JPH08123548A - 自律走行車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 対象物に沿った走行が可能であり、障害物セ
ンサを含む自立走行車であって、障害物センサが倣い対
象物からの衝撃を受けない自律走行車を提供する。 【構成】 移動作業車８の倣い走行中に、倣いセンサ１
−Ａ，１−Ｂは倣い対象物１１との接触を検知する。こ
のとき障害物センサ１０ａ〜１０ｄは倣い対象物１１に
接触しないように配置されているため、障害物センサ１
０ａ〜１０ｄが倣い対象物１１から受ける衝撃や摩擦を
防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は自律走行車に関し、特
に壁などの対象物に倣って走行したり、自車の位置を補
正したり、障害物を検知したりする自律走行車に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】周囲の障害物の存在を検知しながら移動
を行なう移動作業車（自律走行車）には壁などの倣い対
象物に倣って走行したり、障害物の存在を検知するため
の各種センサが用いられている。

【０００３】センサには検知対象物との接触により対象
物を検知する接触式センサと、一定距離内にある検知対
象物を離れて検出する非接触式センサがある。たとえば
左右に非接触式センサを設け、壁から一定の距離を保ち
ながら走行する移動作業車が特開平４−２６０９０５に
開示されている。

【０００４】しかしながら超音波センサや発光センサな
どの非接触式センサは反射を利用したセンサのため近傍
の物体を認識することは難しく、倣い対象物と移動作業
車の距離を極めて短くしたり、あるいは距離をゼロに保
持することは困難である。また非接触式センサのドライ
ブ回路は接触センサのドライブ回路に比べ複雑であるた
め、非接触式センサを用いることは移動作業車のコスト
アップにつながるといった問題点があった。

【０００５】そこで倣い対象物と接触することにより倣
い走行を実現するための接触式の倣いセンサと、たとえ
ば人や他の作業車や壁などの障害物を検知する障害物セ
ンサとを併せて備える移動作業車の開発が進められてい
る。

【０００６】図１６は従来の接触式の倣いセンサと障害
物センサとを含む検知装置を具備した移動作業車の外観
図である。

【０００７】移動作業車８には進行方向に対して側方向
に４つの接触式倣いセンサ１−Ａ〜１−Ｄと、前方と後
方と側方に障害物を検知する障害物センサ１０ａ〜１０
ｄが設けられている。

【０００８】接触式倣いセンサ１−Ａ〜１−Ｄは倣い走
行対象物との接触を検知するため、この移動作業車は倣
い対象物との接触状態を保ちながらの走行（倣い走行）
を実現することが可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが従来の倣いセ
ンサと障害物センサとを含む検知装置を備える移動作業
車には、倣い走行時に倣いセンサが受ける衝撃力や摩擦
力を障害物検知センサも受けてしまうという問題点があ
った。

【００１０】そこでこの発明は、自律走行車を対象物に
沿って走行させるための規制手段と障害物センサとを含
む自律走行車であって、倣い走行時に障害物センサが衝
撃力や摩擦力を受けない自律走行車を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る自
律走行車は、対象物に沿った走行が可能な自律走行車に
おいて、自律走行車を対象物に沿って走行させるための
規制手段と、対象物が存在する方向の障害物を検知する
ための障害物センサとを有し、規制手段により対象物に
沿って走行している際に、障害物センサが対象物に接触
しないように、規制手段と障害物センサが配置されてい
ることを特徴とする自律走行車である。

【００１２】

【作用】請求項１の発明に係る自律走行車は、規制手段
と、規制手段が対象物に接触した際にその対象物に接し
ない障害物センサとにより対象物に沿った走行を行な
う。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例における倣いセ
ンサと、障害物センサとを含む検知装置を備えた移動作
業車の外観図である。

【００１４】なお本実施例で使われる「倣い走行」と
は、壁などの対象物に沿って（一定間隔で）走行するこ
とであり、「倣い対象物」とは倣い走行を行なうための
対象物（たとえば壁）であり、「倣いセンサ」とは、倣
い走行を行なうために倣い対象物を検知するセンサを示
す。

