JPH06131044A - 無人走行車の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無人走行車の制御装置に関し、無人走行車を
誘導する走行路の設定に大掛かりな工事を必要とせず、
走行路の状態に関せず検出精度が高く、かつ自律的に適
正な走行を行うことのできる無人走行車の制御装置を提
供することを目的とする。 【構成】 予じめ清掃領域の運転条件を設定し、清掃領
域の一辺に平行に誘導線を取り外し可能に敷設し、無人
走行車に誘導線を検知する誘導線方向センサと、次列走
行路に軌道を粉体等のマーク剤によりマークするマーキ
ング装置と、同軌道を検出するマーク方向センサと、そ
れぞれ独立した駆動モータにより駆動される左右の駆動
輪を設け、誘導線に沿って無人走行車を走行させるとと
もに、次列の軌道を形成し、誘導線の終端を検出し旋回
反転して次列の軌道に沿って走行するようにし、以後走
行反転を整数回繰り返すようにして清掃領域をくまなく
走行するようにしてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無人走行車例えば床面
清掃を行う清掃用無人走行車の制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、無人走行車の運転制御において
は、走行領域の床面に走行方向に沿って誘導線を埋設
し、誘導線に電流を流し無人走行車にて電流による磁束
を検知して誘導線に従い走行するように制御する方法、
または床面に走行方向に沿って光反射テープを貼付け、
無人走行車より光を当てその反射光を光センサにより検
出し光反射テープに追従して走行する方法、または特公
平３−７９７２３号にその制御装置が提案されているよ
うに、メモリ装置に移動領域を二次元座標上の単位ブロ
ックに分割したマップを設け、無人走行車の走行距離と
走行方向の偏位に基づいて移動領域の二次元座標上の位
置を演算により求めて該当する単位ブロックに記憶学習
し、各単位ブロックの縦列または横列に沿って軌道を設
定して無人走行車の直線走行または反転移行を制御する
方法等が用いられている。また、床面の凹凸によつては
無人走行車が傾き、走行方向が傾いた方向にずれる点を
防止するために、無人走行車内にジャイロスコープを設
け、無人走行車の傾きを検出し、左右の駆動モータの回
転数を調整して走行方向を補正するようにしている。し
かしながら、誘導線を埋設するには大掛かりな工事を要
し費用がかかり、かつ走行路の変更は困難で、また光反
射テープの場合も他の走行車や人に踏まれて汚れて反射
率が低下し光センサによる検出が困難になる等の問題が
あり、床面の凹凸によつては無人走行車が傾く場合もあ
り、走行方向に向かう傾斜や床面のゆるやかな凹凸に対
してジャイロスコープが追従できないで、安定した走行
が保証できない場合が発生している。また、特公平３−
７９７２３号の場合、予じめ移動領域と移動領域の境界
および各ブロック内の変化量と走行方向を学習により憶
え込む必要があり、リモートコントロール装置等でスタ
ート点から学習走行し、スタート点の座標と走行方向、
走行中の現在位置の座標と走行方向を順次メモリ装置に
単位ブロックごとにマップ状に記憶させる準備段階で人
手を必要とする問題を残している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点に鑑みなされたもので、無人走行車を誘導する走
行路の設定に大掛かりな工事を必要とせず、また事前に
リモートコントロール装置等で走行経路を学習走行する
等の準備段階での人手を必要とせず、走行路の状態に関
せず検出精度が高く、自律的に適正な走行を行う無人走
行車の制御装置を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、移動領域内の床面に無人走行車の軌道の一部に沿っ
て誘導線を設ける一方、無人走行車に誘導線を検知する
誘導線方向センサと、無人走行車の走行距離を検出する
走行距離センサと、この両センサの出力に基づき無人走
行車の二次元座標上の位置を演算により求める位置認識
手段と、無人走行車の走行に従い次列走行する床面に走
行方向に沿ってマークするマーキング装置と、このマー
クを検出するマーク方向センサと、無人走行車を直線走
行させる直線走行手段と、移動領域の境界で反転し次列
へ移行させる反転移行手段と、前記マーキング装置の制
御手段と、軌道に対する無人走行車の偏位量を検出する
偏位量検出手段と、左側または右側の駆動輪の回転数を
補正制御する補正制御手段とを設け、予じめメモリ装置
に移動領域を二次元座標上の単位ブロックに分割して形
成したマップを形成し、無人走行車に入力した移動領域
のデータに基づいて無人走行車の二次元座標上の軌道を
記憶し、無人走行車を誘導線またはマップの各単位ブロ
ックに沿って直線走行させ、マーキング装置により次列
走行の軌道をマークし、移動領域の境界で反転移行手段
により反転し次列へ移行させ、次列のマークまたはマッ
プの各単位ブロックに沿って直線走行させるとともに、
前記マーク方向センサと走行距離センサの出力に基づき
位置認識手段により無人走行車の二次元座標上の位置を
求め、同二次元座標上の位置と軌道との偏位量に基づき
左側または右側の駆動輪の回転数を補正するようにし
た。

