JPS63311512A - 自走式作業車 - Google Patents

自走式作業車

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JPS63311512A
JPS63311512A JP62148507A JP14850787A JPS63311512A JP S63311512 A JPS63311512 A JP S63311512A JP 62148507 A JP62148507 A JP 62148507A JP 14850787 A JP14850787 A JP 14850787A JP S63311512 A JPS63311512 A JP S63311512A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wall
vehicle body
car body
pulse signals
pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62148507A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumio Yasutomi
文夫 安富
Daizo Takaoka
大造 高岡
Etsuo Taniguchi
硲口 悦男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPS63311512A publication Critical patent/JPS63311512A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は車体の方向修正機能を有した自走式作業車に関
する。
(ロ) 従来の技術 例えば掃除ロボットのように壁面で囲まれた作業領域を
移動しながら作業を行なう自走式作業車は、作業領域内
での車体の位置及び方向を認識しながら作業を行なう必
要がある。中でも方向を検出するためには高価なジャイ
ロセンサなどを用いる方法や、特開昭61−19056
6号にて提案されているように常に璧に衝突しながら姿
勢を修正する方法などがある。
“ (ハ) 発明が解決しようとする問題点しかし、ジ
ャイロセンサは高価でありコストの増大につながる。又
、常に壁に衝突する方式では、壁の形状(壁自身の凹凸
)によってはかえって方向誤差が大となる場合が生じた
り、又、壁を押すことにより壁やその他の物体等に悪影
舌を与えてしまう恐れがあった。そこで、本発明は高価
なセンサを使用せず、方向誤差を極力小さくする自走式
作業車を提供するものである。
(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明では車体前面に複数個配されて壁面との距離を測
定する距離測定手段と、これ等の距離測定手段で測定さ
れた距離が互いに等しくなるよう車体の方向を修正する
ための制御手段と、を有している。
(ホ) 作用 壁との距離を測定して方向修正するので壁に当たること
なく適切に方向制御されて走行することができる。
くべ) 実施例 第1図に本発明の一実施例による自走式作業車の走行部
を示す、同図において、(1)は長方形の前部に半円形
の後部を連結した形状の車体であって、この車体(1)
と壁面等との距離を検出するための超音波センサ(2)
(3)がこの車体(1)前面の左右に配置されている。
又この車体〈1)の前面の左右に前面をほぼおおうよう
に、車体(1)と壁等の衝突を検知する衝突センサ(4
)(5)が取り付けられている。(6)(7)は車体(
1)のほぼ中央の左右対称位置に設けられた駆動輪、(
10)(11)はこれ等の駆動輪(6)(7)を減速機
(8)(9)を介して駆動するためのモータ、(12)
(13)は上記駆動輪(6)(7)の回転量を夫々検出
するためのパルスエンコーダである。さらに、車体(1
)の前後にはポールキャスタあるいは自在キャスタ等か
らなる従軸(14)(15)が設けられていて、車体後
面には、車体(1)が後方の壁等に衝突したことを検知
するための後面衝突センサ(16)が設けられている。
したがって、車体(1)は、駆動輪(6)(7)がとも
に前進駆動あるいは後進駆動されるときには前進あるい
