにより、移動台車１を目的地点（最終の経由点ｐ）まで自律走行させる。すなわち、予め決められた経由点ｐを順に巡って最終の経由点ｐまで自律走行させるに当たり、移動台車１がｉ番目の経由点ｐに向けて移動する際に、その経由点情報ｂを読み込んで次に向かう経由点として設定し、走行経路を生成（算出）して自律走行を行わせる。移動台車１がｉ番目の経由点ｐに到達したら、ｉ＋１番目の経由点ｐの経由点情報ｂを読み込んで次に向かう経由点として設定し、自律走行を行わせる、ということを最終の経由点ｐに到達するまで繰り返し行う。なお、移動台車１がｉ番目の経由点ｐに向けて自律走行する場合、通常、目標点（ｉ番目の経由点ｐ）に達するまでの間、一定の時間間隔で自己位置を推定し、推定された自己位置に基づいて目標点までの走行経路を生成し、その走行経路に沿って走行する。この手順を繰り返し実施しながら目標点を目指して走行し、逐次推定される自己位置と目標点との距離が一定の値以下になった場合に、目標点（ｉ番目の経由点ｐ）に到達したと判定される。
また、演算制御装置４は、「移動台車１がｉ番目の経由点ｐに向かって移動している間」または／および「ｉ番目の経由点ｐに到着した後」に、ｉ番目の経由点情報ｂにあるアクチュエータ動作指令ｍに基づいてアクチュエータ６bを制御し、清掃用スクレーパ５aが上下方向に移動して路面に接地しまたは路面から離れるように清掃用スクレーパ５aを駆動する。 The arithmetic and control device 4 calculates a travel route to the waypoint p i along which the mobile cart 1 will move based on the waypoint information b stored in the storage device 8 and the estimated self-position (generates a travel route), and controls the drive device 2 so that the mobile cart 1 moves to the waypoint p i along the travel route. Then, the calculation of the travel route and the control of the mobile cart 1 based on the travel route are repeated for each waypoint p that is circulated, thereby causing the mobile cart 1 to autonomously travel to the destination point (final waypoint p). That is, when the mobile cart 1 autonomously travels to the final waypoint p by visiting the predetermined waypoints p in order, when the mobile cart 1 moves toward the i-th waypoint p, the waypoint information b is read and set as the next waypoint to be traveled, and a travel route is generated (calculated) to cause the mobile cart 1 to autonomously travel. When the mobile cart 1 reaches the i-th waypoint p, the waypoint information b of the i+1-th waypoint p is read and set as the next waypoint to be traveled, and the mobile cart 1 autonomously travels, and this is repeated until the final waypoint p is reached. When the mobile cart 1 autonomously travels toward the i-th waypoint p, it usually estimates its own position at regular time intervals until it reaches the target point (i-th waypoint p), generates a travel route to the target point based on the estimated own position, and travels along the travel route. This procedure is repeated while traveling toward the target point, and when the distance between the successively estimated own position and the target point becomes equal to or less than a certain value, it is determined that the target point (i-th waypoint p) has been reached.
In addition, the arithmetic and control device 4 controls the actuator 6b based on the actuator operation command m in the i-th waypoint information b "while the mobile cart 1 is moving toward the i-th waypoint p" and/or "after arriving at the i-th waypoint p", and drives the cleaning scraper 5a so that the cleaning scraper 5a moves in the vertical direction to come into contact with or move away from the road surface.

さらに、演算制御装置４は、移動台車１が自律走行中に立往生しないようにするため、経由点ｐｉに向けて移動中の移動台車１が経由点ｐｉに辿り着けないスタック状態であるか否かを判定し、スタック状態であると判定した場合に、経由点情報ｂに基づき移動台車１を移動させるべき経由点ｐを変更し、その経由点変更先ｎ（経由点ｐｎ）に移動台車１を移動させるよう駆動装置２を制御する。すなわち、ｉ番目の経由点ｐに向かっている際にスタック状態と判定がなされたときに、ｉ番目の経由点情報ｂのスタック時の経由点変更先ｎを参照し、ｎ番目の経由点情報ｂを次の経由点ｐに変更して設定することで、移動台車１の立往生を回避する。
さきに説明したように、移動台車１が自律走行中にスタック状態となって立往生するケースとしては、例えば、清掃用スクレーパ５aで大量の堆積物を押し切れなくなってスタック状態となるようなケースが挙げられるが、これに限定されない。 Furthermore, in order to prevent the mobile cart 1 from getting stuck during autonomous traveling, the arithmetic and control device 4 determines whether the mobile cart 1 moving toward the way point p i is in a stuck state where it cannot reach the way point p i , and if it is determined that the mobile cart 1 is stuck, changes the way point p to which the mobile cart 1 should be moved based on the way point information b, and controls the drive device 2 to move the mobile cart 1 to the new way point destination n (way point p n ). In other words, when it is determined that the mobile cart 1 is stuck while moving toward the i-th way point p, the way point destination n when stuck in the i-th way point information b is referenced, and the n-th way point information b is changed and set to the next way point p, thereby preventing the mobile cart 1 from getting stuck.
As explained above, examples of cases in which the mobile cart 1 becomes stuck during autonomous travel include, but are not limited to, cases in which the cleaning scraper 5a is unable to push through a large amount of accumulated material, causing the mobile cart 1 to become stuck.

スタック状態であるか否かは、例えば、経由点ｐｉまでの移動時間（移動開始からの経過時間ｔ）で判定することができる。この場合には、演算制御装置４は、移動台車１が経由点ｐｉに移動する際に、当該経由点ｐｉまでの移動距離ΔＬと姿勢角変化量Δθ（台車の姿勢角θの変化）から経由点ｐｉまでの目標走破時間Ｔ（目標移動時間）を算出し、移動台車１の移動開始からの経過時間ｔ（実績値）と目標走破時間Ｔとを比較することで移動台車１がスタック状態であるか否か判定する。すなわち、経過時間ｔが目標走破時間Ｔを超えた場合（ｔ＞Ｔ）にスタック状態になったと判定する。 Whether or not the carriage 1 is stuck can be determined, for example, from the travel time to the via point p i (the elapsed time t from the start of travel). In this case, when the carriage 1 moves to the via point p i , the arithmetic and control device 4 calculates the target travel time T (target travel time) to the via point p i from the travel distance ΔL to the via point p i and the amount of change in attitude angle Δθ (change in attitude angle θ of the carriage), and determines whether or not the carriage 1 is stuck by comparing the elapsed time t (actual value) from the start of travel of the carriage 1 with the target travel time T. In other words, it is determined that the carriage 1 is stuck when the elapsed time t exceeds the target travel time T (t>T).

ここで、目標走破時間Ｔは、例えば、ｉ番目の経由点ｐに到達してｉ＋１番目の経由点ｐを次の経由点として設定する際に、ｉ番目とｉ＋１番目の経由点ｐ間の距離ΔＬと姿勢角変化量Δθ（台車の姿勢角θの変化）を用いて算出を行う。目標走破時間Ｔは、移動台車の並進速度、旋回速度を加味して決定した係数α、β、γを用いて、以下の（1）式で算出することが好ましいが、さらに移動台車１の並進加減速度、旋回加減速度等を加味して他の式で導出してもよい。
Ｔ＝αΔＬ＋βΔθ＋γ …（1） Here, the target travel time T is calculated, for example, when the i-th way point p is reached and the i+1-th way point p is set as the next way point, using the distance ΔL between the i-th and i+1-th way points p and the amount of change in attitude angle Δθ (change in attitude angle θ of the carriage). The target travel time T is preferably calculated by the following formula (1) using coefficients α, β, and γ determined taking into account the translational speed and turning speed of the movable carriage 1, but may also be derived by other formulas taking into account the translational acceleration/deceleration and turning acceleration/deceleration of the movable carriage 1, etc.
T = αΔL + βΔθ + γ ... (1)

なお、スタック状態であるか否かを判定する他の方法としては、例えば、本実施形態のように自律走行しながら指定領域Ａ内の堆積物を清掃用スクレーパ５aでかき集めて清掃する自律走行装置の場合、清掃用スクレーパ５aの支持アーム９にロードセルなどの負荷検出器を設け、この負荷検出器によって堆積物の重さにより清掃用スクレーパ５aにかかる負荷を検出し、演算制御装置４において、この負荷検出器で検出された負荷を閾値と比較することで移動台車１がスタック状態であるか否か判定するようにしてもよい。また、移動台車１にカメラを取り付けて清掃用スクレーパ５aでかき集めようとする堆積物を撮影し、画像認識により堆積物の堆積状況を見て移動台車１がスタック状態であると判定するようにしてもよく、或いは移動台車１の自己位置の経時変化を見て一定時間以上動きがない状態を検出したら、移動台車１がスタック状態であると判定するようにしてもよい。 As another method of determining whether or not the mobile cart 1 is stuck, for example, in the case of an autonomous mobile device that uses a cleaning scraper 5a to scrape up and clean the deposits in the designated area A while autonomously traveling as in this embodiment, a load detector such as a load cell may be provided on the support arm 9 of the cleaning scraper 5a, and the load detector may detect the load on the cleaning scraper 5a based on the weight of the deposits, and the calculation control device 4 may compare the load detected by the load detector with a threshold value to determine whether or not the mobile cart 1 is stuck. Also, a camera may be attached to the mobile cart 1 to take a picture of the deposits to be scraped up by the cleaning scraper 5a, and the mobile cart 1 may be determined to be stuck by observing the accumulation state of the deposits through image recognition, or the mobile cart 1 may be determined to be stuck if a state in which there has been no movement for a certain period of time or more is detected by observing the change in the self-position of the mobile cart 1 over time.

さらに好ましくは、演算制御装置４は、予め記憶装置８に格納されている障害物位置情報ａ０にはない障害物（例えば、或る作業を行うために走行経路上に置かれている物体）によって走行経路が塞がれ、移動台車１が立往生することがないようにするため、測域装置３による測定で取得された障害物情報ａに基づき、移動台車１が移動すべき経由点ｐｉまでの走行経路が生成できるか否かを判定し、生成できないと判定した場合に、経由点情報ｂに基づき移動台車１を移動させるべき経由点ｐを変更し、その経由点変更先ｎ（経由点ｐｎ）に移動台車１を移動させるよう駆動装置２を制御する。すなわち、ｉ番目の経由点ｐに向かおうとする際、若しくは向かっている際に、障害物情報ａによって走行経路が生成できないと判定したときに、ｉ番目の経由情報ｂのスタック時の経由点変更先ｎを参照し、ｎ番目の経由点情報ｂを次の経由点ｐに変更して設定することで、移動台車１の立ち往生を回避する。 More preferably, in order to prevent the mobile cart 1 from getting stuck due to the travel route being blocked by an obstacle (e.g., an object placed on the travel route to perform a certain task) that is not included in the obstacle position information a0 prestored in the storage device 8, the arithmetic and control device 4 determines whether or not a travel route to a via point p i to which the mobile cart 1 should move can be generated based on the obstacle information a acquired by measurement with the range measurement device 3, and if it is determined that the route cannot be generated, controls the driving device 2 to change the via point p to which the mobile cart 1 should be moved based on the via point information b and move the mobile cart 1 to the via point change destination n (via point p n ). In other words, when it is determined that the travel route cannot be generated based on the obstacle information a while moving toward or moving toward the i-th via point p, the arithmetic and control device 4 refers to the via point change destination n at the time of being stuck in the i-th via information b, and changes and sets the n-th via point information b to the next via point p, thereby avoiding the mobile cart 1 getting stuck.