【０００５】

【作用】上記の構成によれば、無人走行車の軌道の一部
に沿って誘導線を設け、無人走行車に誘導線方向センサ
と、走行距離センサと、位置認識手段と、マーキング装
置と、マーク方向センサと、無人走行車を直線走行させ
る直線走行手段と、移動領域の境界で反転し次列へ移行
させる反転移行手段と、前記マーキング装置の制御手段
と、軌道に対する無人走行車の偏位量を検出する偏位量
検出手段と、左側または右側の駆動輪の回転数を補正制
御する補正制御手段とを設け、予じめメモリ装置に単位
ブロックに分割して形成したマップを形成し、移動領域
のデータに基づいて無人走行車の二次元座標上の軌道を
演算により求めて記憶し、無人走行車を誘導線またはマ
ップの各単位ブロックに沿って直線走行させ、マーキン
グ装置により次列走行の軌道をマークし、移動領域の境
界で次列へ反転移行させ、次列のマークまたはマップの
各単位ブロックに沿って直線走行させ、マーク方向セン
サと走行距離センサの出力に基づいて無人走行車の二次
元座標上の位置を求め、同二次元座標上の位置と軌道と
の偏位量に基づき左側または右側の駆動輪の回転数を補
正し、無人走行車の走行を自律的に制御するようにし
た。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例を清掃用無人走行車を例にし
て、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明
の清掃用無人走行車（以下無人走行車とする）の概要を
示す構造図で、本体１の前方にはバンパー２とバンパー
２の接触により障害物を検知するタッチセンサ３（図示
せず）が、本体１の前面中央部および両隅部には超音波
センサ４（図示せず）が設けられ、走行中に障害物に近
接するかまたはバンパー２が接触すると走行を停止して
待機し、障害物が除去されると再度走行を開始し継続す
るようにしている。本体１の底面には、ほぼ中央に一対
の清掃用スイーパ５とその後方に吸込み装置６が設けら
れ、前方中央に従動前輪７と、後方左側に左駆動モータ
８に直結した左駆動輪９、後方右側に右駆動モータ10に
直結した右駆動輪11が設けられ、無人走行車を走行可能
に保持している。本体１の一側（本例では右側）には、
側面から突出し所定の位置で誘導線12を検知し走行方向
を検出する誘導線方向センサ13が設けられ、誘導線12に
沿って無人走行車の走行方向を検知している。本体１の
後方には、無人走行車が折り返し走行する次列床面に走
行方向に走行の軌道をマークするマーキング装置14が設
けられ、本体１の側面から無人走行車の進行方向により
マーキング剤の供給口15を右または左に所定の間隔だけ
突出し、床面に向けマーキング剤を放出して次列の軌道
をマークするようにしている。さらに、本体１の前部に
誘導線方向センサ13に並んで左右一対のマーク方向セン
サ16が設けられ、マーキング装置14によりマークされた
次列の軌道を検出し、無人走行車の走行方向を検知して
いる。なお、マーキング剤としては、液状で清掃後は蒸
発して痕跡を残さないもの、または粉体で清掃の際に容
易に回収され痕跡が残らないもの等を使用する。誘導線
12を配設する代わりにマーキング剤の線引きにより形成
し、清掃領域の単位ブロックの第一列内に誘導線12を引
くようにすると、誘導線方向センサ13の代わりにマーク
方向センサ16で検出して無人走行車を走行させることに
より、誘導線方向センサ13を削減することができる。

