JPH09167014A - 走行車の方向補正方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ジャイロの検出する走行角度の誤差が走行時
間が長くなるに従って累積していき、走行方位が大きく
ずれて修正不能に陥る場合があった。 【解決手段】 走行車に配置された駆動輪と、この駆動
輪を駆動する駆動手段１１ａ、１１ｂ、１５ａ、１５ｂ
と、走行車の走行する方位を検出し方位信号を出力する
方位センサ１８と、走行経路の途中に断続的に設置され
た検出対象物を検出し検出信号を出力するセンサ４４
と、このセンサ４４が出力した検出信号と、方位センサ
１８が出力した方位信号とを与えられ、走行経路を走行
するように駆動手段を制御する制御部１６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自律して走行する
車の走行制御に補正を行う方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】床面清掃ロボットや無人搬送車等の自律
走行車の走行制御には、一般にジャイロ等の方位センサ
が多く用いられている。しかし、例えばジャイロを用い
た場合、ジャイロ自体が持つドリフトや、信号処理回路
に含まれる積分器等のドリフトが原因となって、走行時
間の経過とともにジャイロが検出した方位に含まれる誤
差が増大していく。

【０００３】そこで、例えば特開平６−２３６２１２号
公報に開示された装置のように、一定時間毎にジャイロ
にサンプリングを行わせて、検出信号に修正を行う制御
技術も提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示された
走行制御装置には、次のような問題があった。この装置
を用いて３０分以上の長時間に渡って台車を走行させる
と、ジャイロが検出した方位に含まれる誤差が累積して
いき、十分な補正を行うことができない場合があった。
この走行制御装置では、図１０において台車の走行を開
始する地点において、ジャイロの出力を零に設定してお
く。しかし、走行時間が長くなるとジャイロの誤差角度
ΘErが累積していくので、走行開始時点で設定した走行
角度を維持することはできなくなる。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、ジャイロ等の方位センサの検出信号に含まれる誤差
を一定間隔毎に補正することで、誤差の増大を防止し所
定の走行角度を維持することが可能な走行車の方向補正
方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の自走車の方向補
正装置は、走行車に配置された駆動輪と、前記駆動輪を
駆動する駆動手段と、走行車の走行する方位を検出し、
方位信号を出力する方位センサと、走行経路の途中に断
続的に設置された検出対象物を検出し、検出信号を出力
するセンサと、前記センサが出力した前記検出信号と、
前記方位センサが出力した前記方位信号とを与えられ、
走行経路を走行するように前記駆動手段を制御する制御
部とを備えたことを特徴としている。

【０００７】ここで前記センサは、前記検出対象物の存
在の有無を検出し、前記検出対象物が存在するときはこ
の検出対象物との間の相対的なずれ距離を検出し、前記
制御部は、前記センサが前記検出対象物を検出しない間
は、前記方位センサが出力した前記方位信号を用いて前
記駆動手段を制御し、前記センサが前記検出対象物を検
出し、前記検出対象物との間の相対的なずれ距離を検出
している間は、このずれ距離が零になるように前記駆動
手段を制御するものであってもよい。

【０００８】前記検出対象物は走行経路上に貼り付けら
れた磁気テープであり、前記センサは前記磁気テープを
検出する磁気ガイドセンサであってもよく、あるいは、
前記検出対象物は走行経路上に貼り付けられた光反射テ
ープ、あるいは塗布された光反射帯であり、前記センサ
は前記光反射テープ又は前記光反射帯を検出する光学セ
ンサであってもよい。

【０００９】また、前記検出対象物は走行車が進入する
部分が二股状に拡開していることが望ましい。

【００１０】本発明の走行車の方向補正方法は、走行経
路の途中に検出対象物が断続的に設置されており、走行
車にはこの検出対象物の存在の有無及び前記検出対象物
との相対的なずれ距離を検出するセンサと、方位を検出
する方位センサとが設けられており、前記センサが前記
検出対象物の存在を検出したか否かを判断するステップ
と、前記センサが前記検出対象物の存在を検出しない間
は、前記方位センサが検出した方位に基づいて走行車が
走行経路を走行するように制御するステップと、前記セ
ンサが前記検出対象物の存在を検出している間は、前記
検出対象物との間の相対的なずれ距離が零となるように
走行車の走行を制御するとともに、前記方位センサの検
出した方位に補正を加えるステップとを備えている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。本実施の形態による方
向補正装置の構成を図１に示し、この装置を搭載した走
行車の構成を図２に示す。