図４は、演算制御装置４のブロック図である。この演算制御装置４は、自己位置推定部４０、経路生成部４１、制御部４２、スタック判定部４３、経路生成判定部４４などを備えている。
移動台車１を経由点ｐｉまで移動させるに当たり、自己位置推定部４０は、記憶装置８に格納されている障害物位置情報ａ０と、測域装置３による周囲環境の測定により取得された障害物情報ａを取り込み、両情報を比較（照合）することにより移動台車１の自己位置を推定する。ここでＳＬＡＭアルゴリズムによる自己位置推定を行う場合には、移動量検出装置７（車輪エンコーダなど）で検出される移動台車１の移動量を取り込み、移動量検出装置７によるオドメトリを組み合わせることで、自己位置推定を行うことができる。 4 is a block diagram of the arithmetic and control device 4. The arithmetic and control device 4 includes a self-position estimation unit 40, a route generation unit 41, a control unit 42, a stuck determination unit 43, a route generation determination unit 44, and the like.
When moving the mobile cart 1 to the waypoint p i , the self-position estimation unit 40 takes in the obstacle position information a 0 stored in the storage device 8 and the obstacle information a acquired by measuring the surrounding environment with the range measurement device 3, and compares (collates) both pieces of information to estimate the self-position of the mobile cart 1. Here, when performing self-position estimation using the SLAM algorithm, the amount of movement of the mobile cart 1 detected by the movement amount detection device 7 (wheel encoder, etc.) is taken in, and the self-position estimation can be performed by combining this with the odometry by the movement amount detection device 7.

経路生成部４１は、自己位置推定部４０で推定された自己位置の情報と、記憶装置８に格納されている経由点情報ｂを取り込み、これらに基づいて移動台車１を移動させる経由点ｐｉまでの走行経路を生成（算出）し、これを制御部４２に出力する。その指令に基づき、制御部４２は移動台車１がその走行経路にしたがって経由点ｐｉまで移動するように駆動装置２を制御する。ここで、経路生成部４１は、自己位置推定部４０から取り込まれた自己位置の情報に基づき、自己位置と経由点ｐｉとの距離が一定の値以下となった時に経由点ｐｉに到達したと判断する。
また、経路生成部４１は、経由点ｐｉに関する経由点情報ｂに基づくアクチュエータ６（図１および図２の場合はアクチュエータ６a）の動作指令を制御部４２に出力し、その指令に基づき、制御部４２はアクチュエータ６を制御する。
スタック判定部４３は、制御部４２から移動開始からの経過時間ｔを取り込み、この経過時間ｔを目標走破時間Ｔと比較してｔ＞Ｔとなったら、経由点ｐｉに向けて移動中の移動台車１が経由点ｐｉに辿り着けないスタック状態にあると判定し、そのスタック発生情報を経路生成部４１に出力する。これに基づき、経路生成部４１は、経由点情報ｂにしたがい移動台車１を移動させるべき経由点ｐを変更し、その変更先の経由点ｐｎまでの走行経路を生成（算出）し、これを制御部４２に出力する。その指令に基づき、制御部４２は移動台車１がその走行経路にしたがって経由点ｐｎまで移動するように駆動装置２を制御する。また、経路生成部４１は、経由点ｐｎに関する経由点情報ｂに基づくアクチュエータ６の動作指令を制御部４２に出力し、その指令に基づき、制御部４２はアクチュエータ６を制御する。 The path generating unit 41 takes in the information on the self-position estimated by the self-position estimating unit 40 and the waypoint information b stored in the storage device 8, and generates (calculates) a travel route to the waypoint p i along which the mobile cart 1 will move, based on these, and outputs this to the control unit 42. Based on this command, the control unit 42 controls the driving device 2 so that the mobile cart 1 moves to the waypoint p i along the travel route. Here, based on the information on the self-position taken in from the self-position estimating unit 40, the path generating unit 41 determines that the waypoint p i has been reached when the distance between the self-position and the waypoint p i becomes equal to or less than a certain value.
In addition, the path generation unit 41 outputs an operation command for the actuator 6 (actuator 6a in the case of Figures 1 and 2) based on the way point information b regarding the way point p i to the control unit 42, and the control unit 42 controls the actuator 6 based on the command.
The stuck determination unit 43 takes in the elapsed time t from the start of movement from the control unit 42, compares this elapsed time t with the target travel time T, and if t>T, determines that the mobile cart 1 moving toward the way point p i is stuck and cannot reach the way point p i , and outputs the stuck occurrence information to the path generation unit 41. Based on this, the path generation unit 41 changes the way point p to which the mobile cart 1 should be moved according to the way point information b, generates (calculates) a travel route to the way point p n of the changed destination, and outputs this to the control unit 42. Based on this command, the control unit 42 controls the drive device 2 so that the mobile cart 1 moves to the way point p n according to the travel route. In addition, the path generation unit 41 outputs an operation command for the actuator 6 based on the way point information b regarding the way point p n to the control unit 42, and the control unit 42 controls the actuator 6 based on the command.

経路生成判定部４４は、測域装置３による周囲環境の測定により取得された障害物情報ａを取り込み、この障害物情報ａに基づき移動台車１が移動すべき経由点ｐｉまでの走行経路が生成できるか否かを判定し、生成できないと判定した場合に、経路生成不可情報を経路生成部４１に出力する。これに基づき、経路生成部４１は経由点情報ｂにしたがい移動台車１を移動させるべき経由点ｐを変更し、その変更先の経由点ｐｎまでの走行経路を生成（算出）し、これを制御部４２に出力する。その指令に基づき、制御部４２は移動台車１がその走行経路にしたがって経由点ｐｎまで移動するように駆動装置２を制御する。また、経路生成部４１は、経由点ｐｎに関する経由点情報ｂに基づくアクチュエータ６の動作指令を制御部４２に出力し、その指令に基づき、制御部４２はアクチュエータ６を制御する。 The path generation determination unit 44 takes in the obstacle information a acquired by measuring the surrounding environment by the range measurement device 3, and determines whether or not a travel path to the via point p i to which the mobile dolly 1 should move can be generated based on this obstacle information a. If it is determined that the travel path cannot be generated, it outputs path generation impossible information to the path generation unit 41. Based on this, the path generation unit 41 changes the via point p to which the mobile dolly 1 should move based on the via point information b, generates (calculates) a travel path to the via point p n to which the mobile dolly 1 should move, and outputs this to the control unit 42. Based on this command, the control unit 42 controls the drive unit 2 so that the mobile dolly 1 moves to the via point p n according to the travel path. In addition, the path generation unit 41 outputs an operation command for the actuator 6 based on the via point information b regarding the via point p n to the control unit 42, and the control unit 42 controls the actuator 6 based on this command.

図１および図２に示すように、作業ツール５である清掃用スクレーパ５aは、下端部が路面に接地した状態で移動台車１が走行することにより路面上の堆積物（堆積粉）をかき集める部材であり、本実施形態では、移動台車１の前部側（清掃時走行方向の前部側）にその幅方向に沿って配置される板状（壁状）のドーザー部材で構成され、移動台車１に支持アーム９を介して上下動可能に支持されている。
アクチュエータ６aは、清掃用スクレーパ５aが上下方向に移動して路面に接地しまたは路面から離れるように、支持アーム９を介して清掃用スクレーパ５aを駆動する。また、清掃用スクレーパ５aが路面に接地した状態で、その下端部が地面（清掃面）に密着するように、清掃用スクレーパ５aはアクチュエータ６aで常時地面に押し付けられるようにすることが好ましい。なお、清掃の対象が石炭粉の場合は押し付け力まで制御する必要はないが、堆積物の粒径や密度によっては押し付け力の制御などが行えるようにしてもよい。 As shown in Figures 1 and 2, the cleaning scraper 5a, which is the work tool 5, is a member that scrapes up deposits (accumulated powder) on the road surface by the movable cart 1 traveling with its lower end in contact with the road surface, and in this embodiment, it is composed of a plate-shaped (wall-shaped) dozer member that is arranged along the width direction of the movable cart 1 on the front side (the front side in the direction of travel during cleaning), and is supported on the movable cart 1 via a support arm 9 so as to be able to move up and down.
The actuator 6a drives the cleaning scraper 5a via the support arm 9 so that the cleaning scraper 5a moves up and down to come into contact with or leave the road surface. It is preferable that the cleaning scraper 5a is constantly pressed against the ground by the actuator 6a so that the lower end of the cleaning scraper 5a is in close contact with the ground (cleaning surface) when the cleaning scraper 5a is in contact with the road surface. When the target to be cleaned is coal powder, it is not necessary to control the pressing force, but the pressing force may be controlled depending on the particle size and density of the deposit.

清掃用スクレーパ５aが上下動可能に支持される機構には、通常、スライド式のガイド機構（所謂スライドガイドなど）が用いられる。このガイド機構としては、例えば、移動台車１に上下方向に沿って設けられるガイド部と、支持アーム９に設けられ、前記ガイド部にスライド移動可能に係合するスライド部材で構成される。アクチュエータ６aは、この支持アーム９のスライド部材をガイド部に沿って上下動させることで、清掃用スクレーパ５aが上下方向に移動して路面に接地しまたは路面から離れるように清掃用スクレーパ５aを駆動する。アクチュエータ６aは、例えば、油圧シリンダやボールねじなどで構成される。 A sliding guide mechanism (such as a so-called slide guide) is usually used as the mechanism that supports the cleaning scraper 5a so that it can move up and down. This guide mechanism is, for example, composed of a guide section that is provided on the movable carriage 1 along the vertical direction, and a slide member that is provided on the support arm 9 and engages with the guide section so that it can slide. The actuator 6a drives the cleaning scraper 5a by moving the slide member of the support arm 9 up and down along the guide section, so that the cleaning scraper 5a moves up and down to come into contact with or separate from the road surface. The actuator 6a is composed of, for example, a hydraulic cylinder, a ball screw, etc.

清掃用スクレーパ５aは、移動台車１の幅方向に沿った板状本体部５０（ドーザー本体部）と、かき集めた堆積物を囲い込んで（せき止めて）移動台車幅方向の外側に逃さないようにするために、この板状本体部５０の両端に連成された側板部５１（サイドドーザー部）からなっている。すなわち、清掃用スクレーパ５aは、板状本体部５０とその両端に連成された側板部５１によって平面コ字状に構成されている。
清掃用スクレーパ５aの本体部は、通常、金属製の板状部材などで構成されるが、下端部の少なくとも一部（例えば板状本体部５０の下端部）は、路面上の堆積物をかき集めやすくするため、ゴム製の平板や樹脂製または金属製のブラシなどで構成することが好ましく、特に、石炭粉のように粒径およびかさ密度の小さい堆積物（通常、石炭粉は粒径１ｍｍ以下、嵩密度１．０ｇ／ｃｍ３以下）をかき集める場合には有効であり、堆積物を高い集塵効率で回収することができる。ただし、清掃面の性状（凹凸状況等）、堆積物の粒径、密度によっては樹脂製や金属製の平板などを用いてもよい。 The cleaning scraper 5a is made up of a plate-shaped main body 50 (dozer main body) that runs along the width direction of the movable carriage 1, and side plate parts 51 (side dozer parts) that are connected to both ends of the plate-shaped main body 50 in order to enclose (block) the scraped up deposits and prevent them from escaping to the outside in the width direction of the movable carriage. In other words, the cleaning scraper 5a is configured in a U-shape in plan view by the plate-shaped main body 50 and the side plate parts 51 that are connected to both ends.
The main body of the cleaning scraper 5a is usually made of a metal plate-like member, but at least a part of the lower end (for example, the lower end of the plate-like main body 50) is preferably made of a rubber plate or a resin or metal brush to make it easier to scrape up deposits on the road surface, which is particularly effective when scraping up deposits with small particle size and bulk density such as coal powder (coal powder usually has a particle size of 1 mm or less and a bulk density of 1.0 g/ cm3 or less), and allows the deposits to be collected with high dust collection efficiency. However, depending on the properties of the cleaning surface (unevenness, etc.) and the particle size and density of the deposits, a resin or metal plate may also be used.