【０００７】図２は本発明の無人走行車の構成を示すブ
ロック図で、制御部17には、予じめ対象とする清掃面の
広さ（Ｘ、Ｙ）、清掃面のＹ方向に沿って取り外し可能
に配設された誘導線12の長さＬ、無人走行車の清掃巾等
の初期設定データを入力する初期設定データ入力装置1
8、誘導線12を検知し走行方向Ｘを検出する誘導線方向
センサ13、左駆動輪９を駆動する左駆動モータ８、右駆
動輪11を運転制御する右駆動モータ10、左駆動輪９また
は右駆動輪11の回転量に比例したパルス信号を出力する
距離センサ19、バンパー２に設けられたタッチセンサ
３、本体１の前部および両隅部に設けられた超音波セン
サ４、次列の軌道をマークするマーキング装置14、マー
クされた次列の軌道を検出する複数のマーク方向センサ
16が接続され、制御部17内には、入力された初期設定デ
ータにより運転条件を設定する運転条件設定手段20、設
定された運転条件を記憶するとともに、入力された移動
領域を単位ブロックに分割して形成したマップを記憶す
るメモリ装置21、距離センサ19の出力により走行距離を
検出する走行距離検出手段22、誘導線方向センサ13また
はマーク方向センサ16の出力に基づき設定された運転条
件と走行距離を比較し清掃領域の２次元上の位置を識別
する位置識別手段23、境界点で無人走行車を反転移行さ
せる旋回反転制御手段24、旋回反転の回数をカウントす
るＹ方向カウンタ25、バンパー２のタッチセンサ３また
は超音波センサ４の出力により障害物を検出し駆動モー
タを停止する障害物検出手段26、走行中にマーキング装
置14を駆動するとともに旋回反転時にマーキング装置14
を停止するように制御するマーキング制御手段27が設け
られ、駆動モータ運転制御手段28により左駆動モータ８
および右駆動モータ10の運転を制御するようにしてい
る。

【０００８】図３は清掃領域に無人走行車が所定の間隔
で往復する状態を示し、スタート点Ｓに有人走行により
無人走行車を運び、本体１の左側面に突出した誘導線方
向センサ13により誘導線12を検知し、誘導線12に沿って
Ｘ方向に走行するとともに、マーキング装置14の供給口
15A を本体１より次列の床面側に突出させ、次列の床面
の所定の位置に軌道をマークし、メモリ装置21に記憶さ
れた運転条件設定手段20により予じめ清掃面の広さ
（Ｘ、Ｙ）から求めたＸ方向の単位走行距離Ｌにより境
界点を検知し、境界点Ａでマーキング装置14を停止して
供給口15A を本体側に戻し、メモリ装置21に記憶された
無人走行車の清掃巾またはそれ以下で清掃面のＹ方向距
離を整数ｎに分割する長さの横行巾Ｗ／ｎを運転条件設
定手段20により算出し、横行巾Ｗ／ｎだけ旋回反転制御
手段24により横行して反転し、マーキング装置14により
形成された軌道に沿って、マーキング装置14の供給口15
B に切換えて次列の軌道をマークしながら−Ｘ方向に単
位走行距離Ｌだけ走行するようにし、他端の境界点に達
し旋回反転を行い、以下同様に走行と旋回反転をＹ方向
カウンタ25が規定値（ｎ−１）に達するまで繰り返し、
清掃領域のＹ方向の境界を位置識別手段23により検出
し、マーキング装置14を停止した状態で清掃面の最終ゴ
ールＧまで走行するようにしている。以上、無人走行車
の走行を清掃領域の広さ（Ｘ、Ｙ）から求めたＸ方向の
単位走行距離Ｌと横行巾Ｗ／ｎにより運転制御している
が、清掃領域を図３に点線で分割して示すように、ｍ×
ｎ個の単位ブロックに分け、その二次元座標上の位置を
メモリ装置21に設けたマップに記憶し、無人走行車をス
タート点ＳからＸ方向に走行し、マーキング装置14の供
給口15A により次列の床面の所定の位置に軌道をマーク
し、単位ブロックｍ個だけ走行して境界点Ａを検知し、
マーキング装置14を停止し、次列の単位ブロックとの間
で旋回反転制御手段24により横行して反転し、マーキン
グ装置14の供給口15B に切換えて次列の軌道をマークし
ながら−Ｘ方向に単位ブロックｍ個だけ走行し、他端の
境界点に達し旋回反転を行い、以下同様に走行と旋回反
転をＹ方向カウンタ25が規定値（ｎ−１）に達するまで
繰り返し、清掃領域のＹ方向の境界を位置識別手段23に
より検出し、マーキング装置14を停止した状態で清掃面
の最終ゴールＧまで走行するようにし、この間無人走行
車の走行をメモリ装置21に設けたマップのデータと比較
しながら制御することにより確実な清掃を行うことがで
きる。なお、誘導線方向センサ13を誘導線12の終端を検
出すると同時に、無人走行車内に引き込み格納すること
により、以後走行中に誘導線方向センサ13が邪魔になら
ずに清掃を完了することができる。