は後進し、駆動輪(6)が前進駆動きれて駆動輪(7)
が駆動輪(6)と同一速度で後進駆動されるときにはそ
の場で時計回り方向に回転し、駆動輪〈6)が前進駆動
きれて駆動輪(7)が駆動輪(6)と異なる速度で後進
駆動されるときにはその速度差に対応して時計回り方向
に回転し、駆動輪(6)のみが前進駆動されるときには
そのときの車体(1)の運動の支点(例えば駆動輪(7
)と床面の接触点あるいは車体前面の一点)を中心とし
て時計回り方向に回転する。
同様に車体(1)は、駆動輪(7)が前進駆動されて駆
動輪(6)が後進駆動されるときにはその場で反時計回
り方向に回転し、駆動輪(7)が前進駆動されて駆動輪
(6)が駆動輪(7)と異なる速度で後進駆動されると
きにはその速度差に対応して反時計回り方向に回転し、
駆動輪(7)のみが前進駆動されるときにはそのときの
車体(1)の運動の支点(例えば駆動輪(6)と床面の
接触点あるいは車体前面の一点)を中心として反時計回
り方向に回転する。
また、車体1が運動(走行)するときには、従動軸(1
4)(15)は進行方向をその運動方向に沿って倣い、
従動回転する。
このようにして、草体(1)が運動するとき、パルスエ
ンコーダ(12)(13)の出力パルスを積算すること
により、車体(1)の移動距離と、運動の前後での移動
方向の差すなわち進行方向の相対的な方位を検出するこ
とができる。
なお、このために、パルスエンコーダ(12)(13)
として2相のパルス信号を出力するものを用い、駆動輪
(6)(7)の回転方向を識別できるようにしている。
また、パルスエンコーダ(12)(13)に代えて、ア
ブソリュートエンコーダを用いることができる。
この自走式作業車の走行制御部の一例を第2図に示す。
同図において、自走式作業車の走行を制御するための制
御部(17)は、マイクロプロセッサとその周辺回路か
ら構成されており、車体(1)の現在位置等を記憶する
ためのメモリ(24)を備えており、また衝突センサ(
4)(5)(16)の検出信号(S4)(Ss)(Sv
)は制御部(17)に加えられている。
また、制御部(17)から送信パルス信号TPIが送信
部(18)に出力きれると、所定周波数で所定パルス幅
の信号が送信部(18)から超音波センサ(2)の送波
器(2s)に印加され、これによって、超音波信号が前
方の壁面に放出される。その壁面からのエコーは、超音
波センサ(2)の受渡器(2b)で検出され、この受渡
器(2b)の検出信号は受信部(19)によって検波き
れるとともに波形整形され、受信パルス信号EPIとし
て制御部(17)に出力される。
制御部<17)では、送信パルス信号TP1の出力タイ
ミングから受信パルス信号EPIの受信タイミングまで
の時間に基づいて、車体(1)と車体(1)の左端前方
の壁面との距離を算出する。
同様に、制御部(17)から送信パルス信号TP2が送
信部(20)に出力されると、所定間波数で所定パルス
幅の信号が送信部(20)から超音波センサ(3)の送
波器〈3a)に印加され、これによって、超音波信号が
左右の壁面に放出きれる。それらの壁面からのエコーは
、超音波センサ(3)の受渡器(3b)で検出され、こ
の受渡器(3b)の検出信号は受信部(21)によって
検波されるとともに波形整形され、受信パルス信号EP
2として制御部(17)に出力される。
制御部(17)では、送信パルス信号TP2の出力タイ
ミングから受信パルス信号EP2.受信タイミングまで
の時間に基づいて、車体く1)と車体(1)の右端前方
の壁面との距離を算出する。
また制御部(17)は、モータ(10)(11)を駆動
するモータ駆動部(22)(23)に、モータ(10)
(11)の回転方向と回転速度からなる駆動指令信号を
出力して、モータ(1G)(11)を制御する。
また、駆動輪(6)(7)の回転に伴ってパルスエンフ
ーダ(12)(13)から出力される2相のパルス信号
PP1.PP2は、制御部(17)に出力されており、
制御部(17)は、これらのパルス信号PP1.PP2
に基づいて駆動輪(6)(7)の回転量を算出するとと
もにそれらの回転方向を識別し、車体(1)の移動量、
回転方向および回転量(方向転換量)を算出する。
このようにして、本実施例では、パルスエンフーダ(1
2)(13)から出力きれる2相のパルス信号PP1.