【００１２】図２のように、矢印Ａの方向に自走する走
行車１０に右車輪１２ａ及び左車輪１２ｂが配置され、
それぞれが右駆動モータ１１ａ及び左駆動モータ１１ｂ
によって回転する。右駆動モータ１１ａ及び左駆動モー
タ１１ｂは、右ドライバ１５ａ及び左ドライバ１５ｂに
よって駆動される。制御装置１６は、方位センサ１８、
前方障害物センサ１７ａ、１７ｂ及び１７ｃ、磁気ガイ
ドセンサ４４、右距離センサ１４ａ及び左距離センサ１
４ｂの検出結果に応じて、右ドライバ１５ａ及び左ドラ
イバ１５ｂを制御する。

【００１３】図１に、方向補正装置の構成を、制御装置
１６の内部構成を含めて示す。制御部１６は、インタフ
ェース１９ａ〜１９ｄ、メインコントローラ２０、カウ
ンタ２１、ＡＤ変換器２２を有している。前方障害物セ
ンサ１７ａ、１７ｂ及び１７ｃは、図２のように走行車
１０の前方の中央部及び両側部に設けられており、障害
物を検出するとその検出信号をインタフェース１９ａに
入力する。

【００１４】方位センサ１８は、例えばジャイロを用い
て、基準方位に対する走行車１０の走行方位を検出して
方位検出信号をインタフェース１９ｂに入力する。操作
パネル２３は、操作者により入力された情報をインタフ
ェース１９ｂに入力する。

【００１５】磁気ガイドセンサ４４は、走行車１０の前
方中央部付近に取り付けられ、後述するように磁気テー
プ５１との間の横方向のずれ距離や、磁気テープ５１の
存在の有無を検出し、その結果をインタフェース１９ｂ
に入力する。

【００１６】インタフェース１９ａは、前方障害物セン
サ１７ａ〜１７ｃから出力された信号を与えられ、増幅
等の必要な処理を行ってメインコントローラ２０に与え
る。インタフェース１９ｂは、方位センサ１８、操作パ
ネル２３及び磁気ガイドセンサ４４からの信号を与えら
れて増幅等を行い、メインコントローラ２０に与える。
ここで、磁気ガイドセンサ４４は、磁気テープ５１の有
無を検出した結果を示す信号をインタフェース１９ｂに
入力する。この信号は、「１」又は「０」の値を持つデ
ジタル信号である。磁気ガイドセンサ４４はさらに、磁
気テープ５１の存在を検出したときは、この磁気テープ
５１との間の相対的なずれ距離を検出し、このずれ距離
を示すアナログ信号をＡ／Ｄ変換器２２に入力する。

【００１７】磁気ガイドセンサ４４は、図３に示される
ように、矢印Ａの方向に走行車１０が進行するときに、
磁気テープ５１の中心線と磁気ガイドセンサ４４の中心
との間のずれ量ｘを検出する。磁気ガイドセンサ４４か
らは、図４に示されるような電圧が出力される。磁気ガ
イドセンサ４４の中心から磁気テープ５１の中心が、図
３に示されるように左方向にずれた場合（走行車１０の
中心が磁気テープ５１の中心から右方向にずれた場合）
は負の電圧が出力され、右方向にずれた場合（走行車１
０の中心が磁気テープ５１の中心から左方向にずれた場
合）は正の電圧が出力され、それぞれの電圧レベルはず
れ量ｘの絶対値に比例している。本実施の形態では、磁
気ガイドセンサ４４は２００mmの幅を有し、磁気テープ
は５０mmの幅を有している。左右方向へのずれは５０mm
ずつの範囲内でずれに比例した出力をし、５０〜１２０
mmの範囲で一定値を出力するように設定されている。