【０００９】図４は本発明の詳細を示すフローチャート
で、無人走行車の制御部17に清掃領域の広さ等のデータ
を入力し、Ｙ方向カウンタ25を初期化する（31）。運転
条件設定手段20によりＸ方向に走行する単位走行距離Ｌ
と、旋回反転の際にＹ方向横行する横行巾Ｗ／ｎを算出
する（32）。次いで、マーキング装置14を運転し（3
3）、供給口15A を左方向にスライドして次列走行路に
軌道をマークする。走行中にバンパー２が障害物に近接
するかまたは接触すると（34）、超音波センサ４または
タッチセンサ３が作動して左駆動輪９と右駆動輪11を停
止し（35）、障害物に近接または接触しないとそのまま
走行し、走行距離が単位走行距離Ｌに一致すると（36）
マーキング装置14を停止し（37）、旋回サブルーチンに
移り（38）、旋回反転して主フローチャートに戻り、マ
ーキング装置14の供給口を供給口15B に切換え（39）、
マーキング装置14を運転開始し（33）無人走行車の運転
を継続する。走行距離が単位走行距離Ｌに達しない時は
（36）、Ｙ方向カウンタ25が規定値に達しない場合（4
0）に走行サブルーチンに移り（41）、それぞれ図５に
示すそれぞれのサブルーチンによる操作を経てスタート
に戻る。以後、Ｙ方向カウンタ25が規定値に達するまで
繰り返し、Ｙ方向カウンタ25が規定値に達した時に（4
0）、清掃を完了して停止する。また、単位走行距離Ｌ
の代わりに単位ブロックの二次元座標上の位置をマーク
方向センサ16と位置識別手段23により求め、求められた
無人走行車の二次元座標上の位置と、メモリ装置21にマ
ップとして記憶された二次元座標上の位置と比較して偏
位量を求め、偏位量に見合う修正を次の単位ブロックま
でに行うことにより、無人走行車の走行方向を維持する
ことができる。

【００１０】図５は本発明のフローチャートの各サブル
ーチンで、（ａ）旋回サブルーチンでは、メモリ装置21
に記憶された運転条件に従い旋回反転が左折か右折かを
判断し（41）、左折指示が確認されると、右駆動輪11を
反転し左駆動輪９を正転して90°左旋回し（42）、その
状態でＹ方向に横行巾Ｗ／ｎだけ前進し（43）、さらに
右駆動輪11を反転し左駆動輪９を正転して90°左旋回し
て反対方向に向け走行する（44）。旋回が左折か右折か
を判断し（41）、右折指示が確認されると右駆動輪11を
正転し左駆動輪９を反転して90°右旋回し（45）、Ｙ方
向に横行巾Ｗ／ｎだけ前進し（46）、さらに右駆動輪11
を正転し左駆動輪９を反転して90°右旋回して反対方向
に向け走行する（47）。（ｂ）走行サブルーチンは、走
行指示により右駆動輪11と左駆動輪９を正転して直進
し、進行方向に対して右曲がりを生じると（48）、右駆
動輪11を曲がりに対応して回転数を増速し（49）、左曲
がりを生じると（50）、左駆動輪９を曲がりに対応して
回転数を増速し（51）、曲がりが修正されると右駆動輪
11と左駆動輪９を等速度の正転を行うようにしている
（52）。