【００１５】本実施例における移動作業車は倣いセンサ
が物体に接触した際に、障害物センサがその物体に接触
しないように倣いセンサと障害物センサとが配置されて
いることを特徴としている。

【００１６】図１の移動作業車８は、進行方向９に対し
て移動作業車本体８の左右側面にそれぞれ規制手段であ
る接触式倣いセンサ１−Ａ，１−Ｂおよび１−Ｃ，１−
Ｄが２個ずつ設けられている。また移動作業車８の四方
側面には接触式障害物センサ１０ａ〜１０ｄが設けられ
ている。

【００１７】図２は図１の移動作業車の制御構成を示す
ブロック図である。図２を参照して、移動作業車８は各
種処理を行なう処理手段２２と、倣い対象物を検知する
倣いセンサ２０（１−Ａ〜１−Ｄ）と、障害物を検知す
る障害物検知センサ２１（１０ａ〜１０ｄ）と、倣い対
象物などの位置などの地図情報を記憶する地図情報記憶
手段２７と、走行するためのモータ、車輪などからなる
走行手段２５と、走行手段２５を制御する走行制御手段
２３と、車輪などの方向などを変えることにより移動作
業車８の向きなどをコントロールする操向手段２６と、
操向手段２６を制御するための操向制御手段２４とから
構成されている。

【００１８】この移動作業車において、処理手段２２は
地図情報記憶手段２７に記憶されている地図情報に基づ
き移動作業車８の走行を制御する。壁などの倣い対象物
に対して倣い走行が行なわれているときには、倣いセン
サ２０からの信号に基づいて、処理手段２２は走行制御
手段２３を介して、走行手段２５を、また操向制御手段
２４を介して操向手段２６を各々制御することにより倣
い走行を実現する。また後述する障害物検知時には、倣
いセンサ２０と障害物検知センサ２１との信号が処理手
段２２に入力される。

【００１９】また後述する位置方位補正時には倣いセン
サ２０からの信号に基づいて処理手段２２は位置方位補
正対象物に沿った走行を行なうように走行制御手段２３
を介して走行手段２５を、また操向制御手段２４を介し
て操向手段２６を各々制御することにより位置方位補正
を行なう。

【００２０】図３は図１の倣いセンサ１−Ａ〜１−Ｄの
１つの外観図、図４は図３の接触部材２の具体例であ
る。

【００２１】倣いセンサ１は本体６と、本体６に設けら
れた接触式のスイッチ５と、本体６に設けられた関節部
４と、関節部４に接合される弾性部材３と、弾性部材３
に設けられた、スイッチ５をオンするための突起部材７
と、弾性部材３に設けられた接触部材２とから構成され
る。

【００２２】接触部材２として、図４（１）に示される
ような弾性部材３の端部に設けられる回転可能な車輪状
のローラーを用いてもよいし、図４（２）に示されるよ
うな弾性部材３の端部に設けられる転がり可能な球を用
いてもよい。これにより倣いセンサと倣い対象物との間
の接触時の摩擦を小さくすることができる。

【００２３】図５は図３に示される倣いセンサ１の動作
について説明するための図である。（ａ）は倣い対象物
１１と倣いセンサ１とが接してない状態を示す。この状
態では倣いセンサはオフ状態である。（ｂ）は倣いセン
サ１と倣い対象物１１とが接した状態を示す。この状態
では倣い対象物１１と接触部材２とが接触し、弾性部材
３がスイッチ本体方向へ押されることにより突起部材７
とスイッチ５とが接触し、倣いセンサはオン状態とな
る。（ｃ）は（ｂ）の状態よりもさらに倣いセンサが倣
い対象物１１に接近した状態を示す。この状態では弾性
部材７が曲ることでオン状態は維持される。また弾性部
材７が曲がることでスイッチ本体に加わる衝撃を小さく
することができる。