【００１８】Ａ／Ｄ変換器２２は、このアナログ信号を
デジタル信号に変換してメインコントローラ２０に出力
する。メインコントローラ２０は、磁気ガイドセンサ４
４が検出した磁気テープ４４の有無、及び磁気テープ４
４が存在するときのずれ距離を内部メモリに格納する。

【００１９】メインコントローラ２０には、走行距離に
関する情報も入力される。右距離センサ１４ａは、右駆
動モータ１１ａの回転軸の回転をエンコーダ等で検出
し、左距離センサ１４ｂは、左駆動モータ１１ｂの回転
軸の回転をエンコーダ等で検出して、カウンタ２１に入
力する。カウンタ２１は、所定時間内の回転数から、右
車輪１２ａと左車輪１２ｂの走行距離を算出してメイン
コントローラ２０に出力する。

【００２０】メインコントローラ２０は、インタフェー
ス１９ａ及び１９ｂ、カウンタ２１から与えられた情報
に基づき、インタフェース１９ｃに制御信号を出力す
る。インタフェース１９ｃは、この制御信号に増幅等を
行って右ドライバ１５ａ及び左ドライバ１５ｂに与え
る。右ドライバ１５ａ及び左ドライバ１５ｂは、この制
御信号に基づいて右駆動モータ１１ａ及び左駆動モータ
１１ｂの動作を制御する。上述したように、メインコン
トローラ２０には磁気ガイドセンサ４４が検出した磁気
テープ５１との間のずれ距離が入力される。メインコン
トローラ２０は、このずれ距離に応じて比例制御等を行
い、磁気テープ５１の中心に磁気ガイドセンサ４４が一
致するように、右駆動モータ１１ａ及び左駆動モータ１
１ｂの回転速度を制御する信号をインタフェース１９ｃ
に出力する。さらに、方位センサ１８をリセットして、
方位検出信号が示す方位角を走行開始時と同じ０度に設
定する。

【００２１】また、メインコントローラ２０は清掃に関
する制御信号を、インタフェース１９ｄを介して清掃部
コントローラ３３に与える。

【００２２】図５に、ずれ距離ｘと、右駆動モータ１２
ａの回転速度ＶR 及び左駆動モータ１２ｂの回転速度Ｖ
L の関係を示す。この図に示されたように、磁気ガイド
センサ４４の中心から磁気テープ５１の中心が右方向に
ｘだけずれた場合は、このｘが零となるように、左駆動
モータ１２ｂの回転速度ＶL の方が右駆動モータ１２ａ
の回転速度ＶR よりも相対的に大きく設定される。

【００２３】図６に、磁気テープ５１の中心と磁気ガイ
ドセンサ４４の中心との間のずれ距離ｘと左駆動モータ
１２ｂの回転速度の関係を示す。磁気ガイドセンサ４４
の中心から磁気テープ５１の中心が左に距離ｘだけずれ
た場合は、回転速度はそのずれ距離ｘに比例した量だけ
回転速度が低下する。左方向へのずれ距離ｘが５０mm以
上の場合には、回転速度はＲ２で一定となる。右方向へ
ずれた場合は、最大回転速度Ｒ１を維持する。

【００２４】同様に、図７に右駆動モータ１２ａの回転
速度と、磁気テープ５１の中心と磁気ガイドセンサ４４
の中心との間のずれ距離ｘとの関係を示す。磁気ガイド
センサ４４の中心から磁気テープ５１の中心が左方向へ
ずれた場合は、右駆動モータ１２ａは最大回転速度Ｒ１
で一定となる。逆に、右方向へずれた場合は、そのずれ
距離ｘに応じた速度で低下し、５０mm以上ずれると最小
回転速度Ｒ２で一定となる。

【００２５】磁気テープ５１は、走行経路の全てに渡っ
て設ける必要はない。例えば、走行３０分間隔毎に、走
行車が通過する経路上に長さ２．５ｍの磁気テープ５１
を設置する。この磁気テープ５１は、図８に示されるよ
うに、走行車１０の進入部分が二股状に拡開した、進行
方向に向かって逆Ｙ字の形状を有している。これによ
り、矢印Ａ１のように、磁気テープ５１の幅よりも大き
く走行車１０がずれた場合にも、矢印Ａ２のように磁気
テープ５１の中心に一致するように方向を補正し、矢印
Ａ３のように磁気テープ５１と一致した方向へ走行させ
ることができる。