なお、清掃用スクレーパ５aは、移動台車１に支持アームを介して上下回動自在に支持させてもよく、この場合には、アクチュエータ６aは、清掃用スクレーパ５aを移動台車１に対して上下回動（駆動）させるものであり、例えば、支持アームの軸支部に設けられるロータリーアクチュエーターや、移動台車１と支持アーム間に連結される油圧シリンダなどで構成される。
以上のような清掃用スクレーパ５aとアクチュエータ６aを備える清掃装置は、アクチュエータ６aによって清掃用スクレーパ５aの下端部を路面に密着させた状態で走行することで、路面上の堆積物を確実かつ効率的にかき集めることができ、かき集めた堆積物を所定の場所まで移動させて集積することができる。また、清掃スクレーパ５aは上下動可能であるので、清掃を行わない場合には、清掃スクレーパ５aの下端部を路面から離した状態で移動台車１を走行させることができる。 The cleaning scraper 5a may be supported on the movable cart 1 via a support arm so that it can freely rotate up and down. In this case, the actuator 6a rotates (drives) the cleaning scraper 5a up and down relative to the movable cart 1, and is composed of, for example, a rotary actuator provided on the axial support of the support arm, or a hydraulic cylinder connected between the movable cart 1 and the support arm.
The cleaning device equipped with the above-mentioned cleaning scraper 5a and actuator 6a can reliably and efficiently scrape up the deposits on the road surface by running with the lower end of the cleaning scraper 5a in close contact with the road surface by the actuator 6a, and can move the scraped up deposits to a specified location and accumulate them. In addition, since the cleaning scraper 5a can move up and down, when cleaning is not being performed, the mobile cart 1 can be run with the lower end of the cleaning scraper 5a separated from the road surface.

図５および図６は、本発明の自律走行装置の他の実施形態を模式的に示すものであり、図５は側面図、図６は平面図である。本実施形態の自律走行装置も、自律走行しながら指定領域Ａ内の堆積物を清掃用スクレーパなどでかき集めて清掃する清掃装置であるが、作業ツール５として、堆積物をかき集める清掃用スクレーパ５aと、この清掃用スクレーパ５aの前（前方または前方中央）に堆積物をかき出すための回転ブラシ５bを備えたものである。
回転ブラシ５bの数は１個でも複数個でもよく、また、その配置も任意であるが、通常、図６に示すように、清掃用スクレーパ５aの幅方向両側に１対の回転ブラシ５bが配置される。なお、この実施形態では、清掃用スクレーパ５aは板状本体部５０（ドーザー本体部）のみを備え、板状本体部５０の幅方向両端部に回転ブラシ５bが配置されているが、例えば、清掃用スクレーパ５aを図１および図２の実施形態のような構造とし、その両側板部５２の先端部の外側に１対の回転ブラシ５bを配置するようにしてもよい。 5 and 6 are schematic diagrams showing another embodiment of the autonomous mobile device of the present invention, with Fig. 5 being a side view and Fig. 6 being a plan view. The autonomous mobile device of this embodiment is also a cleaning device that cleans by scraping up deposits in a designated area A with a cleaning scraper or the like while autonomously traveling, but the work tool 5 is provided with a cleaning scraper 5a that scrapes up the deposits and a rotating brush 5b in front of the cleaning scraper 5a (at the front or in the center of the front) for scraping off the deposits.
The number of rotating brushes 5b may be one or more, and their arrangement may be arbitrary, but typically, a pair of rotating brushes 5b is arranged on both sides of the cleaning scraper 5a in the width direction as shown in Fig. 6. In this embodiment, the cleaning scraper 5a includes only a plate-shaped main body 50 (dozer main body), and the rotating brushes 5b are arranged on both ends of the plate-shaped main body 50 in the width direction, but for example, the cleaning scraper 5a may have a structure as in the embodiment of Figs. 1 and 2, and a pair of rotating brushes 5b may be arranged on the outer sides of the tips of the side plate parts 52.

各回転ブラシ５bは、回転駆動用のアクチュエータ６bを備えている。したがって、本実施形態の清掃装置は、アクチュエータ６として、清掃用スクレーパ５aが上下方向に移動して路面に接地しまたは路面から離れるように清掃用スクレーパ５aを駆動するアクチュエータ６aと、回転ブラシ５bを回転駆動するアクチュエータ６bを備える。
各回転ブラシ５bは、回転軸が路面と略垂直（垂直方向に対して一定の傾きを有する場合も含む）な縦型回転ブラシであり、その回転軸周りに回転することで、清掃装置側方の路面に堆積した堆積物を清掃用スクレーパ５aの前方若しくは前方中央にかき出すことが可能である。なお、回転ブラシ５bは、回転軸が路面と略平行（水平方向に対して一定の傾きを有する場合も含む）な横型回転ブラシでもよい。また、回転ブラシ５bは、堆積物の粒径や密度によってその回転数を制御できるようなものとしてもよい。 Each rotating brush 5b is provided with an actuator 6b for rotational drive. Therefore, the cleaning device of this embodiment includes, as the actuator 6, an actuator 6a for driving the cleaning scraper 5a so that the cleaning scraper 5a moves up and down to come into contact with or separate from the road surface, and an actuator 6b for rotating the rotating brush 5b.
Each rotating brush 5b is a vertical rotating brush whose rotation axis is approximately perpendicular to the road surface (including cases where the rotation axis is inclined to the vertical direction), and by rotating about the rotation axis, it is possible to sweep away deposits accumulated on the road surface to the side of the cleaning device to the front or front center of the cleaning scraper 5a. The rotating brush 5b may be a horizontal rotating brush whose rotation axis is approximately parallel to the road surface (including cases where the rotation axis is inclined to the horizontal direction). The rotating brush 5b may also be one whose rotation speed can be controlled according to the particle size and density of the deposits.

清掃用スクレーパ５aとこれを駆動するアクチュエータ６aの基本的な構成と機能は、図１および図２の実施形態で述べたとおりである。
図５および図６の実施形態のように、作業ツール５として、清掃用スクレーパ５aとともに回転ブラシ５bを備える場合には、経由点情報ｂに含まれるアクチュエータ動作指令ｍには、清掃用スクレーパ５aの動作に関するものに加えて、回転ブラシ５bの動作に関するものも含まれる。そして、演算制御装置４は、そのアクチュエータ動作指令ｍに基づいて、アクチュエータ６aを制御して清掃用スクレーパ５aを駆動するとともに、図３の構成図に仮想線で示すように、アクチュエータ６bを制御して回転ブラシ５bを回転駆動（駆動および駆動停止を含む）する。 The basic configuration and function of the cleaning scraper 5a and the actuator 6a that drives it are as described in the embodiment of FIGS.
5 and 6, when the work tool 5 includes a cleaning scraper 5a and a rotating brush 5b, the actuator operation command m included in the way point information b includes a command related to the operation of the rotating brush 5b in addition to a command related to the operation of the cleaning scraper 5a. Based on the actuator operation command m, the arithmetic and control device 4 controls the actuator 6a to drive the cleaning scraper 5a, and controls the actuator 6b to rotate (including driving and stopping) the rotating brush 5b, as shown by the phantom lines in the configuration diagram of FIG.

自律走行装置の自律走行方法は、図７に記載のフローに従って行われる。移動台車１は初期位置からスタートし、ステップS1でこれから向かう経由点番号ｉ＝１（経由点ｐｉ＝ｐ１）と設定する。そして、ステップS2で経由点番号１（経由点ｐ１）の経由点情報ｂを読み込むとともに、ステップS3で経由点番号１までの目標走破時間Ｔを算出する。また、ステップS4で移動台車１の自己位置を推定し、ステップS5で走行経路を生成する。
走行経路が生成できた場合（ステップS5成功）は、ステップS6で経由点番号１（経由点ｐ１）に向かって自律走行を開始する。一方、走行経路が生成できなかった場合（ステップS5失敗）は、ステップS7で経由点番号ｉ（経由点ｐｉ）を経由点変更先ｎに変更するとともに、ステップS8で経由点番号ｉが経由点数ｊより大きいか判定する。経由点番号ｉが経由点数ｊ以下の場合（ステップS8がNo）、ステップS2に戻って経由点変更先ｎの経由点情報を読み込む。一方、経由点番号ｉが経由点数ｊより大きい場合（ステップS8がYes)、ステップS9でエラーと判定し、エラー表示を行ってフローを終了する。 The autonomous driving method of the autonomous driving device is performed according to the flow shown in Figure 7. The mobile carriage 1 starts from an initial position, and in step S1, the waypoint number i=1 (waypoint p i =p 1 ) to which it will head is set. Then, in step S2, the waypoint information b for waypoint number 1 (waypoint p 1 ) is read, and in step S3, the target travel time T to waypoint number 1 is calculated. In addition, in step S4, the self-position of the mobile carriage 1 is estimated, and in step S5, a travel route is generated.
If the driving route can be generated (step S5 success), autonomous driving begins toward way point number 1 (way point p 1 ) in step S6. On the other hand, if the driving route cannot be generated (step S5 failure), way point number i (way point p i ) is changed to way point destination n in step S7, and it is determined in step S8 whether way point number i is greater than way point number j. If way point number i is equal to or less than way point number j (No in step S8), the process returns to step S2 and the way point information of way point destination n is read. On the other hand, if way point number i is greater than way point number j (Yes in step S8), an error is determined in step S9, an error is displayed, and the flow ends.

