JPH09146640A

JPH09146640A - 無人走行車の制御方法

Info

Publication number: JPH09146640A
Application number: JP7331032A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sakai; 聰酒井
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】無人走行車の反転において、周囲の状況に応
じた反転を可能とし、かつ壁面との衝突をなくし、反転
処理のためのデータを削減可能とする。【解決手段】車体２１を所定距離直線走行した後、車
体２１を反転して直線走行し、当該領域を往復走行可能
とする際、車体２１の反転に際して同車体２１の両側面
に配置した超音波センサ３による検知信号により副制御
部１１が当該領域の左右側壁面（主および副基準面）ま
での距離を検知する。主制御部１８はその検知距離をも
とにして初列の反転、Ｕターンあるいは最終列の反転を
実行する。また、主および副基準面までの距離が所定値
より小さい場合には、車体２１を後退し、この後退後に
再度主および副基準面までの距離を検知し、この検知距
離をもとにして初列の反転、Ｕターンあるいは最終列の
反転を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、無人走行車（例
えば建物の床面を掃除する床清掃ロボット）の走行制御
技術に係り、特に詳しくは車体の周囲の状況に応じた反
転動作を可能とする無人走行車の制御方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】この種の無人走行車は、車体の周囲を監
視しながら走行するために、周囲を検知する複数の検知
手段（例えば超音波センサ）を備えており、同複数の超
音波センサによって検出した周囲の状況に基づいて自動
的に走行する。

【０００３】図７に示すように、車体１の前面および左
右側面に取り付けた超音波センサ２，３により、前面方
向および両側面方向の被検知体（壁面）を検知し、その
壁面までの距離を監視しながら車体１を無人で走行させ
る。

【０００４】例えば、床清掃ロボットの場合について説
明すると、車体１の側面に取り付けた超音波センサ３に
より当該領域の両側壁面（主および副基準面）を検知
し、主基準面に沿って車体１を直進走行し、前方の壁面
を検知すると、その壁面手前で車体１を停止する。な
お、主基準面は横行時に車体１に近い側壁面であり、副
基準面は主基準面と反対の側壁面である。

【０００５】一方、主および副基準面までの距離をもと
にして当該領域の幅の最小幅（清掃残りに相当する幅）
を算出し、まだ清掃残り幅があるときには車体１の停止
後に同車体１を反転し、初列の走行距離と同じ距離走行
する。この直線走行および反転を繰り返すことにより、
当該領域において車体１を往復走行し、床面を清掃する
ことができる。

【０００６】この場合、例えば図８に示すように、初列
の走行時においては、車体１の右側（主基準面側）に余
裕がないことから、主基準面に衝突しないような反転
（初列の反転）を行う。初列の反転は、同図の破線矢印
に示すように、車体１を所定角度で左前方に進めて同車
体１の右側に余裕をつくり、しかる後車体１を左方向に
反転（例えばほぼ９０度反転）して進め、さらに車体１
を所定角度回転して初列と平行にする。

【０００７】最終列の走行時においては、初列と逆に左
側（副基準面側）に余裕がないことから、副基準面に衝
突しないような反転（最終列の反転）を行う。最終列の
反転は、同図の破線矢印に示すように、車体１を所定角
度で右前方に進めて車体１の左側に余裕をつくり、しか
る後車体１を反転（例えばほぼ１８０度反転）して進
め、さらに車体１を所定角度回転して前回の走行列と平
行にする。

【０００８】初列および最終列以外の列においては、車
体１の左右側に十分余裕があるため、車体１の幅だけ移
行した反転（Ｕターン）を行う。Ｕターンは、図８の破
線矢印に示すように、車体１を９０度首ふりした後、所
定距離（車幅）走行して再度９０度首ふりし、車体１を
反転する。

【０００９】これにより、当該領域において、車体１が
所定間隔（車幅）で往復走行するため、当該領域の床面
清掃が可能となる。また、車体１をスタート側あるいは
その反対側に位置させることができ、車体１を当該領域
以外の領域に移行することが可能となる。

