JPH11102219A - 移動体の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットの使用される環境を考慮してロボッ
トの回転角度の補正を行なう。 【解決手段】 床面が滑りやすいかなどの環境に関する
環境パラメータが設定される（Ｓ５０１）。環境パラメ
ータに基づいて、補正動作を行なう最大の回数である最
大補正回数Ｎｍａｘが求められる（Ｓ５０３）。ロボッ
トが回転した後に目標の角度にならなかった場合（Ｓ５
０６でＮＯ）は、最大補正回数の範囲内でロボットを補
正のために再度回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は移動体の制御装置
に関し、特に移動体を正確に回転させるための補正制御
を行なう移動体の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より定められた領域を移動しながら
作業するロボット（移動体の一種）が知られている。ロ
ボットが領域内を隈無く作業することができるように、
図１３に示されるようなジグザグ走行が採用されてい
る。ジグザグ走行において、ロボットはスタート地点か
らゴールまで、距離Ｌの直進走行と、９０°の回転と、
ピッチｐの直進走行と、９０°の回転とを繰返す。

【０００３】ジグザグ走行を正確に行なうためには、ロ
ボットを正確に９０°回転させる必要がある。しかしな
がら、床面とロボットの車輪との間でスリップが生じる
場合などがあり、車輪の回転数をエンコーダで計測する
だけでは正確な回転を行なうことができない。そこで、
ジャイロセンサをロボットに搭載させ、ロボットの実際
の回転角度を計測し、車輪の滑りによる回転角度のずれ
（誤差）を補正するための回転を行なうという制御方法
が考案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
制御方法においては、以下の（１）および（２）に述べ
る問題点があった。

【０００５】（１） 第１の問題点 従来の制御方法においては、角度の補正に時間がかかっ
てしまうという問題がある。たとえば、目標とする回転
角度が９０°であるときに、補正が繰返されることによ
りロボットが８９°と９１°との間を往復し続ける（一
種の発振状態となる）ことがある。

【０００６】（２） 第２の問題点 たとえば床面が乾いている場合には、車輪と床面との間
でスリップが生じにくいが、床面にワックスが塗布され
ている場合にはスリップが生じやすい。しかしながら、
従来の技術においては補正方法が画一的であったため、
状況に応じた適切な補正が行なわれず精度および作業時
間の点で補正が不十分であった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明は、移動
体の回転角度を迅速にかつ適確に補正することができる
移動体の制御装置を提供することを目的としている。

【０００８】上記目的を達成するためこの発明のある局
面に従うと、移動体の制御装置は、移動体の回転角度の
補正のために移動体を回転させる回数を設定する設定部
と、移動体が回転運動を行なった後に、設定された回数
の範囲で移動体を回転角度の補正のために回転させる回
転部とを備える。

【０００９】さらに好ましくは移動体の制御装置は、移
動体の回転角度を検出するジャイロをさらに備え、回転
部は、ジャイロの検出した回転角度に基づいて回転角度
の誤差を計測する。

【００１０】さらに好ましくは移動体の制御装置の設定
部は、環境パラメータに基づいて回数を設定する。

【００１１】この発明に従うと、設定された回数の範囲
で移動体は回転角度の補正のために回転する。これによ
り移動体の回転角度を迅速にかつ適確に補正することが
できる。

【００１２】さらに、環境パラメータに基づいて移動体
を回転させる回数を設定することにすると、環境に応じ
た適切な補正を行なうことができるようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】

［第１の実施の形態］図１は本発明の第１の実施の形態
におけるロボットの構成を示す平面図であり、図２は側
面図である。

【００１４】図を参照して、ロボットは、ロボットの床
面に対する実際の回転角度を測定するためのジャイロ１
０１と、左右の車輪を駆動するためのモータ１０３Ｒ，
１０３Ｌと、モータの回転数を検出するエンコーダ１０
５Ｒ，１０５Ｌと、モータの駆動力を伝達するためのプ
ーリ１０７Ｒ，１０７Ｌと、プーリ間にかけ渡されるベ
ルト１０９Ｒ，１０９Ｌと、床面と接し回転することで
ロボットを移動させるための車輪１１１Ｒ，１１１Ｌ
と、自由に回転することができロボットの重量の一部を
支える遊輪１１３と、床面に対しワックスの塗布や消毒
液の塗布や乾拭きなど行なうための作業部１１５とを備
える。

【００１５】車輪１１１Ｒ，１１１Ｌがともに同じ方向
に回転することによりロボットは前進／後退し、車輪１
１１Ｒ，１１１Ｌのそれぞれが逆方向に回転することに
よりロボットはジャイロ１０１を中心として回転する。