ステップS6の経由点番号１（経由点ｐ１）に向かっての自律走行中、走行開始からの経過時間ｔを測定し、ステップS10で経過時間ｔが目標走破時間Ｔをオーバーしたかどうかを判定する。経過時間ｔが目標走破時間Ｔをオーバーしていない場合（ステップS10がNo）は、ステップS11で目標点（経由点番号１）に到達したかを判定する。一方、経過時間ｔが目標走破時間Ｔをオーバーしている場合（ステップS10がYes）は、ステップS7に進み、それ以降は上記と同じフローとなる。すなわち、ステップS7で経由点番号ｉ（経由点ｐｉ）を経由点変更先ｎに変更するとともに、ステップS8で経由点番号ｉが経由点数ｊより大きいか判定する。経由点番号ｉが経由点数ｊ以下の場合（ステップS8がNo）、ステップS2に戻って経由点変更先ｎの経由点情報を読み込む。一方、経由点番号ｉが経由点数ｊより大きい場合（ステップS8がYes)、ステップS9でエラーと判定し、エラー表示を行ってフローを終了する。 During the autonomous driving toward waypoint number 1 (waypoint p 1 ) in step S6, the elapsed time t from the start of driving is measured, and in step S10, it is determined whether the elapsed time t exceeds the target driving time T. If the elapsed time t does not exceed the target driving time T (No in step S10), it is determined in step S11 whether the target point (waypoint number 1) has been reached. On the other hand, if the elapsed time t exceeds the target driving time T (Yes in step S10), the process proceeds to step S7, and thereafter the same flow as above is followed. That is, in step S7, the waypoint number i (waypoint p i ) is changed to waypoint destination n, and in step S8, it is determined whether the waypoint number i is greater than the number of waypoints j. If the waypoint number i is equal to or less than the number of waypoints j (No in step S8), the process returns to step S2 and the waypoint information of waypoint destination n is read. On the other hand, if the waypoint number i is greater than the number of waypoints j (Yes in step S8), an error is determined in step S9, an error is displayed, and the flow ends.

ステップS11で目標点（経由点番号１）に到達したかどうかは、自己位置の推定に基づき判定される。すなわち、目標点に達するまでの間、一定の時間間隔で自己位置を推定し、推定された自己位置に基づいて目標点までの走行経路を生成し、その走行経路に沿って走行する。この手順を繰り返し実施しながら目標点を目指して走行し、逐次推定される自己位置と目標点（経由点番号１）との距離が一定の値以下になった場合に到達したと判定される。目標点（経由点番号１）に到達したと判定された場合（ステップS11がYes）、ステップS12で次の経由点を設定し（ｉ＝ｉ＋１）、ステップS13で経由点番号ｉが経由点数ｊ以上か（ｉ≧ｊ）判定する。経由点番号ｉが経由点数ｊ未満の場合（ステップS13がNo）、ステップS2に戻って、ステップS2以降のフローを繰り返す。一方、ステップS13で経由点番号ｉが経由点数ｊ以上である場合（ステップS13がYes）、フローを終了する。また、ステップS11で目標点（経由点番号１）に到達していないと判定された場合（ステップS11がNo）、そのままステップS2へ戻り、ステップS2以降のフローを繰り返す。 In step S11, whether the target point (way point number 1) has been reached is determined based on the estimation of the self-position. That is, until the target point is reached, the self-position is estimated at regular time intervals, a driving route to the target point is generated based on the estimated self-position, and driving is performed along the driving route. This procedure is repeated while driving toward the target point, and it is determined that the target point has been reached when the distance between the successively estimated self-position and the target point (way point number 1) becomes equal to or less than a certain value. If it is determined that the target point (way point number 1) has been reached (step S11 is Yes), the next way point is set in step S12 (i = i + 1), and it is determined in step S13 whether the way point number i is equal to or greater than the way point number j (i ≥ j). If the way point number i is less than the way point number j (step S13 is No), the process returns to step S2, and the flow from step S2 onwards is repeated. On the other hand, if the way point number i is equal to or greater than the way point number j in step S13 (step S13 is Yes), the flow ends. Also, if it is determined in step S11 that the target point (waypoint number 1) has not been reached (step S11 is No), the process returns to step S2 and repeats the flow from step S2 onwards.

次に、本発明の自律走行方法について説明する。
この自律走行方法は、以上述べたような装置構成を用いて移動台車１を自律走行させる方法である。したがって、走行用の駆動装置２を備えた移動台車１を指定領域Ａ内で複数の経由点ｐを経由させながら自律走行させる自律走行方法であり、移動台車１の自己位置を推定する工程（ア）と、予め記憶されている経由点情報ｂと前記推定された自己位置に基づいて移動台車１を移動させる経由点ｐｉまでの走行経路を算出し、移動台車１がその走行経路にしたがって経由点ｐｉまで移動するように駆動装置２を制御する工程（イ）と、経由点ｐｉに向けて移動中の移動台車１が経由点ｐｉに辿り着けないスタック状態であるか否かを判定し、スタック状態であると判定した場合に、移動台車１を移動させるべき経由点ｐを変更し、その変更先の経由点ｐｎに移動台車１を移動させるよう駆動装置２を制御する工程（ウ）を備える。 Next, the autonomous driving method of the present invention will be described.
This autonomous traveling method is a method for autonomously traveling the mobile cart 1 using the device configuration described above. Therefore, it is an autonomous traveling method for autonomously traveling the mobile cart 1 equipped with a driving device 2 for traveling while passing through a plurality of via points p within a specified area A, and includes a step (a) of estimating the self-position of the mobile cart 1, a step (b) of calculating a traveling route to the via point p i along which the mobile cart 1 is to be moved based on pre-stored via point information b and the estimated self-position, and a step (c) of determining whether the mobile cart 1 moving toward the via point p i is stuck and cannot reach the via point p i , and if it is determined that the mobile cart 1 is stuck, changing the via point p to which the mobile cart 1 should be moved, and controlling the driving device 2 to move the mobile cart 1 to the new via point p n .

また、この自律走行方法は、下記（i）～（v）に示すような、より具体的な実施形態を採り得る。
（i）工程（ア）では、測域装置３により移動台車１の周囲環境を測定して障害物情報ａを取得し、予め記憶されている指定領域Ａ内の障害物位置情報ａ０と、測域装置３で取得された障害物情報ａとを比較することで移動台車１の自己位置を推定する。
（ii）さらに、測域装置３で取得された障害物情報ａに基づき、移動台車１が移動すべき経由点ｐｉまでの走行経路が生成できるか否かを判定し、生成できないと判定した場合に、移動台車１を移動させるべき経由点ｐを変更し、その変更先の経由点ｐｎに移動台車１を移動させるよう駆動装置２を制御する工程（エ）を備える。 Furthermore, this autonomous driving method can take on more specific embodiments as shown in (i) to (v) below.
(i) In step (a), the surrounding environment of the mobile cart 1 is measured by the range measurement device 3 to obtain obstacle information a, and the self-position of the mobile cart 1 is estimated by comparing the obstacle position information a0 within the designated area A that is stored in advance with the obstacle information a obtained by the range measurement device 3.
(ii) Further, the method includes a step (e) of determining whether or not a travel route to a via point p i to which the mobile cart 1 should move can be generated based on the obstacle information a acquired by the range measurement device 3, and if it is determined that the route cannot be generated, changing the via point p to which the mobile cart 1 should move, and controlling the driving device 2 to move the mobile cart 1 to the new via point p n .

（iii）移動台車１は、指定領域Ａ内で所定の作業を行うための作業ツール５と、この作業ツール５を駆動するためのアクチュエータ６を備え、指定領域Ａ内で移動台車１を走行させながら作業ツール５で作業を行う。
（iv）上記（iii）の場合において、作業ツール５は、指定領域Ａ内の地面の堆積物をかき集めて清掃する清掃用スクレーパ５aであり、アクチュエータ６は、清掃用スクレーパ５aが上下方向に移動して路面に接地しまたは路面から離れるように清掃用スクレーパ５aを駆動するアクチュエータ６aであり、指定領域Ａ内で移動台車１を走行させ、アクチュエータ６aにより清掃用スクレーパ５aを駆動させつつ、清掃用スクレーパ５aで堆積物をかき集め、かき集めた前記堆積物を所定の場所まで移動させて集積する。 (iii) The movable cart 1 is equipped with a work tool 5 for performing a specified task within the designated area A and an actuator 6 for driving the work tool 5, and work is performed using the work tool 5 while the movable cart 1 is traveling within the designated area A.
(iv) In the above case of (iii), the work tool 5 is a cleaning scraper 5a that scrapes up and cleans deposits on the ground within the designated area A, and the actuator 6 is an actuator 6a that drives the cleaning scraper 5a so that the cleaning scraper 5a moves up and down to come into contact with or move away from the road surface, and the mobile cart 1 is caused to travel within the designated area A, and while the cleaning scraper 5a is driven by the actuator 6a, the cleaning scraper 5a scrapes up the deposits and moves the scraped up deposits to a predetermined location for accumulation.

（v）上記（iii）の場合において、作業ツール５は、指定領域Ａ内の地面の堆積物をかき集めて清掃する清掃用スクレーパ５aと、この清掃用スクレーパ５aの前に堆積物をかき出す回転ブラシ５bである。アクチュエータ６は、清掃用スクレーパ５aが上下方向に移動して路面に接地しまたは路面から離れるように清掃用スクレーパ５aを駆動するアクチュエータ６aと、回転ブラシ５bを回転駆動するアクチュエータ６bである。指定領域Ａ内で移動台車１を走行させ、アクチュエータ６a，６bにより清掃用スクレーパ５aと回転ブラシ５bを駆動させつつ、清掃用スクレーパ５aと回転ブラシ５bで堆積物をかき集め、かき集めた前記堆積物を所定の場所まで移動させて集積する。 (v) In the above case of (iii), the work tool 5 is a cleaning scraper 5a that scrapes up and cleans the deposits on the ground within the designated area A, and a rotating brush 5b that scrapes up the deposits in front of the cleaning scraper 5a. The actuator 6 is an actuator 6a that drives the cleaning scraper 5a so that the cleaning scraper 5a moves up and down to come into contact with or separate from the road surface, and an actuator 6b that rotates and drives the rotating brush 5b. The mobile cart 1 is made to travel within the designated area A, and while the cleaning scraper 5a and the rotating brush 5b are driven by the actuators 6a and 6b, the cleaning scraper 5a and the rotating brush 5b scrape up the deposits, and the scraped up deposits are moved to a specified location and accumulated.

以上のような本発明の自律走行方法の詳細とその実施に供する装置は、さきに自律走行装置について説明した通りであり、詳細な説明は省略する。
本発明の自律走行装置および方法は、石炭粉（落粉）が堆積するコークス炉の炉頂部の清掃装置などとして好適であり、堆積物の清掃除去作業を効率的且つ適切に実施することができる。 The details of the autonomous driving method of the present invention and the device used to implement it are the same as those described above for the autonomous driving device, and detailed description thereof will be omitted.
The autonomous mobile device and method of the present invention are suitable for use as a cleaning device for the top of a coke oven where coal dust (fallen coal) accumulates, and can efficiently and appropriately carry out cleaning and removal work of the deposits.

図１および図２に示すような、作業ツール５として清掃用スクレーパ５aを備えた本発明の自律走行装置（清掃装置）について、自律走行性と清掃能力を評価するため、複数本の柱（障害物）が並んだ建屋内で以下のような清掃試験（試験例１～３）を行った。この試験では、予め柱と柱の間に清掃対象となる石炭粉を散布しておき、清掃装置を自律走行させつつ清掃用スクレーパ５aで石炭粉をかき集め、石炭粉回収場所に集積させた。
清掃装置が備える清掃用スクレーパ５aは、幅０．４ｍであり、下端部がゴム製の平板で構成されている。
図８は試験を実施した建屋平面を座標系で表したものであり、複数本の柱の位置、石炭粉の散布領域、台車初期位置（出発点）、台車最終位置（終点）、石炭粉回収場所を示してある。 1 and 2, an autonomous mobile device (cleaning device) of the present invention having a cleaning scraper 5a as a work tool 5 was subjected to the following cleaning tests (Test Examples 1 to 3) in a building lined with a number of pillars (obstacles) in order to evaluate its autonomous mobile property and cleaning capability. In this test, coal powder to be cleaned was spread in advance between the pillars, and the cleaning device was caused to autonomously travel while scraping up the coal powder with the cleaning scraper 5a and accumulating it in a coal powder recovery area.
The cleaning scraper 5a provided in the cleaning device is 0.4 m wide and its lower end is made of a flat rubber plate.
FIG. 8 shows the building plan in which the test was conducted, expressed in a coordinate system, and indicates the positions of the pillars, the area where the coal powder was scattered, the initial position (starting point) of the carriage, the final position (end point) of the carriage, and the location where the coal powder was collected.