【００１０】ところで、走行領域の壁面形状が異なるこ
ともあり、例えば図９に示す形状を有する場合、つまり
車体１の左右側に多少余裕があるが、Ｕターンできない
場合、１８０度反転（スピンターン）を行うことによ
り、当該狭い箇所を脱出して当該走行領域における走行
を継続することができる。なお、スピンターンはその場
で車体１を１８０度反転する。

【００１１】このように、種々の反転パターンを用意す
ることにより、所定領域をくまなく往復走行することが
でき、床清掃ロボットの場合所定領域の床を清掃するこ
とができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記無
人走行車の制御方法においては、例えば図１０に示すよ
うに、当該領域の壁面形状が通常と異なり、車体１と主
基準面との距離が急に狭くなっている場合、Ｕターンを
実行すると、車体１の９０度首ふり（９０度反転）時に
壁面に衝突することがある。

【００１３】また、図１１に示すように、当該領域の壁
面形状が通常と異なり、車体１と副基準面との距離が急
に狭くなっている場合、Ｕターン（左あるいは右方向の
いずれターン）を実行すると、上述同様に壁面に衝突す
ることがある。

【００１４】さらに、図１２に示すように、当該領域の
壁面形状が特殊である場合、つまり車体１の左右側に余
裕がない場合、Ｕターンだけなく、上述した反転を実行
しても、車体１が壁面に衝突し、車体１が立ち往生する
という不具合が生じる。

【００１５】一方、上述した初列の反転、最終列の反
転、Ｕターンおよびスピンターンの反転パターン種類が
多いことから、反転のためのデータ量が多く、さらに図
１２の場合等を考慮した反転パターンを新たに加え、か
つ車体１を当該領域から他の領域に移行する移行パター
ンを加えると、そのデータ量がより増加するため、でき
るだけ反転パターン等の種類を少なくする方が好まし
い。

【００１６】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は車体が壁面に衝突しないようにし、か
つ反転パターンの種類を減らし、つまり反転処理の簡素
化を図ることができるようにした無人走行車の制御方法
を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は車体を所定距離直線走行した後、前記車
体を反転して直線走行し、当該領域を往復走行可能とす
る無人走行車の制御方法において、前記車体の反転に際
して前記車体の両側面に配置した検知手段によって当該
領域の左右側壁面（主および副基準面）までの距離を検
知し、該検知距離をもとにして前記車体を反転し、ある
いは前記車体を後退するようにしたことを特徴としてい
る。

【００１８】この発明の無人走行車の制御方法は、前記
車体の反転に際し、前記車体の両側面に配置した距離検
知手段によって当該領域の左右側壁面（主および副基準
面）までの距離を検知し、該左右側壁面までの距離が所
定値より小さいときには、前記車体を後退し、該車体を
後退した後に当該領域の左右側壁面までの距離を検知
し、該検知距離をもとにして初列の反転、Ｕターンある
いは最終列の反転を行うようにしたことを特徴としてい
る。

【００１９】また、この発明の無人走行車の制御方法
は、前記車体の走行開始時に同車体に近い側壁面を主基
準面とした場合、前記主基準面までの検知距離のみが所
定値より小さいときには前記初列の反転を行うとよい。

【００２０】さらに、この発明の無人走行車の制御方法
は、前記車体の走行開始時に同車体に近い側壁面を主基
準面とし、他方の側壁面を副基準面とした場合、前記副
基準面までの検知距離のみが所定値より小さいときには
前記最終列の反転を行うとよい。

【００２１】さらにまた、この発明の無人走行車の制御
方法は、前記主基準面および副基準面までの検知距離が
所定値以上であるときには前記Ｕターンを行うとよい。

【００２２】なお、この発明の無人走行車の制御方法
は、前記走行車を床清掃ロボットとすることが好まし
い。

【００２３】

【発明実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図１
ないし図６を参照して詳細に説明する。なお、図２中、
図７と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。