【００２６】ここで、磁気テープ５１は一定の間隔毎に
床面に設定されるため、磁気テープ５１が設置されてい
ない間はジャイロ等の方位センサ１８を用いて走行制御
を行う。そこで、磁気テープの誘導による走行制御と、
方位センサによる走行制御とを制御部１６において切り
換える必要がある。

【００２７】この場合の動作手順を、図９に示す。ステ
ップ１０１において、方位センサ１８によって走行車１
０の走行方向が基準方位に対して０度か否かを判断す
る。０度方向へ走行していない場合は、ステップ１０４
へ移行して方位センサ１８の方位検出に基づいた制御で
走行する。ステップ１０５として、設定距離を走行した
か否かを判断し、走行していない場合はステップ１０１
へ戻り、走行し終わった場合はステップ１０６において
走行車を停止させる。

【００２８】ステップ１０１において、０度方向へ進行
していると判断した場合は、ステップ１０２において磁
気テープ５１を検出したか否かを判断する。磁気ガイド
センサ４４が磁気テープ５１を検出しない場合は、ステ
ップ１０４へ移行して、上述したように方位センサ１８
を用いた走行制御を行う。磁気ガイドセンサ４４が磁気
テープ５１を検出した場合は、ステップ１０３へ移行す
る。磁気ガイドセンサ４４が磁気テープ５１との間のず
れ距離を検出し、このずれ距離を零にするように制御す
る。また、このステップ１０３において、方位センサ１
８をリセットしてその出力を０度に設定する。

【００２９】本実施の形態によれば、通常は方位センサ
１８の検出に基づく走行制御を行い、一定間隔毎に床面
に設置された磁気テープを検出して、この磁気テープと
走行車との相対的なずれ距離を零にするように走行方向
を補正することができる。このため、走行時間が長時間
に渡る場合にも、方位センサ１８の方位検出信号に含ま
れる誤差が累積して大きくずれることを防止することが
可能である。

【００３０】また、磁気テープ５１を全ての走行面に設
置する必要はなく、一定の間隔毎に貼り付ければよいの
で、工事は容易である。さらに、走行すべき方向を示す
ように一定間隔で磁気テープ５１を貼り付ければよいた
め、走行経路の変更も容易に行うことができる。

【００３１】上述した実施の形態は一例であり、本発明
を限定するものではない。例えば、本実施の形態では、
磁気テープを磁気ガイドセンサにより検出している。し
かし、このような組合せには限定されず、走行すべき方
向を示す検出対象物が床面に設置され、これをセンサに
より検出して走行方向を補正するものであればよい。例
えば、光を反射する光反射テープを床面上に貼り付け、
あるいは光反射塗料を床面に塗布し、これを光学式セン
サにより検出してもよい。さらには、紫外線反射テープ
を貼り付けたり、紫外線反射塗料を塗布して、紫外線検
出センサで検出することもできる。

【００３２】また、本実施の形態では、方位センサの累
積誤差を磁気テープ等を検出して零に補正する動作は、
０度方向への走行時にのみ行っているが、１８０度方向
の場合、あるいは０度方向への走行時、又は１８０度方
向のいずれかを走行している時にこのような補正を行っ
てもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の走行車の
方向補正方法及びその装置は、走行経路の途中に設けた
検出対象物をセンサにより検出して走行車の走行方向と
の間のずれが零になるように補正を加えることで、方位
センサの方位検出誤差の累積を防止することができ、長
時間に渡る走行においても正確な走行制御が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による走行車の方向補正
装置の構成を示したブロック図。