【００２４】図６は本発明の第２の実施例における倣い
センサを含む移動作業車の倣いセンサ外観図である。

【００２５】倣い対象物１１と倣いセンサ１とが接近し
すぎると倣いセンサ１の破損を招く原因となるため、本
実施例における検知装置は倣いセンサと倣い対象物との
間の距離が一定間隔以下にならないようにするためのセ
ンサ保護突起物１６を含むことを特徴としている。これ
により倣いセンサと倣い対象物１１とが接近しすぎるこ
とにより生じる倣いセンサの破損を防ぐことができる。

【００２６】障害物センサ１０ｃ，１０ｄとして、非接
触センサ（たとえば、赤外線を投射し、三角測距によっ
て距離を求めるもの）を用いることも可能である。

【００２７】赤外線照射型の非接触センサを用いる方法
を例に挙げて、図１３を参照しながら詳しく説明する。
障害物センサ１０ｃの発光部５１から照射された赤外光
は、障害物に当たると反射する。この反射した赤外光を
障害物センサ１０ｃの受光部５２で受光する。この受光
部５２が赤外光を受光する位置に基づいて、三角測距の
原理で、障害物センサと障害物の間の距離を求めること
ができる。

【００２８】なお、このように障害物センサ１０ｃ、１
０ｄとして、非接触センサを用いる場合も、障害物セン
サ１０ｃ、１０ｄは、倣い走行時に倣い対象物１１に接
触しない位置に設けられている。しかし障害物センサ１
０ｃ、１０ｄが非接触センサの場合、倣い対象物１１と
障害物センサ１０ｃ、１０ｄとの間の距離が障害物セン
サ１０ｃ、１０ｄの検出限界距離より短い場合、障害物
センサ１０ｃ、１０ｄが倣い対象物１１を障害物と誤認
識してしまう。

【００２９】よって障害物センサ１０ｃ、１０ｄが非接
触センサの場合、倣い対象物１１を障害物として検知し
ないようにする必要がある。

【００３０】このため倣いセンサ１が倣い対象物１１に
接触するときの障害物センサ１０ｃ、１０ｄと倣い対象
物１１との間の距離ｌ（図１４参照）を予め求めてお
き、障害物センサ１０ｃ、１０ｄはｌより短い距離にあ
る障害物のみを障害物として検知するようにしておく。

【００３１】また倣いセンサ１−Ａ、１−Ｂおよび１−
Ｃ、１−Ｄを非接触センサ（たとえば赤外線を投射し、
三角測距によって距離を求めるもの）としてもよい。

【００３２】また規制手段として倣いセンサを用いるの
ではなく、突起物を用いる方法も考えられる。これは、
図１５のように移動作業車に設けられた突起物６１を倣
い対象物に接触させた状態で、移動作業車を進行方向を
少しだけ倣い対象物側に向けるようにして走行させるよ
うにする。このようにすれば突起物６１を倣い対象物に
接触させ続けることができるので、移動作業車は倣い対
象物に沿って走行することができる。

【００３３】図７は倣い走行の動作について説明するた
めの図である。（ａ）は移動作業車８が倣い対象物１１
方向へ向かって直進を続けている状態を示している。こ
の状態では移動作業車８は進行方向１２へ向かって直進
を行なう。（ｂ）は移動作業車８の倣いセンサの１つ１
−Ａと倣い対象物１１とが接触した状態を示す。この状
態では倣いセンサ１−Ａはオン状態となり、処理手段２
２により走行手段２５と操向手段２６とが制御され、移
動作業車８は矢印の方向に進行方向を変える。（ｃ）は
（ｂ）の状態から移動作業車８の倣いセンサの１つ１−
Ｂが倣い対象物１１と接触した状態を示す。移動作業車
８は倣いセンサ１−Ｂのオン状態に応答して進行方向の
変更を停止する。（ｄ）は倣い走行の状態を示してい
る。この状態では移動作業車８は倣いセンサ１−Ａ，１
−Ｂがともにオンとなるような条件を満たしながら倣い
走行を行なう。