【００２４】図１および図２において、この無人走行車
（例えば床清掃ロボット）の制御装置は、周囲等を監視
し、また壁面等までの距離を検出するための複数の超音
波センサ（検知手段）２，３を有する超音波センサ部１
０と、各超音波センサ２，３による検出信号により被検
知体（前方壁面や両側壁面等）を検知し、かつ被検知体
までの距離を測定する副制御部（ＣＰＵボード）１１
と、左右の駆動輪１２，１３をそれぞれ駆動するロータ
リーエンコーダ１４，１５付の駆動用モータ１６，１７
と、図示しない操作パネルの操作、副制御部１１の測定
結果およびロータリーエンコーダ１４，１５からのエン
コーダパルス等をもとにして走行（速度）、停止および
反転（回転方向）等のための制御指示を出す主制御部
（ＣＰＵボード）１８と、この主制御部１８からの制御
指示にしたがって駆動用モータ１６，１７の駆動信号を
出力する駆動輪制御回路１９と、この駆動信号により駆
動用モータ１６，１７を駆動する駆動回路２０とを備え
ている。

【００２５】主制御部１８は、車体２１の前方壁面を検
知して同壁面の手前で車体２１を反転する際、当該領域
の両側壁面（主および副基準面）と車体２１との距離を
検知し、この検知距離をもとにして反転の種類（初列の
反転、最終列の反転、Ｕターンや後退（反転不可））を
決定する。

【００２６】次に、上記無人走行車の制御装置の動作を
図３のフローチャート図と、図４ないし図６の走行路図
とを参照して詳しく説明する。

【００２７】まず、当該無人走行車の操作部の操作、例
えば走行操作が行われると、主制御部１８は左右の駆動
輪１２，１３を回転制御して車体２１を起動し、かつ所
定速度まで加速する。

【００２８】このとき、車体２１に近い側壁面（当該走
行領域の側壁面）を主基準面とし、他方の側壁面を副基
準面とし、超音波センサ３によって主基準面および副基
準面を検知してその距離計測する一方、ロータリーエン
コーダ１４，１５からのエンコーダ信号をもとにして車
体２１を主基準面に沿って直進走行制御し、かつ走行距
離を計測する。

【００２９】超音波センサ２によって前方の壁面を検知
すると、その壁面手前で車体２１を停止した後、車体２
１を反転する。この反転に際して、車体２１と基準面
（主および副基準面）との間が所定間隔であるか否かを
判断する（ステップＳＴ１）。

【００３０】初列走行時の場合、主基準面までの距離が
所定値より小さく、副基準面までの距離が所定値以上で
あるため、車体２１の右側に余裕がないと判断し、ステ
ップＳＴ２からＳＴ３に進み、初列の反転処理を実行す
る。

【００３１】この反転処理では、従来例で説明したよう
に、図４の破線矢印にしたがって車体２１を反転して移
行し、車体２１を初列と平行の列で、逆向きとする。

【００３２】初列走行後の場合、主基準面までの距離が
所定値以上であり、副基準面までの距離が所定値以上で
あると、ステップＳＴ１，ＳＴ４を経てステップＳＴ５
に進み、Ｕターン処理を実行する。

【００３３】この反転処理では、従来例でも説明したよ
うに、車体２１を左方向に９０度首ふりし、車体２１の
幅分走行して再び同方向に９０度首ふり動作を行い、車
体２１を前回の列と平行の列で、逆向きとする。

【００３４】最終列走行時の場合、主基準面までの距離
が所定値以上であり、副基準面までの距離が所定値より
小さいため、ステップＳＴ１，ＳＴ４を経てステップＳ
Ｔ６に進み、最終列の反転処理を実行する。

【００３５】この反転処理では、従来例でも説明したよ
うに、図５の破線矢印に示すように、車体２１の左側に
余裕をつくった後車体２１を反転して移行し、前回の列
上逆向きとする。なお、最終列の走行終了後、車体２１
を他の領域に移行せず、停止したままとする場合には当
該最終列の反転処理を実行する必要がない。

【００３６】図６に示すように、車体２１の左右に余裕
がなく、主および副基準面までの距離が所定値より小さ
いと、ステップＳＴ１，ＳＴ２を経てステップＳＴ７に
進み、後退処理を実行する。

【００３７】この後退処理では、車体２１を後退し、か
つ車体２１の左右側に余裕ができる所まで同車体２１を
後退させて停止する。なお、この後退処理後、図３のル
ーチンを実行することにより、車体２１を反転して当該
領域における走行が継続可能となる。