【００１６】図３は、図１のロボットの制御回路の構成
を示すブロック図である。制御回路はＣＰＵなどにより
構成される制御部２０１と、前述のモータ１０３Ｒ，１
０３Ｌなどにより構成される駆動部２０３と、プログラ
ムや定数などを記憶するメモリ２０５と、前述のジャイ
ロ１０１およびエンコーダ１０５Ｒ，１０５Ｌとから構
成される。

【００１７】ロボットをジャイロ１０１を中心として回
転させる場合には、制御部２０１および駆動部２０３に
よりモータ１０３Ｒ，１０３Ｌが逆方向に回転する。そ
して、エンコーダ１０５Ｒ，１０５Ｌによってモータ１
０３Ｒ，１０３Ｌの回転数を計測することにより、目標
角度の回転を試みる。目標角度の回転が終了したのであ
れば、その後ジャイロ１０１により実際にロボットが回
転した角度が計測される。目標角度と計測された角度と
の間に差がある場合には、補正回転（補正のための回
転）により、目標角度と計測された角度との間の誤差を
補正する。これは、エンコーダ１０５Ｒ，１０５Ｌを用
いて誤差分の角度だけロボットを回転させることにより
行なわれる。

【００１８】補正回転後に、さらにジャイロ１０１によ
りロボットの角度が測定され、目標角度との間に誤差が
あれば、さらに補正のためにロボットを回転させる。

【００１９】このように、ロボットの回転にはエンコー
ダ１０５Ｒ，１０５Ｌとジャイロ１０１とが用いられ
る。エンコーダ１０５Ｒ，１０５Ｌとジャイロ１０１と
を併用する理由は以下の２つである。

【００２０】（１） エンコーダはリアルタイムに角度
データを検出することができる。しかしながら、車輪と
床面との間の摩擦係数が小さい場合や障害物が存在する
などの理由でロボットの回転途中で車輪がスリップした
場合には、正しい回転角度を検出することができない。

【００２１】（２） ジャイロを用いると、たとえ回転
途中で車輪がスリップしたときにも、正しい回転角度を
検出することができる。しかしながら、データサンプリ
ングの周波数や応答速度が遅いためロボットの駆動制御
などにおいてリアルタイムな制御にジャイロを用いるこ
とができない。

【００２２】図４は、本実施の形態におけるロボットを
回転させる処理のフローチャートである。

【００２３】図を参照して、ステップＳ１０１で補正回
転を行なった回数Ｎに０を代入する。そして、最大補正
回数Ｎｍａｘをたとえば５回に設定する。最大補正回数
Ｎｍａｘとは、連続して補正回転を行なうことができる
回数の上限値である。

【００２４】ステップＳ１０２で滑り検知のしきい値θ
ｍｉｎを設定する。この値は、ロボットの回転において
許容される角度誤差を示す。

【００２５】ステップＳ１０３で、モータ１０３Ｒ，１
０３Ｌにより、目標角度θの回転が行なわれる。このと
き回転角度の計測にはエンコーダ１０５Ｒ，１０５Ｌが
用いられる。回転が終了したのであれば、ステップＳ１
０４でジャイロ１０１によりロボットが実際に回転した
角度θｇが測定される。そして、｜θ−θｇ｜の値がθ
ｍｉｎより小さければ（Ｓ１０４でＹＥＳ）、回転処理
を終了する。

【００２６】一方、ステップＳ１０４でＮＯであれば、
ステップＳ１０５でＮの値を１インクリメントする。ス
テップＳ１０６でＮ＜Ｎｍａｘとなったかが判定され、
ＹＥＳであればθにθ−θｇの値を代入し、ステップＳ
１０３からの処理を繰返す。

【００２７】ステップＳ１０６でＮＯであれば、回転処
理を終了する。この実施の形態では、補正回転を行なっ
た回数Ｎが最大補正回数Ｎｍａｘに達すると、目標角度
と実際の回転角度との間に誤差があっても補正回転が打
切られる。これにより、補正のために長い時間がかかる
ことが防止される。なお、この実施の形態においては、
Ｎｍａｘの値はロボットのユーザが好みに応じて設定し
たり、またはロボットに予め定数として記憶させておく
ものとする。

【００２８】なお、ここではロボットの回転動作につい
てのみ説明したが、直進動作などは従来技術と同様であ
る。

【００２９】［第２〜第５の実施の形態］第２〜第５の
実施の形態におけるロボットのハードウェア構成は第１
の実施の形態と同じであるためここでの説明を繰返さな
い。

【００３０】第２〜第５の実施の形態におけるロボット
は、補正回転を行なう回数の上限値である最大補正回数
Ｎｍａｘの値を、環境パラメータに応じて変化させるこ
とを特徴としている。ここに環境パラメータとは、ロボ
ットが作業する環境を示すパラメータである。環境パラ
メータとして、第２の実施の形態では液剤パラメータを
用い、第３の実施の形態では床面状態パラメータを用
い、第４の実施の形態では走行精度パラメータを用い
る。また、第５の実施の形態ではこれらのパラメータの
複数を用いる。