【００３４】図８は図７の方向変更における処理手段２
２の処理を示すフローチャートである。

【００３５】ステップＳ６０１において、倣いセンサ１
−Ａがオンとなるまで、処理手段２２は移動作業車８を
直進させる。処理手段２２が倣いセンサ１−Ａのオンを
検知したのであればステップＳ６０２において前述した
ように進行方向の変更が行なわれる。ステップＳ６０３
で倣いセンサ１−Ａ，１−Ｂがともにオンとなるまで進
行方向の変更は続けられる。倣いセンサ１−Ａ，１−Ｂ
がともにオンとなったのであれば、ステップＳ６０４に
おいて進行方向の変更は停止し、ステップＳ６０５にお
いて倣い走行が実現される。

【００３６】なおステップＳ６０１で倣いセンサ１−Ｃ
のオンを検知するようにし、ステップＳ６０２で進行方
向の変更を図７（ｂ）に示される方向とは逆方向に行な
い、ステップＳ６０３で倣いセンサ１−Ｃ，１−Ｄのオ
ンを検知するようにすると、倣い対象物が移動作業車の
進行方向に対して右にあるときの倣い走行が実現され
る。

【００３７】図９は図１に示される移動作業車の行なう
位置方位補正の処理について説明するための図である。

【００３８】移動作業車８が移動を行なっているうちに
床などの滑りにより処理手段２２で認識されている自車
の進行方向や自車の位置が実際の進行方向や実際の自車
の位置と異なってしまうことがある。そこで処理手段２
２で認識されている自車の進行方向や位置を実際の進行
方向や実際の自車の位置と同じにするための処理が必要
となる。この処理を位置方位補正と呼ぶ。

【００３９】図９を参照して、移動作業車８が処理手段
２２では矢印１４方向に向かって進んでいると認識され
ているが、実際には矢印１５で示される方向に進んでい
て、そのずれがｄθであるとする。移動作業車８はこの
後、壁などの位置方位補正対象物１３へ接触することに
より、倣いセンサの１つ１−Ａがオンとなる。すると処
理手段２２は倣いセンサ１−Ｂがオンとなるまで移動作
業車８を回転させる。このときの移動作業車８の回転し
た角度はｄθに相当するので、処理手段で認識されてい
る方向にｄθを加算することにより補正を行なうことが
できる。

【００４０】図１０は図９に示される位置方位補正で処
理手段２２が行なう処理を示したフローチャートであ
る。

【００４１】ステップＳ７０１において倣いセンサ１−
Ａがオンとなるまで移動作業車８は直進を続ける。倣い
センサ１−Ａがオンであると判定されたのであればステ
ップＳ７０２において進行方向の変更が行なわれる。ス
テップＳ７０３において倣いセンサ１−Ａ，１−Ｂがと
もにオンであると判定されるまで進行方向の変更は行な
われる。倣いセンサ１−Ａ，１−Ｂがともにオンである
と判定されたのであればステップＳ７０４において進行
方向の変更は停止される。ステップＳ７０５において進
行方向の変更が行なわれた量に基づいて位置方位の補正
が行なわれる。

【００４２】なおステップＳ７０１において倣いセンサ
１−Ｃのオン状態を検知するようにし、ステップＳ７０
２での進行方向の変更を図９の場合とは逆方向に行な
い、ステップＳ７０３において倣いセンサ１−Ｃ，１−
Ｄのオン状態を検知するようにすると、図９で示される
位置方位補正とは逆方向の位置方位補正を行なうことが
可能となる。