【００１１】

【発明の効果】以上のように本発明においては、無人走
行車を誘導線に沿って直線走行させると同時に、マーキ
ング装置により床面に次列走行の軌道をマークすること
により、無人走行車の軌道を自律的に生成するととも
に、無人走行車の二次元座標上の位置とマップの各単位
ブロックに予じめ演算により求めた軌道と比較し、その
偏位量に応じて左または右の駆動輪の回転数を補正する
ことにより、走行方向や直線走行中の傾きを補正し、所
定の軌道を走行することができる。また、本発明により
大掛かりな誘導線の設置工事を必要とせず、予じめ学習
走行により無人走行車の軌道を設定することなく、無人
走行車の走行を自律的に制御することができ、大掛かり
な費用や人手の発生を防ぐことができる。なお、不要の
時に、誘導線を取り外すことにより、誘導線に煩わされ
ることなく床面を他の利用に広く使用することができ、
無人走行車を別の場所でも利用できる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無人走行車の概要を示す構造図であ
る。

【図２】本発明の無人走行車の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】清掃領域に無人走行車を走行させている状態を
示す図である。

【図４】本発明の詳細を示すフローチャートである。

【図５】同フローチャートの各サブルーチン図である。

【符号の説明】

１ 本体 ２ バンパー ３ タッチセンサ ４ 超音波センサ ５ 清掃用スイーパ ６ 吸込み装置 ７ 従動前輪 ８ 左駆動モータ ９ 左駆動輪 10 右駆動モータ 11 右駆動輪 12 誘導線 13 誘導線方向センサ 14 マーキング装置 15 供給口 16 マーク方向センサ 17 制御部 18 初期設定データ入力装置 19 距離センサ 20 運転条件設定手段 21 メモリ装置 22 走行距離検出手段 23 位置識別手段 24 旋回反転制御手段 25 Ｙ方向カウンタ 26 障害物検出手段 27 マーキング制御手段 28 駆動モータ運転制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ａ４７Ｌ 11/00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動領域内の床面に無人走行車の軌道の
   一部に沿って誘導線を設ける一方、無人走行車に誘導線
   を検知する誘導線方向センサと、無人走行車の走行距離
   を検出する走行距離センサと、この両センサの出力に基
   づき無人走行車の二次元座標上の位置を演算により求め
   る位置認識手段と、無人走行車の走行に従い次列走行す
   る床面に走行方向に沿ってマークするマーキング装置
   と、このマークを検出するマーク方向センサと、無人走
   行車を直線走行させる直線走行手段と、移動領域の境界
   で反転し次列へ移行させる反転移行手段と、前記マーキ
   ング装置の制御手段と、軌道に対する無人走行車の偏位
   量を検出する偏位量検出手段と、左側または右側の駆動
   輪の回転数を補正制御する補正制御手段とを設け、予じ
   めメモリ装置に移動領域を二次元座標上の単位ブロック
   に分割して形成したマップを形成し、無人走行車に入力
   した移動領域のデータに基づいて無人走行車の二次元座
   標上の軌道を記憶し、無人走行車を誘導線またはマップ
   の各単位ブロックに沿って直線走行させ、マーキング装
   置により次列走行の軌道をマークし、移動領域の境界で
   反転移行手段により反転し次列へ移行させ、次列のマー
   クまたはマップの各単位ブロックに沿って直線走行させ
   るとともに、前記マーク方向センサと走行距離センサの
   出力に基づき位置認識手段により無人走行車の二次元座
   標上の位置を求め、同二次元座標上の位置と軌道との偏
   位量に基づき左側または右側の駆動輪の回転数を補正す
   るようにしてなることを特徴とする無人走行車の制御装
   置。
2. 【請求項２】 上記誘導線を検知する誘導線方向センサ
   とマークを検出するマーク方向センサを同一仕様で兼用
   できるようにしてなることを特徴とする請求項１記載の
   無人走行車の制御装置。