【図２】同走行補正装置を搭載した走行車の構成を示し
たブロック図。

【図３】同走行補正装置における磁気ガイドセンサと磁
気テープとの相対的なずれ距離ｘを示した説明図。

【図４】図３に示されたずれ距離ｘと、磁気ガイドセン
サの出力電圧との関係を示したグラフ。

【図５】同磁気ガイドセンサと磁気テープとの相対的な
ずれ距離ｘと、左右の駆動モータの回転速度ＶL 、ＶR
との関係を示した説明図。

【図６】図３に示されたずれ距離ｘと、同走行補正装置
における左駆動モータの駆動回転速度との関係を示した
グラフ。

【図７】図３に示されたずれ距離ｘと、同走行補正装置
における右駆動モータの駆動回転速度との関係を示した
グラフ。

【図８】床面に貼り付けられた磁気テープを検出して走
行車の走行方向を補正する様子を示した説明図。

【図９】同走行補正装置により、磁気テープを用いた走
行方向の補正と、方位センサを用いた走行制御の切り換
え動作を示したフローチャート。

【図１０】従来の自走車において、走行するに従い走行
角度の誤差が累積していく様子を示した説明図。

【符号の説明】

１０ 走行車 １１ａ 右駆動モータ １１ｂ 左駆動モータ １２ａ 右駆動輪 １２ｂ 左駆動輪 １４ａ 右距離センサ １４ｂ 左距離センサ １５ａ 右ドライバ １５ｂ 左ドライバ １７ａ〜１７ｂ 前方障害物センサ １８ 方位センサ １９ａ〜１９ｄ インタフェース ２０ メインコントローラ ２１ カウンタ ２２ Ａ／Ｄ変換器 ２３ 操作パネル ３３ 清掃部コントローラ ４４ 磁気ガイドセンサ ５１ 磁気テープ ６１、６２ 壁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行車に配置された駆動輪と、 前記駆動輪を駆動する駆動手段と、 走行車の走行する方位を検出し、方位信号を出力する方
   位センサと、 走行経路の途中に断続的に設置された検出対象物を検出
   し、検出信号を出力するセンサと、 前記センサが出力した前記検出信号と、前記方位センサ
   が出力した前記方位信号とを与えられ、走行経路を走行
   するように前記駆動手段を制御する制御部と、 を備えたことを特徴とする走行車の方向補正装置。
2. 【請求項２】前記センサは、前記検出対象物の存在の有
   無を検出し、前記検出対象物が存在するときはこの検出
   対象物との間の相対的なずれ距離を検出し、 前記制御部は、前記センサが前記検出対象物を検出しな
   い間は、前記方位センサが出力した前記方位信号を用い
   て前記駆動手段を制御し、前記センサが前記検出対象物
   を検出し、前記検出対象物との間の相対的なずれ距離を
   検出している間は、このずれ距離が零になるように前記
   駆動手段を制御することを特徴とする請求項１記載の走
   行車の方向補正装置。
3. 【請求項３】前記検出対象物は、走行経路上に貼り付け
   られた磁気テープであり、 前記センサは、前記磁気テープを検出する磁気ガイドセ
   ンサであることを特徴とする請求項１又は２記載の走行
   車の方向補正装置。
4. 【請求項４】前記検出対象物は、走行経路上に貼り付け
   られた光反射テープ、あるいは塗布された光反射帯であ
   り、 前記センサは、前記光反射テープ又は前記光反射帯を検
   出する光学センサであることを特徴とする請求項１又は
   ２記載の走行車の方向補正装置。
5. 【請求項５】前記検出対象物は、走行車が進入する部分
   は二股状に拡開していることを特徴とする請求項１ない
   し４記載の走行車の方向補正装置。
6. 【請求項６】走行車が所定の走行経路を走行するように
   制御する走行車の方向補正方法において、 走行経路の途中に検出対象物が断続的に設置されてお
   り、走行車にはこの検出対象物の存在の有無及び前記検
   出対象物との相対的なずれ距離を検出するセンサと、方
   位を検出する方位センサとが設けられており、 前記センサが前記検出対象物の存在を検出したか否かを
   判断するステップと、 前記センサが前記検出対象物の存在を検出しない間は、
   前記方位センサが検出した方位に基づいて走行車が走行
   経路を走行するように制御するステップと、 前記センサが前記検出対象物の存在を検出している間
   は、前記検出対象物との間の相対的なずれ距離が零とな
   るように走行車の走行を制御するとともに、前記方位セ
   ンサの検出した方位に補正を加えるステップと、 を備えたことを特徴とする走行車の方向補正方法。