【００４３】図１１は移動作業車８の位置データの補正
について説明するための図である。移動作業車８がメモ
リに自車位置を座標データとして記憶している場合、床
の滑りや駆動誤差などによりメモリ中に記憶されている
座標データが実際の座標データと異なってしまう場合が
ある。たとえば図１１に示されるように移動作業車８
が、座標Ｐ０（ｘ０，ｙ０）を出発し移動を行なった結
果、メモリ中に記憶されている座標データはＰ１（ｘ
１，ｙ１）であるが、実際はＰ１′（ｘ１′，ｙ１′）
に進んでしまったとする。そのとき進行方向に対して左
にある倣いセンサは位置方位補正対象物１３と接触する
ことによりオンとなる。予め移動作業車のメモリには自
分が走行している通路にある位置方位補正対象物１３の
座標（ここではｘ座標Ｘｓ）が記憶されており、進行方
向に対して左にある倣いセンサがオンになったときのメ
モリ中に記憶されている自車のｘ座標はＸｓに置換えら
れる。これによりｘ座標の補正が行なわれる。

【００４４】また倣いセンサを移動作業車８の進行方向
に対して前後に配置し、位置方位補正対象物の存在する
ｙ座標をメモリに記憶させることにより、ｙ座標につい
ても同様に補正を行なうことができる。

【００４５】なおメモリ中に座標を記憶させることな
く、単に移動作業車の直進中に倣いセンサがオンしたら
接触した物体が倣い対象物か否からかかわらず、移動作
業車は接触した物体に沿うように進行方向を変更した後
直進走行するように制御を行なってもよい。

【００４６】また移動作業車が壁に対して平行に移動を
行なっているつもりでも、図１１に示されるように何度
も左の壁へぶつかるのであればそれは駆動系の何らかの
トラブルがあり左へ進んでいることを示すので、たとえ
ば左の駆動輪の駆動力を強めるようにするなどの学習機
能を持たせるようにしてもよい。

【００４７】図１２は倣いセンサによる障害物検知にお
ける処理手段の処理を示すフローチャートである。

【００４８】ステップＳ８０１において移動作業車が移
動中に倣いセンサのオンを検知したときは、ステップＳ
８０２において制御手段は地図情報を読出しその方向に
倣い対象物もしくは位置方位補正対象物があるか判定
し、ｎｏであれば、ステップＳ８０３において処理手段
２２はその物体を障害物として登録する。たとえば次に
移動作業車がこの位置に来たときには、移動作業車は登
録された障害物の位置には進まないように制御される。

【００４９】また移動作業車が停止中に倣いセンサのい
ずれか１つがオンしたときにはそれは物体が移動してき
て移動作業車に接触したことを示しているので、たとえ
ば処理手段２２は回避行動をとるように移動作業車を制
御するようにしてもよい。

【００５０】さらに上記実施例から以下のような発明の
構成が考えられる。 ＃１ 対象物に沿った走行が可能な自律走行車におい
て、自律走行車を対象物に沿って走行させるための規制
手段と、対象物が存在する方向の障害物を検知するため
の障害物センサとを有し、規制手段により対象物に沿っ
て走行している際に、前記障害物センサが対象物に接触
しないように、前記規制手段と前記障害物センサが配置
されていることを特徴とする自律走行車。

【００５１】＃２ 前記規制手段は接触式倣いセンサを
含む＃１記載の自律走行車。 ＃３ 前記倣いセンサは物体と接触する回転部を含む＃
２記載の自律走行車。

【００５２】＃４ 前記倣いセンサは位置補正をさらに
行う＃２または＃３記載の自律走行車。

【００５３】＃５ 前記倣いセンサは障害物検知をさら
に行う＃２または＃３記載の自律走行車。

【００５４】＃６ 前記倣いセンサは前記倣いセンサを
保護するセンサ保護突起部を含む＃２から＃５にいずれ
か記載の自律走行車。

【００５５】上記＃２から＃６記載の自律走行車は以下
の作用を持つ。＃２記載の自律走行車は、＃１記載の自
律走行車の作用に加え、倣い走行を実現する倣いセンサ
と、倣いセンサが物体に接触した際に物体に接しない障
害物センサとにより物体の存在を検知する。