図９は、清掃装置による清掃経路を示したものであり（なお、以下に述べる地点［1］～［13］は、図９中では丸付き数字で示してある。図１０～図１６も同様。）、この清掃装置による清掃経路は、地点［1］→地点［2］間を清掃（移動）して石炭粉をかき集め、地点［2］近傍に仮置き集積させる。同様にして、地点［3］→地点［4］間、地点［5］→地点［6］間、地点［7］→地点［8］間、地点［9］→地点［10］間を順次清掃（移動）して石炭粉をかき集め、それぞれ地点［4］近傍、地点［6］近傍、地点［8］近傍、地点［10］近傍に仮置き集積させる。次いで、地点［11］→地点［12］間を清掃（移動）して、上記のように複数箇所に仮置き集積させた石炭粉を順次かき集め、地点［12］の石炭粉回収場所に全石炭粉を集積させ、しかる後、最終地点［13］に向かうルートである。 Figure 9 shows the cleaning route taken by the cleaning device (note that points [1] to [13] described below are indicated by circled numbers in Figure 9, and the same applies to Figures 10 to 16). The cleaning route taken by this cleaning device involves cleaning (moving) from point [1] to point [2], scraping up coal powder and temporarily storing it near point [2]. In the same way, it cleans (moves) from point [3] to point [4], from point [5] to point [6], from point [7] to point [8], and from point [9] to point [10] in sequence, scraping up coal powder and temporarily storing it near point [4], point [6], point [8], and point [10], respectively. Next, the route is to clean (move) between point [11] and point [12], gradually gathering up the coal powder that has been temporarily stored and accumulated in multiple locations as described above, and then to accumulate all of the coal powder at the coal powder collection site at point [12], after which it heads to the final point [13].

表１に地点［1］～［13］のｘ－ｙ座標を示す。

Figure 0007509178000001
Table 1 shows the x-y coordinates of points [1] to [13].
Figure 0007509178000001

清掃装置は、上記の通り地点［1］～［13］を通る清掃経路で清掃を実行するが、その際の走行経路の経由点ｐ１～ｐ１７を図９に併せて示す。また、表２に、各経由点に関して、清掃装置に与えられる経由点情報ｂを示す。この経由点情報ｂは数値のみのｃｓｖファイルであり、左側から台車位置のｘ座標、同じくｙ座標、台車の姿勢角θ（その経由点に到着した時点で台車がどの方向を向いているかを示す）、アクチュエータ動作指令ｍ（その経由点に行くまでの間に清掃用スクレーパ５aをどのように動作させるのかを示す）、スタック状態と判定された際および走行経路が生成できないと判定された際の経由点変更先ｎ（変更先の経由点ｐｎ）であり、移動台車１は１行目から順番に経由点として読み込んで自律走行を行う。アクチュエータ動作指令ｍは、“１”が清掃用スクレーパ５aを路面に下ろして押し付ける動作であり、“０”で清掃用スクレーパ５aを持ち上げて路面から離す動作である。なお、経由点ｐ１７の経由点変更先ｎを実際には存在しないｐ１８としてあるのは、経由点ｐ１７は最終位置であるので、強制的にエラーを生じさせて終了させるためである。 The cleaning device performs cleaning along the cleaning route passing through points [1] to [13] as described above, and the waypoints p 1 to p 17 of the travel route at that time are also shown in FIG. 9. Table 2 also shows waypoint information b given to the cleaning device for each waypoint. This waypoint information b is a csv file containing only numerical values, and from the left, it is the x coordinate of the cart position, the y coordinate, the attitude angle θ of the cart (indicating the direction in which the cart is facing when it arrives at the waypoint), the actuator operation command m (indicating how the cleaning scraper 5a is operated on the way to the waypoint), and the waypoint change destination n (the waypoint p n of the change destination) when it is determined that the cart is stuck or when it is determined that the travel route cannot be generated. The mobile cart 1 reads the waypoints in order from the first row and performs autonomous travel. The actuator operation command m is an operation of lowering the cleaning scraper 5a to the road surface and pressing it against the road surface when it is "1", and an operation of lifting the cleaning scraper 5a away from the road surface when it is "0". The reason why the destination n of the way point p17 is changed to p18 which does not actually exist is that since the way point p17 is the final position, an error is forcibly generated to terminate the process.

Figure 0007509178000002
Figure 0007509178000002

清掃装置は、「移動の途中でスタック状態になる」または「走行経路を生成できない」ことがない限り、表２の経由点情報ｂに基づき、経由点ｐ１～ｐ１６を順次経て経由点ｐ１７（最終位置）まで移動するとともに、各経由点において経由点情報ｂに基づく動作（台車姿勢角θに基づく移動台車１の旋回、アクチュエータ動作指令ｍに基づくアクチュエータ６の動作）を行う。すなわち、以下のような移動・動作を行う（図９参照）。
まず、初期位置から地点［1］（経由点ｐ１）まで移動し、ここで清掃用スクレーパ５aを路面に下ろして、その下端部を路面に押し付ける。
なお、次の経由点ｐｉの経由点情報ｂに基づいて清掃用スクレーパ５aを上げ下げする動作は、その経由点ｐｉに到着する前の移動中に実行してもよいが、その経由点ｐｉへの移動を開始する際に実行することが好ましい。 Unless the cleaning device "gets stuck during movement" or "cannot generate a travel route," the cleaning device moves sequentially through way points p1 to p16 to way point p17 (final position) based on way point information b in Table 2, and performs operations at each way point based on way point information b (rotation of mobile cart 1 based on cart attitude angle θ, operation of actuator 6 based on actuator operation command m). That is, the cleaning device moves and operates as follows (see FIG. 9).
First, it moves from the initial position to point [1] (way point p 1 ), where it lowers the cleaning scraper 5a onto the road surface and presses its lower end against the road surface.
The operation of raising and lowering the cleaning scraper 5a based on the via point information b of the next via point p i may be performed during the movement before arriving at the via point p i , but it is preferable to perform it when starting the movement to the via point p i .

前進して地点［1］（経由点ｐ１）→地点［2］（経由点ｐ２）間を清掃（移動）して石炭粉をかき集め、地点［2］近傍に仮置き集積させる。この地点［2］（経由点ｐ２）で清掃用スクレーパ５aを持ち上げて路面から離した後、後進しながら９０°旋回して地点［1］（経由点ｐ３）に戻る。次いで、地点［3］（経由点ｐ４）に移動しながら移動台車１を９０°旋回させ、さらに清掃用スクレーパ５aを路面に下ろして、その下端部を路面に押し付ける。
前進して地点［3］（経由点ｐ４）→地点［4］（経由点ｐ５）間を清掃（移動）して石炭粉をかき集め、地点［4］近傍に仮置き集積させる。この地点［4］（経由点ｐ５）で清掃用スクレーパ５aを持ち上げて路面から離した後、後進しながら９０°旋回して地点［3］（経由点ｐ６）に戻る。次いで、地点［5］（経由点ｐ７）に移動しながら移動台車１を９０°旋回させ、さらに清掃用スクレーパ５aを路面に下ろして、その下端部を路面に押し付ける。 It moves forward to clean (move) between point [1] (way point p1 ) and point [2] (way point p2 ), scraping up coal powder and temporarily storing it near point [2]. At point [2] (way point p2 ), the cleaning scraper 5a is lifted up and removed from the road surface, and then it moves backwards while turning 90 degrees to return to point [1] (way point p3 ). Next, it moves to point [3] (way point p4 ) while turning the mobile cart 1 90 degrees, and further lowers the cleaning scraper 5a to the road surface and presses its lower end against the road surface.
It moves forward to clean (move) between point [3] (way point p4 ) and point [4] (way point p5 ), scraping up coal powder and temporarily storing it near point [4]. At point [4] (way point p5 ), the cleaning scraper 5a is lifted up and removed from the road surface, then it moves backwards while turning 90° and returns to point [3] (way point p6 ). Next, it moves to point [5] (way point p7 ), turning the mobile cart 1 90°, and further lowers the cleaning scraper 5a to the road surface, pressing its lower end against the road surface.

前進して地点［5］（経由点ｐ７）→地点［6］（経由点ｐ８）間を清掃（移動）して石炭粉をかき集め、地点［6］近傍に仮置き集積させる。この地点［6］（経由点ｐ８）で清掃用スクレーパ５aを持ち上げて路面から離した後、後進しながら９０°旋回して地点［5］（経由点ｐ９）に戻る。次いで、地点［7］（経由点ｐ１０）に移動しながら移動台車１を９０°旋回させ、さらに清掃用スクレーパ５aを路面に下ろして、その下端部を路面に押し付ける。
前進して地点［7］（経由点ｐ１０）→地点［8］（経由点ｐ１１）間を清掃（移動）して石炭粉をかき集め、地点［8］近傍に仮置き集積させる。この地点［8］（経由点ｐ１１）で清掃用スクレーパ５aを持ち上げて路面から離した後、後進しながら９０°旋回して地点［7］（経由点ｐ１２）に戻る。次いで、地点［9］（経由点ｐ１３）に移動しながら移動台車１を９０°旋回させ、さらに清掃用スクレーパ５aを路面に下ろして、その下端部を路面に押し付ける。 It moves forward to clean (move) between point [5] (way point p7 ) and point [6] (way point p8 ), scraping up coal powder and temporarily storing it near point [6]. At point [6] (way point p8 ), the cleaning scraper 5a is lifted up and removed from the road surface, then it moves backwards while turning 90° and returns to point [5] (way point p9 ). Next, it moves to point [7] (way point p10 ) while turning the mobile cart 1 90°, and further lowers the cleaning scraper 5a to the road surface and presses its lower end against the road surface.
It moves forward to clean (move) between point [7] (way point p10 ) and point [8] (way point p11 ), scraping up coal powder and temporarily storing it near point [8]. At point [8] (way point p11 ), the cleaning scraper 5a is lifted up and removed from the road surface, and then it moves backwards while turning 90 degrees to return to point [7] (way point p12 ). Next, it moves to point [9] (way point p13 ), turning the mobile cart 1 90 degrees, and further lowers the cleaning scraper 5a to the road surface, pressing its lower end against the road surface.