【００３８】ところで、図４に示すように、所定領域の
壁面形状が変わっており、車体２１を反転する際、副基
準面までの距離が所定値以上あるが、主基準面までの距
離が所定値より小さい場合、図３のルーチンにおいてス
テップＳＴ１、ＳＴ２を経てステップＳＴ３に進み、Ｕ
ターンでなく、初列の反転処理を実行する。これによ
り、側壁面に衝突することなく、車体２１を反転するこ
とができる。

【００３９】また、図５に示すように、所定領域の壁面
形状が変わっており、主基準面までの距離が所定値以上
あるが、副基準面までの距離が所定値より小さい場合、
図３のルーチンにおいてステップＳＴ１、ＳＴ４を経て
ステップＳＴ６に進み、Ｕターンでなく、最終列の反転
処理を実行する。これにより、側壁面に衝突することな
く、車体２１を反転することができる。

【００４０】さらに、図６に示すように、所定領域の壁
面形状が特殊であり、主基準面までの距離が所定値より
小さく、しかも副基準面までの距離が所定値より小さい
場合、図３のルーチンにおいてステップＳＴ１，ＳＴ２
を経てステップＳＴ７に進み、車体２１を反転せずに後
退処理のみを実行する。この後退処理では、車体２１の
両側が広いところまで同車体２１を後退する。

【００４１】この後退処理後、図３のルーチンを再度実
行し、つまり主および副基準面までの検知距離をもとに
してＵターン、初列の反転あるいは最終列の反転を実行
する。これにより、当該領域における走行を継続するこ
とができる。

【００４２】このように、車体２１を反転する際、周囲
の状況を検知し（主および副基準面までの距離を検
知）、この状況（距離）に応じて反転処理の種類を決定
する。例えば、図４に示す壁面形状であれば、車体２１
をＵターンせずに、初列の反転処理を実行し、図５に示
す壁面形状であれば、同じく車体２１をＵターンせず
に、最終列の反転処理を実行し、図６に示す特殊な壁面
形状であれば、車体２１を後退し、この特殊な壁面形状
の所を脱出した後Ｕターン、初列の反転あるいは最終列
の反転を実行可能としている。

【００４３】したがって、車体２１の周囲の状況に合わ
せて壁面に衝突することなく、車体２１を反転すること
ができ、結果当該領域における走行を継続することがで
きる。

【００４４】また、周囲の状況に応じて初列の反転、Ｕ
ターンおよび最終列の反転を選択することで、種々状況
に対応して車体２１を反転することができ、つまり各反
転パターンの利用が拡大する一方、従来例で説明したス
ピンターンを省くことができ、結果反転処理のためのデ
ータ量を減らすことができる。

【００４５】なお、当該無人走行車を床清掃ロボットと
すれば、種々壁面形状の領域において無人で往復走行し
て床面を清掃することができ、しかも壁面に衝突するこ
ともないことから、安全性が図れる。この場合、車体２
１は清掃手段（ブラシやスクイジィ等）を備えている。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の無人走
行車の制御方法の請求項１によれば、車体の反転に際し
て同車体の両側面に配置した超音波センサによって当該
領域の左右側壁面（主および副基準面）までの距離を検
知し、これら検知距離をもとにして車体を反転し、ある
いは車体を後退するようにしたので、車体の周囲の状況
に合わせて壁面に衝突することなく、車体を反転するこ
とができ、各反転パターンの利用が拡大する一方、反転
処理のためのデータ量を減らすことができるという効果
がある。

【００４７】この発明の請求項２によれば、請求項１に
加え、当該領域の左右側壁面までの距離が所定値より小
さいときには、車体を後退し、この車体を後退した後に
当該領域の左右側壁面までの距離を検知し、これら検知
距離により初列の反転、Ｕターンあるいは最終列の反転
を行うようにしたので、請求項１の効果に加えて、図６
に示す特殊な壁面形状の箇所に入っても、この箇所を脱
出して車体を反転することができ、ひいては当該領域に
おける走行を継続可能とすることができるという効果が
ある。

【００４８】この発明の請求項３によれば、請求項１ま
たは２において、車体の走行開始時に同車体に近い側壁
面を主基準面とした場合、主基準面までの検知距離のみ
が所定値より小さいときには初列の反転を行うようにし
たので、請求項１または２と同じ効果を奏し、図４に示
す壁面形状の所にあっても、壁面に衝突することなく、
車体を反転することができる。