【００３１】このように、環境パラメータを用いて最大
補正回数Ｎｍａｘの値を設定することにより、環境に応
じたロボットの回転制御が可能となる。なお、これらの
パラメータは例示であり、他にたとえば環境パラメータ
として気温、湿度、風の有無などを採用してもよい。

【００３２】図５は、第２〜第５の実施の形態における
ロボットの回転処理の概要を示すフローチャートであ
る。

【００３３】図を参照して、ステップＳ１で、環境パラ
メータが設定される。これは、ユーザからの入力やセン
サなどによる環境の検出によって行なわれる。ステップ
Ｓ２で環境パラメータに基づいて最大補正回数Ｎｍａｘ
が求められる。これは、テーブルなどにより求めてもよ
いし、数式などにより求めてもよい。

【００３４】ステップＳ３で求められた最大補正回数Ｎ
ｍａｘにより、エンコーダ１０５Ｒ，１０５Ｌとジャイ
ロ１０１とを用いたロボットの回転制御が行なわれる。

【００３５】＜第２の実施の形態＞図６は第２の実施の
形態におけるロボットの回転処理を示すフローチャート
である。図を参照して、ステップＳ２０１において、作
業部１１５で用いられる液剤のパラメータが設定され
る。ここではパラメータとして、「乾拭き」、「消毒
剤」、「ワックス剤」のうちのいずれかが設定されるも
のとする。

【００３６】次にステップＳ２０２で、補正回転を行な
った回数Ｎに０を代入する。ステップＳ２０３で、液剤
のパラメータに基づいて最適な最大補正回数Ｎｍａｘが
求められる。これは、図７に示されるテーブルにより求
められる。このテーブルは、ロボットのメモリ２０５に
記憶されている。

【００３７】図７を参照して、最大補正回数として乾拭
きには２が、消毒剤には３が、ワックス剤には４が設定
されている。これは、乾拭き→消毒剤→ワックスの順に
車輪と床面との間に滑りが発生する可能性が高くなり、
補正回転を数多く行なう必要が生じるからである。ま
た、消毒剤に比べてワックス剤の塗布作業では、塗り残
しが発生することを防ぐ必要があることから正確な回転
が要求されるからである。

【００３８】なお、図６におけるステップＳ２０５〜Ｓ
２０９での処理は、図４のステップＳ１０３〜１０７に
対応するため、ここでの説明は繰返さない。

【００３９】＜第３の実施の形態＞図８は第３の実施の
形態におけるロボットの回転処理を示すフローチャート
である。

【００４０】この実施の形態においては、ステップＳ３
０１で床面状態のパラメータが環境パラメータとして設
定され、ステップＳ３０３で床面状態のパラメータに基
づいて、最大補正回数Ｎｍａｘが求められる。他のステ
ップでの処理は、図６と同様である。

【００４１】図９を参照して、床面状態のパラメータ
は、床材と傾斜とから構成されている。床面状態のパラ
メータのそれぞれに、最大補正回数Ｎｍａｘがテーブル
として記憶される。すなわち、床材が木であり、床面に
傾斜がないときにはＮｍａｘは２となる。床材が木であ
り、床面に傾斜があるときには、Ｎｍａｘは３となる。
床材が塩化ビニルであり、床面に傾斜がないときには、
Ｎｍａｘは４となる。床材が塩化ビニルであり床面に傾
斜があるときには、Ｎｍａｘは５となる。床材がガラス
系であり、床面に傾斜がないときにはＮｍａｘは６とな
る。床材がガラス系であり床面に傾斜があるときには、
Ｎｍａｘは７となる。

【００４２】これは、滑りやすい床面または傾斜のある
床面の作業では、車輪と床面との間でスリップが生じる
可能性が高く、正確な回転ができないことが多いため最
大補正回数を多くするものである。

【００４３】＜第４の実施の形態＞図１０は、第４の実
施の形態におけるロボットの回転処理を示すフローチャ
ートである。

【００４４】本実施の形態においてはステップＳ４０１
で走行精度のパラメータが環境パラメータとして設定さ
れ、ステップＳ４０３で走行精度のパラメータに基づい
て、最大補正回数Ｎｍａｘが求められる。他のステップ
での処理は、図６と同様である。