【００５６】＃３記載の自律走行車は＃２記載の自律走
行車の作用に加え、回転部により物体と接する。

【００５７】＃４記載の自律走行車は＃２または＃３記
載の自律走行車の作用に加え、倣いセンサはさらに、位
置補正を行う。

【００５８】＃５記載の自律走行車は＃２または＃３記
載の自律走行車の作用に加え、倣いセンサはさらに、障
害物検知を行う。

【００５９】＃６記載の自律走行車は＃２から＃５にい
ずれか記載の自律走行車の作用に加え、センサ保護突起
部により倣いセンサを保護する。

【００６０】また上記＃２から＃６記載の自律走行車は
以下の効果を持つ。＃２記載の自律走行車は、＃１記載
の自律走行車の効果に加え、倣い走行を実現することが
可能となる。

【００６１】＃３記載の自律走行車は、＃２記載の自律
走行車の効果に加え、倣いセンサと倣いセンサの接する
物体との間の摩擦を小さくすることができる。

【００６２】＃４記載の自律走行車は＃２または＃３記
載の自律走行車の効果に加え、位置補正を行なうことが
可能となる。

【００６３】＃５記載の自律走行車は＃２または＃３記
載の自律走行車の効果に加え、障害物を検知することが
可能となる。

【００６４】＃６記載の自律走行車は＃２から＃５にい
ずれか記載の自律走行車の効果に加え、倣いセンサに過
負荷が加わることによる破損を防ぐことができる。

【００６５】

【発明の効果】請求項１の発明に係る自律走行車は、対
象物に沿った走行時に接触した際に障害物センサが対象
物から受ける摩擦や衝撃を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における倣いセンサと障
害物センサとを含む検知装置を備えた移動作業車の外観
図である。

【図２】図１の移動作業車の制御構成を示すブロック図
である。

【図３】図１の倣いセンサ１−Ａ〜１−Ｄの１つの外観
図である。

【図４】図３の接触部材２の具体例である。

【図５】図３に示される倣いセンサ１の動作について説
明するための図である。

【図６】本発明の第２の実施例における倣いセンサを含
む移動作業車の倣いセンサ外観図である。

【図７】倣い走行の動作について説明するための図であ
る。

【図８】図７の方向変更における処理手段２２の処理を
示すフローチャートである。

【図９】図１に示される移動作業車の行なう位置方位補
正の処理について説明するための図である。

【図１０】図９に示される位置方位補正で処理手段２２
が行なう処理を示したフローチャートである。

【図１１】移動作業車の位置データの補正について説明
するための図である。

【図１２】倣いセンサによる障害物検知における処理手
段の処理を示すフローチャートである。

【図１３】障害物センサとして非接触センサを用いた自
律走行車の外観図である。

【図１４】図１３の自律走行車が倣い走行を行なってい
る状態を示した図である。

【図１５】規制手段として突起物を用いた自律走行車の
外観図である。

【図１６】従来の接触式の倣いセンサと障害物センサと
を含む検知装置を備えた移動作業車の外観図である。

【符号の説明】

１ 倣いセンサ ２ 接触部材 ３ 弾性部材 ４ 関節部 ５ スイッチ ６ スイッチ本体部 ７ 突起部材 ８ 移動作業車本体 ９ 進行方向 １０ 障害物検知センサ １１ 倣い対象物 １３ 位置方位補正対象物 １６ センサ保護突起部 ２０ 倣いセンサ ２１ 障害物検知センサ ２２ 処理手段 ２３ 走行制御手段 ２４ 操向制御手段 ２５ 走行手段 ２６ 操向手段 ２７ 地図情報記憶手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 直樹 大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国 際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 川上 雄一 大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国 際ビル ミノルタ株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物に沿った走行が可能な自律走行車
   において、 自律走行車を対象物に沿って走行させるための規制手段
   と、 対象物が存在する方向の障害物を検知するための障害物
   センサとを有し、 規制手段により対象物に沿って走行している際に、前記
   障害物センサが対象物に接触しないように、前記規制手
   段と前記障害物センサが配置されていることを特徴とす
   る、自律走行車。