【００４９】この発明の請求項４によれば、請求項１ま
たは２において、車体の走行開始時に同車体に近い側壁
面を主基準面とした場合、副基準面までの検知距離のみ
が所定値より小さいときには最終列の反転を行うように
したので、請求項１または２と同じ効果を奏し、図５に
示す壁面形状の所にあっても、壁面に衝突することな
く、車体を反転することができる。

【００５０】この発明の請求項５によれば、請求項１ま
たは２において、主基準面および副基準面までの検知距
離が所定値以上であるときにはＵターンを行うようにし
たので、請求項１または２と同じ効果を奏し、当該領域
における走行を最適なものとすることができる。

【００５１】この発明の請求項６によれば、請求項１な
いし５の無人走行車を床清掃ロボットとしたので、請求
項１ないし５の効果に加え、当該走行領域の壁面形状に
かからわず、当該領域を無人で走行可能となり、人手を
煩わせることなく、当該領域の床面を清掃することがで
き、しかも当該走行領域の側壁面に衝突することもな
く、安全性に優れているという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示し、無人走行車の制御
方法が適用される制御装置の概略的ブロック線図。

【図２】この発明の無人走行車の概略的正面図。

【図３】図１に示す無人走行車の制御装置の動作を説明
する概略的フローチャート図。

【図４】図１に示す無人走行車の制御装置の動作を説明
する概略的走行路図。

【図５】図１に示す無人走行車の制御装置の動作を説明
する概略的走行路図。

【図６】図１に示す無人走行車の制御装置の動作を説明
する概略的走行路図。

【図７】従来の無人走行車の概略的正面図。

【図８】図７に示す無人走行車の走行制御を説明する概
略的通路図。

【図９】図７に示す無人走行車の走行制御を説明する概
略的通路図。

【図１０】図７に示す無人走行車の走行制御を説明する
概略的通路図。

【図１１】図７に示す無人走行車の走行制御を説明する
概略的通路図。

【図１２】図７に示す無人走行車の走行制御を説明する
概略的通路図。

【符号の説明】

２，３超音波センサ（検知手段）１０超音波センサ部１１副制御部１２，１３駆動用モータ１４，１５ロータリーエンコーダ１８主制御部２１車体（無人走行車の）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車体を所定距離直線走行した後、前記車
体を反転して直線走行し、当該領域を往復走行可能とす
る無人走行車の制御方法において、前記車体の反転に際
して前記車体の両側面に配置した検知手段によって当該
領域の左右側壁面（主および副基準面）までの距離を検
知し、該検知距離をもとにして前記車体を反転し、ある
いは前記車体を後退するようにしたことを特徴とする無
人走行車の制御方法。
【請求項２】車体を所定距離直線走行した後、前記車
体を反転して直線走行し、当該領域を往復走行可能とす
る無人走行車の制御方法において、前記車体の反転に際
し、前記車体の両側面に配置した距離検知手段によって
当該領域の左右側壁面（主および副基準面）までの距離
を検知し、該左右側壁面までの距離が所定値より小さい
ときには、前記車体を後退し、該車体を後退した後に当
該領域の左右側壁面までの距離を検知し、該検知距離を
もとにして初列の反転、Ｕターンあるいは最終列の反転
を行うようにしたことを特徴とする無人走行車の制御方
法。
【請求項３】前記車体の走行開始時に同車体に近い側
壁面を主基準面とした場合、前記主基準面までの検知距
離のみが所定値より小さいときには前記初列の反転を行
うようにした請求項１または２記載の無人走行車の制御
方法。
【請求項４】前記車体の走行開始時に同車体に近い側
壁面を主基準面とし、他方の側壁面を副基準面とした場
合、前記副基準面までの検知距離のみが所定値より小さ
いときには前記最終列の反転を行うようにした請求項１
または２記載の無人走行車の制御方法。
【請求項５】前記主基準面および副基準面までの検知
距離が所定値以上であるときには前記Ｕターンを行うよ
うにした請求項１または２記載の無人走行車の制御方
法。
【請求項６】前記走行車は床清掃ロボットである請求
項１，２，３，４または５記載の無人走行車の制御方
法。