前進して地点［9］（経由点ｐ１３）→地点［10］（経由点ｐ１４）間を清掃（移動）して石炭粉をかき集め、地点［10］近傍に仮置き集積させる。この地点［10］（経由点ｐ１４）で清掃用スクレーパ５aを持ち上げて路面から離し、さらに移動台車１を６０°旋回させた後、地点［11］（経由点ｐ１５）に移動しながら移動台車１を１５０°旋回させ、さらに清掃用スクレーパ５aを路面に下ろして、その下端部を路面に押し付ける。
地点［11］（経由点ｐ１５）→地点［12］（経由点ｐ１６）間を清掃（移動）して、上記のように複数箇所に仮置き集積させた石炭粉を順次かき集め、地点［12］（経由点ｐ１６）の石炭粉回収場所に全石炭粉を集積させる。この地点［12］（経由点ｐ１６）で清掃用スクレーパ５aを持ち上げて路面から離し、さらに移動台車１を１２０°旋回させた後、最終位置である地点［13］（経由点ｐ１７）に移動し、清掃作業を完了する。 It moves forward to clean (move) between point [9] (way point p13 ) and point [10] (way point p14 ), scraping up the coal powder and temporarily storing it near point [10]. At point [10] (way point p14 ), the cleaning scraper 5a is lifted up and removed from the road surface, and the mobile cart 1 is then rotated 60°. It then moves to point [11] (way point p15 ), while rotating the mobile cart 1 150°, and further lowers the cleaning scraper 5a to the road surface, pressing its lower end against the road surface.
The vehicle cleans (moves) between point [11] (way point p15 ) and point [12] (way point p16 ), sequentially collecting the coal powder that has been temporarily stored and accumulated at multiple locations as described above, and accumulates all of the coal powder at the coal powder recovery area at point [12] (way point p16 ). At this point [12] (way point p16 ), the cleaning scraper 5a is lifted up and removed from the road surface, and the mobile cart 1 is then rotated 120° before moving to the final position, point [13] (way point p17 ), and the cleaning work is completed.

［試験例１］
この試験例では、柱と柱の間に石炭粉を約１ｋｇ／ｍ２でほぼ均一な厚さとなるよう散布（石炭粉の全散布量１．２５ｋｇ）した状態で清掃装置による清掃試験を行った。図９をベースにした清掃装置の移動軌跡を図１０に示す。
清掃装置は、経由点ｐ１～ｐ１６を順次経て経由点ｐ１７（最終位置）まで移動することができた。石炭粉回収場所（経由点ｐ１６）で回収された石炭粉量（回収量）は１．０４ｋｇであった。回収率を（回収量）÷（散布量）×１００で求めると８３％であり、石炭粉の清掃が適切に行えたことが判る。 [Test Example 1]
In this test example, a cleaning test was carried out using the cleaning device with coal powder scattered between the pillars at approximately 1 kg/ m2 to a nearly uniform thickness (total amount of coal powder scattered: 1.25 kg). The movement trajectory of the cleaning device based on Figure 9 is shown in Figure 10.
The cleaning device was able to move to way point p17 (final position) via way points p1 to p16 in order. The amount of coal powder collected (recovered amount) at the coal powder collection location (way point p16 ) was 1.04 kg. The collection rate calculated by (collected amount)/(scattered amount)×100 was 83%, which indicates that the coal powder was properly cleaned up.

［試験例２］
この試験例では、図１１に示す位置（地点［5］～地点［6］間の位置）以外の柱と柱の間に石炭粉を約１ｋｇ／ｍ２でほぼ均一な厚さとなるよう散布するとともに、図１１に示す位置（地点［5］～地点［6］間の位置）には石炭粉を約１０ｋｇ／ｍ２でほぼ均一な厚さとなるよう散布した状態（石炭粉の全散布量３．５ｋｇ）で、試験例１と同様に、清掃装置による清掃試験を行った。図１１をベースにした清掃装置の移動軌跡を図１２に示す。
この試験では、清掃装置は、地点［5］（経由点ｐ７）までは試験例１と同様に移動できたが、地点［5］（経由点ｐ７）→地点［6］（経由点ｐ８）間を清掃（移動）する途中で石炭粉を押し切れなくなり、地点［5］（経由点ｐ７）を出発してからの経過時間ｔが目標走破時間Ｔを超えた時点でスタック状態であると判定された。この結果、経由点ｐ８での経由点情報（経由点変更先ｎ）に基づき、次に移動する経由点が経由点ｐ１０に変更され、経由点ｐ８をパスして経由点ｐ１０に移動した。その後は、試験例１と同様の経路で移動することができた。石炭粉回収場所（経由点ｐ１６）で回収された石炭粉量（回収量）は０．８２ｋｇであった。回収率を（回収量）÷（散布量（但し、地点［5］～地点［6］間での散布量を除く））×１００で求めると８２％であり、石炭粉の清掃が適切に行えたことが判る。なお、目標走破時間Ｔは（1）式で求め、係数α、β、γはそれぞれ０．５、０．５、２０とした。
比較のために、一般のＳＬＡＭ技術で清掃装置を自律走行させた場合の移動軌跡を図１３に示す。この場合には、地点［5］（経由点ｐ７）→地点［6］（経由点ｐ８）間を清掃（移動）する途中で石炭粉を押し切れなくなり、地点［6］（経由点ｐ８）の手前で走行できなくなり、清掃装置（移動台車）は立往生した。 [Test Example 2]
In this test example, coal powder was spread at approximately 1 kg/ m2 to a substantially uniform thickness between pillars other than the positions shown in Fig. 11 (positions between points [5] and [6]), and coal powder was spread at approximately 10 kg/ m2 to a substantially uniform thickness between the positions shown in Fig. 11 (positions between points [5] and [6]) (total amount of coal powder spread: 3.5 kg), and a cleaning test was carried out using the cleaning device in the same manner as in Test Example 1. The movement trajectory of the cleaning device based on Fig. 11 is shown in Fig. 12.
In this test, the cleaning device was able to move up to point [5] (way point p7 ) in the same way as in Test Example 1, but it became unable to push the coal powder while cleaning (moving) between point [5] (way point p7 ) and point [6] (way point p8 ), and it was determined that the cleaning device was stuck when the elapsed time t from leaving point [5] (way point p7 ) exceeded the target travel time T. As a result, based on the way point information (way point change destination n) at way point p8 , the next way point to move to was changed to way point p10 , and the cleaning device moved to way point p10 by passing way point p8 . After that, it was able to move along the same route as in Test Example 1. The amount of coal powder (recovery amount) collected at the coal powder collection site (way point p16 ) was 0.82 kg. The recovery rate, calculated as (amount recovered) ÷ (amount spread (excluding the amount spread between point [5] and point [6])) × 100, is 82%, which indicates that the coal powder was properly cleaned up. The target travel time T was calculated using formula (1), with coefficients α, β, and γ set to 0.5, 0.5, and 20, respectively.
For comparison, the movement trajectory of an autonomous cleaning device using general SLAM technology is shown in Figure 13. In this case, the cleaning device (mobile cart) became unable to push through the coal powder while cleaning (moving) between point [5] (way point p7 ) and point [6] (way point p8 ), and was unable to move just before point [6] (way point p8 ), becoming stuck.

［試験例３］
この試験例では、図１４に示す位置（地点［6］近傍位置）に障害物としてペール缶を設置して物理的に地点［6］に行けないようにした上で、当該箇所以外の柱と柱の間に石炭粉を約１ｋｇ／ｍ２でほぼ均一な厚さとなるよう散布（散布量１．０ｋｇ）した状態で、試験例１と同様に、清掃装置による清掃試験を行った。図１４をベースにした清掃装置の移動軌跡を図１５に示す。
この試験では、清掃装置は、地点［5］（経由点ｐ７）までは試験例１と同様に移動できたが、地点［5］（経由点ｐ７）において測域装置３による測定により取得された障害物情報ａに基づき、経由点ｐ８に向けては走行経路が生成できないと判定された。その結果、経由点ｐ８での経由点情報（経由点変更先ｎ）に基づき、次に移動する経由点が経由点ｐ１０に変更され、経由点ｐ８をパスして経由点ｐ１０に移動した。その後は、試験例１と同様の経路で移動することができた。石炭粉回収場所（経由点ｐ１６）で回収された石炭粉量（回収量）は０．７８ｋｇであった。回収率を（回収量）÷（散布量）×１００で求めると７８％であり、石炭粉の清掃が適切に行えたことが判る。
比較のために、一般のＳＬＡＭ技術で清掃装置を自律走行させた場合の移動軌跡を図１６に示す。この場合には、ペール缶により走行経路が完全に塞がれているので、地点［6］に向かうことが不可能になり移動台車は立往生した。 [Test Example 3]
In this test example, a pail can was placed as an obstacle at the position shown in Figure 14 (near point [6]) to physically prevent access to point [6], and coal powder was spread (spread amount 1.0 kg) between the pillars other than the pail can in a nearly uniform thickness at about 1 kg/ m2 , and a cleaning test was carried out using the cleaning device in the same manner as in Test Example 1. The movement trajectory of the cleaning device based on Figure 14 is shown in Figure 15.
In this test, the cleaning device was able to move to point [5] (way point p 7 ) in the same way as in Test Example 1, but based on the obstacle information a acquired by the measurement by the range measurement device 3 at point [5] (way point p 7 ), it was determined that a travel route could not be generated toward way point p 8. As a result, based on the way point information (way point change destination n) at way point p 8 , the way point to move to next was changed to way point p 10 , and the cleaning device moved to way point p 10 by passing way point p 8. After that, it was able to move along the same route as in Test Example 1. The amount of coal powder collected at the coal powder collection site (way point p 16 ) (collected amount) was 0.78 kg. The collection rate was calculated by (collected amount) ÷ (spread amount) × 100, which was 78%, and it was found that the coal powder was properly cleaned.
For comparison, the movement trajectory of an autonomous cleaning device using conventional SLAM technology is shown in Figure 16. In this case, the path was completely blocked by the pail, making it impossible for the mobile vehicle to proceed to point [6] and causing it to become stuck.

次に、図５および図６に示すような、作業ツール５として清掃用スクレーパ５aと回転ブラシ５bを備えた本発明の自律走行装置（清掃装置）について、清掃能力を評価するため、試験例４として、以下のような清掃試験のシミュレーションを行った。
［試験例４］
この清掃装置では、清掃用スクレーパ５aを床面に押し付けながら塵（堆積物）をかき集める際に、回転ブラシ５bによって塵が清掃用スクレーパ５aの前（前方中央）に掻き出されるようにした。
この試験では、以下に示す条件で、事前に塵をΦ５ｍｍ（粉を想定）およびΦ５０ｍｍ（塊を想定）の混在物としてモデリングし、一般的にＤＥＭ解析と呼ばれる粒子挙動計算にて塵の清掃効率向上の評価を行った。
図１７はＤＥＭ解析の概要を示すもので、同図に示す体系のモデルにより、柱と壁がつくる狭隘部での塵のかき出し挙動をシミュレートした。この解析の基本条件を以下に示す。
・柱の断面寸法：２００ｍｍ×２００ｍｍ
・壁形状：柱に接した垂直平面として模擬
・塵（堆積物）の粒子径：粉 ０．５ｍｍ、塊 ５０ｍｍ
・粉の安息角：５４°（±５°以内となるように粒子間摩擦係数を調整）
・塵（堆積物）の密度：１．４ｇ／ｃｍ３
・塵（堆積物）の初期配置：柱手前の平面２００ｍｍ×２００ｍｍ、高さ５０ｍｍの範囲
・・塊（大粒子）：上記範囲の境界四隅に接するよう３個×３個を等間隔で配置
・・粉（小粒子）：上記範囲の塊以外の領域にランダムに充填
・清掃用スクレーパ速度：０．４ｍ／ｓ（＋Ｙ方向） Next, in order to evaluate the cleaning ability of the autonomous mobile device (cleaning device) of the present invention having a cleaning scraper 5a and a rotating brush 5b as a work tool 5 as shown in Figures 5 and 6, a cleaning test simulation was conducted as follows as Test Example 4.
[Test Example 4]
In this cleaning device, when the cleaning scraper 5a is pressed against the floor surface to scrape up dust (accumulated material), the rotating brush 5b scrapes the dust out in front of the cleaning scraper 5a (front center).
In this test, under the conditions shown below, dust was modeled in advance as a mixture of Φ5 mm (assuming powder) and Φ50 mm (assuming lumps), and the improvement in dust cleaning efficiency was evaluated using particle behavior calculations generally known as DEM analysis.
Figure 17 shows an outline of the DEM analysis, and the behavior of dust being swept out of a narrow space created by a pillar and a wall was simulated using the model of the system shown in the figure. The basic conditions for this analysis are as follows:
・Cross-sectional dimensions of pillar: 200mm x 200mm
Wall shape: Simulated as a vertical plane in contact with a pillar Dust (sediment) particle size: Powder 0.5 mm, lump 50 mm
・Powder angle of repose: 54° (adjust interparticle friction coefficient to within ±5°)
Dust (sediment) density: 1.4 g/ cm3
・Initial placement of dust (deposit): 200 mm x 200 mm, 50 mm high flat surface in front of the pillar. ・Lumps (large particles): 3 x 3 placed at equal intervals to touch the four corners of the boundary of the above range. ・Powder (small particles): Randomly filled in areas other than the lumps in the above range. ・Cleaning scraper speed: 0.4 m/s (+Y direction).