【００４５】図１１を参照して、走行精度パラメータと
は、ロボットの走行に必要とされる精度に関するパラメ
ータである。すなわち、走行精度として±５ｍｍが要求
されるとき（例えばワックス塗布など）には最大補正回
数Ｎｍａｘの値に４が代入される。これに対して、走行
精度として±１０ｍｍが要求される場合（例えば消毒剤
の塗布など）には最大補正回数Ｎｍａｘに２が代入され
る。

【００４６】これは、走行に高い精度が要求される場合
には、最大補正回数を多くし、反対に走行に低い精度し
か要求されない場合には最大補正回数を小さくするもの
である。これにより高い精度が求められる場合にはロボ
ットの回転が正確に行なわれ、逆に低い精度しか要求さ
れない場合には迅速に回転処理を行なうことができる。

【００４７】＜第５の実施の形態＞図１２は、第５の実
施の形態におけるロボットの回転処理を示すフローチャ
ートである。

【００４８】この実施の形態においては、ステップＳ３
０１で複数のパラメータから構成される環境パラメータ
が設定され、ステップＳ５０３で環境パラメータに基づ
いて最大補正回数Ｎｍａｘが求められる。他のステップ
での処理は、図６と同様である。環境パラメータとし
て、上述の第２〜第４の実施の形態で用いられたパラメ
ータが複数組合されて使用される。たとえば、液剤パラ
メータと床面パラメータとを併用した場合、各々の最大
補正回数Ｎｍａｘを加算したものが、この実施の形態に
おける最大補正回数Ｎｍａｘとされる。もちろん、単な
る加算によることなく、重みつけをして加減算したり、
各々のパラメータの最大補正回数のうち最も大きいもの
を採用してもよい。

【００４９】さらに、最大補正回数Ｎｍａｘをこれらの
パラメータに限定されない、作業時間、作業精度などの
兼ね合いからユーザが適宜増減するようにしてもよい。

【００５０】［変形例］ところで上述のようなロボット
の回転制御を行なっても、目標角度と実際のロボットの
回転角度とが一致しない場合がある。これは、最大補正
回数の設定が実際の動作環境に対応していないために生
じているものと考えられる。

【００５１】このような場合には、目標角度と実際のロ
ボットの回転角度とを一致させるために、最大補正回数
を多くすればよい。すなわち、ある最大補正回数を設定
して補正回転を行なっても誤差が大きい場合が生じた
ら、最大補正回数を増加させるように制御すれば、予め
設定されている最大補正回数が誤っていたり、設定され
た環境パラメータと現実の環境とが異なっている場合で
も、ロボットを環境に適応させて動作させることができ
る。

【００５２】［その他］なお、ジャイロ１０１に代えて
ロボットに地磁気センサを設けるようにしてもよい。た
だし、ジャイロであれば、回転角度を正確に計測でき、
小型なので自律移動車に適しているという利点がある。
また、ジャイロは圧電振動型のものを用いるのが装置の
小型化の点で好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態におけるロボット
の平面図である。

【図２】図１のロボットの側面図である。

【図３】図１のロボットの制御回路のブロック図であ
る。

【図４】第１の実施の形態におけるロボットの回転制御
を示すフローチャートである。

【図５】第２〜第５の実施の形態での処理を説明するた
めのフローチャートである。

【図６】第２の実施の形態におけるロボットの回転制御
のフローチャートである。

【図７】液剤パラメータと最大補正回数とのテーブルを
示す図である。

【図８】第３の実施の形態におけるロボットの回転制御
のフローチャートである。

【図９】床面状態パラメータと最大補正回数とのテーブ
ルを示す図である。

【図１０】第４の実施の形態におけるロボットの回転制
御のフローチャートである。

【図１１】走行精度パラメータと最大補正回数とのテー
ブルを示す図である。

【図１２】第５の実施の形態におけるロボットの回転制
御のフローチャートである。

【図１３】ロボットの動作パターンの具体例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０１ ジャイロ １０５Ｒ，１０５Ｌ エンコーダ ２０１ 制御部 ２０３ 駆動部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体の回転角度の補正のために前記移
   動体を回転させる回数を設定する設定手段と、 前記移動体が回転運動を行なった後に、前記設定された
   回数の範囲で前記移動体を回転角度の補正のために回転
   させる回転手段とを備えた、移動体の制御装置。
2. 【請求項２】 前記移動体の回転角度を検出するジャイ
   ロをさらに備え、 前記回転手段は、前記ジャイロの検出した回転角度に基
   づいて回転角度の誤差を計測する、請求項１に記載の移
   動体の制御装置。
3. 【請求項３】 前記設定手段は、環境パラメータに基づ
   いて回数を設定する、請求項１または２に記載の移動体
   の制御装置。