この解析では、清掃用スクレーパ５aと回転ブラシ５bの形状・条件を表３のように変えた全４ケースについて検討を行った。

Figure 0007509178000003
ここで、Case１～４で使用したTypeＡ、Ｂのスクレーパ・回転ブラシの形状を図１８－１に、同じくTypeＣのスクレーパ・回転ブラシの形状を図１８－２にそれぞれ示す。
図１９は、ＤＥＭ解析の結果を示すものであり、回転ブラシによる側方への塵（堆積物）の掻き出し能力を比較するため、Case１～４における柱手前の範囲（ｘ方向で壁面から２００ｍｍ以内の範囲）での残存小粒子個数（粉の粒子数）の時刻歴を示したものである。この解析の結果、回転ブラシを使用したCase２～４では、取り残した粒子数が回転ブラシなしのCase１と比較して２０％程度低減できることが分かった。
以上のような事前評価をもとに、上記試験例１～３と同様に清掃試験を実施したところ、石炭粉の回収率が８０％程度→９０％程度に向上し、回転ブラシを使用することの効果を確認できた。 In this analysis, a total of four cases were considered in which the shapes and conditions of the cleaning scraper 5a and the rotating brush 5b were changed as shown in Table 3.
Figure 0007509178000003
 The shapes of the scrapers and rotating brushes of Types A and B used in Cases 1 to 4 are shown in Figure 18-1, and the shape of the scraper and rotating brush of Type C is shown in Figure 18-2.
Figure 19 shows the results of the DEM analysis, and in order to compare the ability of the rotating brush to scrape out dust (deposits) to the side, it shows the time history of the number of small particles (number of powder particles) remaining in the range in front of the pillar (within 200 mm from the wall surface in the x direction) in Cases 1 to 4. As a result of this analysis, it was found that in Cases 2 to 4, in which a rotating brush was used, the number of particles left behind could be reduced by about 20% compared to Case 1, in which a rotating brush was not used.
Based on the above-mentioned preliminary evaluation, a cleaning test was carried out in the same manner as in Test Examples 1 to 3 above. As a result, the recovery rate of coal powder was improved from approximately 80% to approximately 90%, confirming the effect of using the rotating brush.

以上の試験例１～４が示す通り、本発明の清掃装置（自律走行装置）は、予め記憶されている経由点情報ｂに基づいて、清掃装置が経由点ｐｉを順次経由して自律走行するとともに清掃に必要な動作を実行し、また、経由点ｐｉに向けての移動中にスタック状態になったと判定された際には、経由点情報ｂに基づいて移動する経由点ｐを変更し、その変更先の経由点ｐｎに移動することにより、立ち往生を回避することができる。さらに、測定された障害物情報ａにより、移動すべき経由点ｐｉまでの走行経路が生成できないと判定された際にも、経由点情報ｂに基づいて移動する経由点ｐを変更し、その変更先の経由点ｐｎに移動することにより、立ち往生を回避することができる。これにより、移動経路の途中で立往生することなく、指定領域を最後まで効率的に清掃できることが判る。 As shown in the above test examples 1 to 4, the cleaning device (autonomous traveling device) of the present invention autonomously travels through the way points p i in sequence based on the way point information b stored in advance and executes the operations required for cleaning. Also, when it is determined that the cleaning device has become stuck while moving toward the way point p i , it can change the way point p to be moved to based on the way point information b and move to the new way point p n , thereby avoiding getting stuck. Furthermore, even when it is determined that a travel route to the way point p i to be moved to cannot be generated based on the measured obstacle information a, it can change the way point p to be moved to based on the way point information b and move to the new way point p n , thereby avoiding getting stuck. As a result, it can be seen that the designated area can be efficiently cleaned to the end without getting stuck in the middle of the moving route.

１ 移動台車
２ 駆動装置
３ 測域装置
４ 演算制御装置
５ 作業ツール
５a 清掃用スクレーパ
５b 回転ブラシ
６，６a，６b， アクチュエータ
７ 移動量検出装置
８ 記憶装置
９ 支持アーム
２０ 車輪
４０ 自己位置推定部
４１ 経路生成部
４２ 制御部
４３ スタック判定部
４４ 経路生成判定部
５０ 板状本体部
５１ 側板部
Ａ 指定領域
ｐ，ｐｉ，ｐｎ 経由点 REFERENCE SIGNS LIST 1 Mobile cart 2 Driving device 3 Range measurement device 4 Arithmetic and control device 5 Work tool 5a Cleaning scraper 5b Rotating brush 6, 6a, 6b Actuator 7 Movement amount detection device 8 Storage device 9 Support arm 20 Wheel 40 Self-position estimation unit 41 Path generation unit 42 Control unit 43 Stack determination unit 44 Path generation and determination unit 50 Plate-shaped main body 51 Side plate A Designated area p, p i , p n Waypoints

Claims (17)

走行用の駆動装置（２）を備えた移動台車（１）を指定領域（Ａ）内で複数の経由点（ｐ）を経由させながら自律走行させる自律走行装置であって、
移動台車（１）の自己位置を推定し、この推定された自己位置と予め記憶されている経由点情報ｂに基づいて移動台車（１）を移動させる経由点（ｐｉ）までの走行経路を算出し、移動台車（１）がその走行経路にしたがって経由点（ｐｉ）まで移動するように駆動装置（２）を制御する演算制御装置（４）を備え、
演算制御装置（４）は、経由点（ｐｉ）に向けて移動中の移動台車（１）が経由点（ｐｉ）に辿り着けないスタック状態であるか否かを判定し、スタック状態であると判定した場合に、予め記憶されている経由点（ｐ ｉ ）での経由点情報ｂ（但し、経由点変更先ｎの情報）に基づいて移動台車（１）を移動させるべき経由点（ｐ）を変更し、その変更先の経由点（ｐｎ）に移動台車（１）を移動させるよう駆動装置（２）を制御することを特徴とする自律走行装置。 An autonomous driving device that autonomously drives a mobile cart (1) equipped with a driving device (2) for traveling through a plurality of via points (p) within a designated area (A),
a calculation and control device (4) that estimates a self-position of a mobile cart (1), calculates a travel route to a waypoint (p i ) along which the mobile cart (1) should move based on the estimated self-position and pre-stored waypoint information b, and controls a drive device (2) so that the mobile cart (1) moves to the waypoint (p i ) along the travel route;
The arithmetic and control device (4) determines whether a mobile cart (1) moving towards a way point (p i ) is stuck and cannot reach the way point (p i ), and if it determines that the mobile cart (1) is stuck, changes the way point ( p ) to which the mobile cart (1) should be moved based on pre-stored way point information b (wherein information is for a way point change destination n) at the way point (p i ), and controls a drive device (2) to move the mobile cart (1) to the new way point (p n ). 移動台車（１）の周囲環境を測定して障害物情報ａを取得する測域装置（３）をさらに備え、
演算制御装置（４）は、予め記憶されている指定領域（Ａ）内の障害物位置情報ａ０と、測域装置（３）で取得された障害物情報ａとを比較することで移動台車（１）の自己位置を推定することを特徴とする請求項１に記載の自律走行装置。 The vehicle further includes a range finder (3) for measuring the surrounding environment of the vehicle (1) and acquiring obstacle information (a),
The autonomous driving device according to claim 1, characterized in that the arithmetic and control device (4) estimates the self-position of the mobile cart (1) by comparing obstacle position information a0 within the designated area (A) stored in advance with obstacle information a acquired by the range measurement device (3). 演算制御装置（４）は、測域装置（３）で取得された障害物情報ａに基づき、移動台車（１）が移動すべき経由点（ｐｉ）までの走行経路が生成できるか否かを判定し、生成できないと判定した場合に、予め記憶されている経由点（ｐ ｉ ）での経由点情報ｂ（但し、経由点変更先ｎの情報）に基づいて移動台車（１）を移動させるべき経由点（ｐ）を変更し、その変更先の経由点（ｐｎ）に移動台車（１）を移動させるよう駆動装置（２）を制御することを特徴とする請求項２に記載の自律走行装置。 The autonomous driving device according to claim 2, characterized in that the arithmetic and control device (4) determines whether or not a driving route to a via point (p i ) to which the mobile carriage (1) should move can be generated based on the obstacle information a acquired by the range measurement device (3), and if it determines that the route cannot be generated, changes the via point (p ) to which the mobile carriage (1) should move based on pre-stored via point information b (wherein information is for a via point change destination n ) at the via point (p i ), and controls the drive device (2) to move the mobile carriage (1) to the via point (p n ) at the new destination. 移動台車（１）は、指定領域（Ａ）内で所定の作業を行うための作業ツール（５）と、該作業ツール（５）を駆動するためのアクチュエータ（６）を備え、
経由点情報ｂは、移動台車（１）の台車位置、移動台車（１）の台車姿勢、アクチュエータ（６）の動作指令、及び経由点（ｐ）を変更する場合における変更先の経由点（ｐｎ）の情報を含むことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の自律走行装置。 The movable carriage (1) is provided with a work tool (5) for performing a predetermined task within a designated area (A) and an actuator (6) for driving the work tool (5);
The autonomous driving device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the waypoint information b includes information on the carriage position of the mobile carriage (1), the carriage attitude of the mobile carriage (1), an operation command for the actuator (6), and a destination waypoint (p n ) when the waypoint (p) is changed. 作業ツール（５）として、指定領域（Ａ）内の堆積物をかき集めて清掃する清掃用スクレーパ（５a）を備え、
アクチュエータ（６）として、清掃用スクレーパ（５a）が上下方向に移動して路面に接地しまたは路面から離れるように清掃用スクレーパ（５a）を駆動するアクチュエータ（６a）を備えることを特徴とする請求項４に記載の自律走行装置。 The work tool (5) includes a cleaning scraper (5a) for scraping and cleaning deposits in the designated area (A);
The autonomous driving device according to claim 4, characterized in that the actuator (6) is an actuator (6a) that drives the cleaning scraper (5a) so that the cleaning scraper (5a) moves in the vertical direction to come into contact with or move away from the road surface. 作業ツール（５）として、さらに、清掃用スクレーパ（５a）の前に堆積物をかき出す回転ブラシ（５b）を備え、
アクチュエータ（６）として、さらに、回転ブラシ（５b）を回転駆動するアクチュエータ（６b）を備えることを特徴とする請求項５に記載の自律走行装置。 The working tool (5) further includes a rotating brush (5b) for scraping off deposits in front of the cleaning scraper (5a);
6. The autonomous driving device according to claim 5 , further comprising an actuator (6b) for rotating a rotating brush (5b). スタック状態とは、清掃用スクレーパ（５a）で指定領域（Ａ）内の堆積物をかき集めて清掃する際に、清掃用スクレーパ（５a）で堆積物を押し切れなくなった状態であることを特徴とする請求項５に記載の自律走行装置。The autonomous mobile device according to claim 5, characterized in that the stuck state is a state in which the cleaning scraper (5a) is unable to push through the deposits when the cleaning scraper (5a) is used to scrape up and clean the deposits within the designated area (A). 演算制御装置（４）は、移動台車（１）が経由点（ｐｉ）に移動する際に、当該経由点（ｐｉ）までの移動距離ΔＬと姿勢角変化量Δθから経由点（ｐｉ）までの目標走破時間Ｔを算出し、移動台車（１）の移動開始からの経過時間実績値ｔと目標走破時間Ｔとを比較することで移動台車（１）がスタック状態であるか否か判定することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の自律走行装置。 The autonomous driving device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that, when the mobile carriage (1) moves to the waypoint (p i ), the arithmetic and control device (4) calculates a target travel time T to the waypoint (p i ) from the travel distance ΔL to the waypoint (p i ) and the attitude angle change amount Δθ, and determines whether the mobile carriage (1) is stuck by comparing an actual value t of the elapsed time from the start of the movement of the mobile carriage (1) with the target travel time T. 清掃用スクレーパ（５a）でかき集めた堆積物の重さにより清掃用スクレーパ（５a）にかかる負荷を検出する負荷検出器を備え、a load detector for detecting a load applied to the cleaning scraper (5a) based on the weight of the deposits scraped up by the cleaning scraper (5a);
演算制御装置（４）は、前記負荷検出器で検出された負荷を閾値と比較することで移動台車（１）がスタック状態であるか否か判定することを特徴とする請求項７に記載の自律走行装置。The autonomous driving device according to claim 7, characterized in that the arithmetic and control device (4) determines whether the mobile cart (1) is stuck by comparing the load detected by the load detector with a threshold value. 清掃用スクレーパ（５a）でかき集めようとする堆積物を撮影するカメラを備え、A camera is provided to photograph the deposits to be scraped up by the cleaning scraper (5a),
演算制御装置（４）は、前記カメラで撮影された堆積物の画像をもとに、画像認識により堆積物の堆積状況から移動台車（１）がスタック状態であるか否か判定することを特徴とする請求項７に記載の自律走行装置。The autonomous driving device according to claim 7, characterized in that the arithmetic and control device (4) determines whether the mobile cart (1) is stuck or not based on the image of the deposit taken by the camera through image recognition based on the accumulation condition of the deposit. 駆動装置（２）の動作量から移動台車（１）の移動量を検出する移動量検出装置（７）をさらに備え、
演算制御装置（４）は、予め記憶されている指定領域（Ａ）内の障害物位置情報ａ０と、測域装置（３）で取得された障害物情報ａとを比較することに加えて、移動量検出装置（７）で検出された移動台車（１）の移動量を用いて、SLAMアルゴリズムに基づくパーティクルフィルタにより移動台車（１）の自己位置を推定することを特徴とする請求項２または３に記載の自律走行装置。 The vehicle further includes a movement amount detection device (7) that detects the movement amount of the movable carriage (1) from the operation amount of the drive device (2),
The autonomous driving device according to claim 2 or 3, characterized in that the arithmetic and control device (4) compares the obstacle position information a0 within the designated area (A) stored in advance with the obstacle information a acquired by the range measurement device (3), and also estimates the self-position of the mobile cart (1) by a particle filter based on a SLAM algorithm using the amount of movement of the mobile cart (1) detected by the movement amount detection device (7). 走行用の駆動装置（２）を備えた移動台車（１）を指定領域（Ａ）内で複数の経由点（ｐ）を経由させながら自律走行させる自律走行方法であって、
移動台車（１）の自己位置を推定する工程（ア）と、
前記推定された自己位置と予め記憶されている経由点情報ｂに基づいて移動台車（１）を移動させる経由点（ｐｉ）までの走行経路を算出し、移動台車（１）がその走行経路にしたがって経由点（ｐｉ）まで移動するように駆動装置（２）を制御する工程（イ）と、
経由点（ｐｉ）に向けて移動中の移動台車（１）が経由点（ｐｉ）に辿り着けないスタック状態であるか否かを判定し、スタック状態であると判定した場合に、予め記憶されている経由点（ｐ ｉ ）での経由点情報ｂ（但し、経由点変更先ｎの情報）に基づいて移動台車（１）を移動させるべき経由点（ｐ）を変更し、その変更先の経由点（ｐｎ）に移動台車（１）を移動させるよう駆動装置（２）を制御する工程（ウ）を備えることを特徴とする自律走行方法。 An autonomous driving method for autonomously driving a mobile cart (1) equipped with a driving device (2) for driving the mobile cart (1) through a plurality of via points (p) within a designated area (A), comprising:
A step (a) of estimating a self-position of a mobile cart (1);
a step (a) of calculating a travel route to a via point (p i ) along which the mobile carriage (1) is to be moved based on the estimated self-position and pre-stored via point information b, and controlling a drive device (2) so that the mobile carriage (1) moves to the via point (p i ) along the travel route;
and (c) determining whether a mobile cart (1) moving toward a way point (p i ) is stuck and cannot reach the way point (p i ), and if it is determined that the mobile cart (1) is stuck, changing the way point (p) to which the mobile cart (1) should be moved based on pre-stored way point information b (wherein information is for a way point change destination n) at the way point (p i ), and controlling a drive device (2) to move the mobile cart (1) to the new way point (p n ). 工程（ア）では、測域装置（３）により移動台車（１）の周囲環境を測定して障害物情報ａを取得し、予め記憶されている指定領域（Ａ）内の障害物位置情報ａ０と、測域装置（３）で取得された障害物情報ａとを比較することで移動台車（１）の自己位置を推定することを特徴とする請求項１２に記載の自律走行方法。 13. The autonomous driving method according to claim 12, characterized in that in the step (A), a range measurement device (3) measures the surrounding environment of the mobile cart (1) to acquire obstacle information a, and estimates the self-position of the mobile cart (1) by comparing obstacle position information a0 within the designated area (A) stored in advance with the obstacle information a acquired by the range measurement device ( 3 ). さらに、測域装置（３）で取得された障害物情報ａに基づき、移動台車（１）が移動すべき経由点（ｐｉ）までの走行経路が生成できるか否かを判定し、生成できないと判定した場合に、予め記憶されている経由点（ｐ ｉ ）での経由点情報ｂ（但し、経由点変更先ｎの情報）に基づいて移動台車（１）を移動させるべき経由点（ｐ）を変更し、その変更先の経由点（ｐｎ）に移動台車（１）を移動させるよう駆動装置（２）を制御する工程（エ）を備えることを特徴とする請求項１３に記載の自律走行方法。 The autonomous driving method according to claim 13, further comprising a step (e) of determining whether or not a driving route to a via point (p i ) to which the mobile carriage (1) should move can be generated based on the obstacle information a acquired by the range measurement device (3 ), and if it is determined that the route cannot be generated, changing the via point ( p ) to which the mobile carriage (1) should move based on via point information b (wherein information on a via point change destination n) at the via point (p i ) stored in advance, and controlling the drive device (2) to move the mobile carriage (1) to the via point (p n ) of the changed destination. 移動台車（１）は、指定領域（Ａ）内で所定の作業を行うための作業ツール（５）と、該作業ツール（５）を駆動するためのアクチュエータ（６）を備え、
指定領域（Ａ）内で移動台車（１）を走行させながら作業ツール（５）で作業を行うことを特徴とする請求項１２～１４のいずれかに記載の自律走行方法。 The movable carriage (1) is provided with a work tool (5) for performing a predetermined task within a designated area (A) and an actuator (6) for driving the work tool (5);
15. The autonomous driving method according to claim 12 , further comprising the step of: performing work using a work tool (5) while driving a mobile carriage (1) within a designated area (A). 作業ツール（５）として、指定領域（Ａ）内の地面の堆積物をかき集めて清掃する清掃用スクレーパ（５a）を備え、
アクチュエータ（６）として、清掃用スクレーパ（５a）が上下方向に移動して路面に接地しまたは路面から離れるように清掃用スクレーパ（５a）を駆動するアクチュエータ（６a）を備え、
指定領域（Ａ）内で移動台車（１）を走行させ、アクチュエータ（６a）により清掃用スクレーパ（５a）を駆動させつつ、清掃用スクレーパ（５a）で堆積物をかき集め、かき集めた前記堆積物を所定の場所まで移動させて集積することを特徴とする請求項１５に記載の自律走行方法。 The work tool (5) includes a cleaning scraper (5a) for scraping and cleaning deposits on the ground within the designated area (A);
The actuator (6) includes an actuator (6a) for driving the cleaning scraper (5a) so that the cleaning scraper (5a) moves in the vertical direction to come into contact with or separate from the road surface;
The autonomous driving method according to claim 15, characterized in that the movable cart (1) is caused to travel within the designated area (A), and while the cleaning scraper (5a) is driven by the actuator (6a), the deposits are scraped up by the cleaning scraper ( 5a ), and the scraped up deposits are moved to a predetermined location and accumulated therein. 作業ツール（５）として、さらに、清掃用スクレーパ（５a）の前に堆積物をかき出す回転ブラシ（５b）を備え、
アクチュエータ（６）として、さらに、回転ブラシ（５b）を回転駆動するアクチュエータ（６b）を備え、
指定領域（Ａ）内で移動台車（１）を走行させ、アクチュエータ（６a），（６b）により清掃用スクレーパ（５a）と回転ブラシ（５b）を駆動させつつ、清掃用スクレーパ（５a）と回転ブラシ（５b）で堆積物をかき集め、かき集めた前記堆積物を所定の場所まで移動させて集積することを特徴とする請求項１６に記載の自律走行方法。 The working tool (5) further includes a rotating brush (5b) for scraping off deposits in front of the cleaning scraper (5a);
The actuator (6) further includes an actuator (6b) that rotates the rotating brush (5b),
The autonomous driving method according to claim 16, characterized in that the movable cart (1) is caused to travel within the designated area (A), the cleaning scraper (5a) and the rotating brush (5b) are driven by the actuators (6a), ( 6b ), while the cleaning scraper (5a) and the rotating brush (5b) are scraped up with the cleaning scraper (5a) and the rotating brush (5b), and the scraped up deposit is moved to a predetermined location and accumulated therein.
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