PP2に基づいて車体(1)の方向転換量等を算出して
いるので、ジャイロ等の方位センサを必要としない。
以上の構成で、車体(1)を作業領域内に設定される走
行経路上を走行させることを考える。
ここで、車体(1)は、例えば壁面で囲まれた床面を清
掃する清掃ロボット等の自走式作業車の車体であるもの
とし、図示しない清掃ユニットをその下部に付設してい
るものとする。したがって、この場合の作業領域は壁面
で囲まれた床面であり、走行経路は清掃ユニットによっ
てその作業領域を隙間なく塗り潰すような経路、例えば
清掃ユニットの幅に対応した間隔で、第3図のように一
筆書きでできるようなジグザグな往復経路である。こう
した走行動作を示すフローチャートを第7図に示す。
このような走行経路を走行する際まず端部の作業開始地
点Aから走行路■に沿って進行する。この時制御部(−
17)は超音波センサ(2)(3)により前面の壁面と
車体(1)の距離を計測することにより、一定態下の距
離まで壁に接近した時に車体(1)を減速させる。又制
御部(17)はパルスエンフーダ(12)(13)の出
力により車体(1)の現在位置を常に監視しておき位置
データをメモリ(24)に保持している。更に車体(1
)が壁面に接近して衝突センサ(4)(5)が働くか、
もしくは、超音波センサ(2)(3)のの距離出力が一
定値以下になった時、停止し、一旦後退した後回転動作
により次の走行路■に移り、同様の動作を繰り返し、作
業領域の全部を清掃する。
ここで、壁に接近する際の動作のさせ方として2つの方
式がある。第一の方式は、超音波センサ(2)(3)の
み用いて衝突センサ(4)(5)は積極的には用いない
方式であり、第2の方式は超音波センサ(2)(3)と
衝突センサ(4)(5)を利用する方式である。
まず第1の方式について説明する0作業車の車体く1)
が壁に接近した際、第4図(a)のように壁に対して斜
めに対向して接近したとする。この時、超音波センサ(
2)(3)による距離測定値j! + 、12(この図
では!+>12)から制御部(17)においてII<1
2であることを検出し、右の車輪(7)をより前進させ
るような信号をモータ駆動部(23)に対し与える。こ
の時左の車輪(6)は停止するか、もしくは右車輪(7
)より小なる速度で前進するよう制御する。逆に1+>
92であれば、制御部(17)はこれを検出して上述の
場合とは逆に左の車輪(6)がより前進するように制御
する。
又、ρ1寓22の時は制御回路(17)は左右の車輪(
6)(7)が同速度で前進するようにする。更に、この
ような制御によって距離測定値が1+’−1iのように
等しくなり、この距11j!+’又は!2′がある一定
値まで小になった時点で停止させる。(第4図(b)〉 従って、車体〈1)は壁に対して、車体の前面が壁と平
行になるように停止することができる。
以上の説明は車体前面に一様に壁がある場合であるが、
第5図(a)のように壁に段があるような、測定距離1
3.fl+に一定以上の大きな差がある場合は前記のよ
うな制御は行なわず左右の車輪(6)(7)を同速度で
進ませ、測定距離Rs’。
24′のうち近い方(第5図(b)では!3′)が一定
値以下になった時停止させる。このような第1の方式に
よる近接動作のフローチャートを第8図に示す、尚、こ
こでvlは左駆動輪〈6)の回転速度、vlは右駆動輪
(7)の回転速度を示す。
又、このとき、衝突センサ(4)(5)は、超音波セン
サ(2)(3)で検知きれなかった物体や壁に車体(1
)が衝突したことを検出して、車体く1)を停止させた
り、方向転換をさせたりするために使用しても良い。
次に第2の方式について説明する。壁に接近してくる時
の動作は第1の方式と同様に超音波センサ(2)(3)
からの距離測定値によって制御し、第4図(a)の状態
から第4図(b)の状態になる。そしてその後、更に微
速前進し、車体(1)前面に取付けた衝突センサ(4)
(5)がともに働くまで前進させる。この時微速前進す
る際、まず先に左の衝突センサ(4)が働いた時は左の
車輪(6)を停止扮せ右の車輪(7)のみ、右の衝突セ
ンサ(5)が働くまで前進させる。またこの時、一旦働
いた左の衝突センサ(4)が離れた時には再び左の車輪
(6)を前進きせる。
以上のような動作を行なうことにより、車体(1)は壁
に対して車体前面がちょうど・一致するように停止する
ことができる(第6図)0次に第5図のように壁に段が
あるような場合(第5図(a))第1の方式と同様に、
13′が一定値になるまで前進し第5図(b)の状態に
する。その後、微速前進し、前面の衝突センサ(4〉が
働くまで前進し停止する。このような第2の方式による
壁への近接動作を示すフローチャートを第9図に示す、
ここで、vl、vlは前述と同様、右駆動輪(6)及び
右駆動輪(7)の速度を示し、81.82は各々、左衝
突センサ(4)及び右衝突センサ(5)のスイッチ状態
を示す。
以上、第1、第2の方式のように壁に接近した時、壁を
基準として車体の方向を修正することができる。
一方、第5図のように壁に段があるような場合、方向修
正はできない、しかし、次の走行路で修正ができれば、
方向のずれが蓄積されないので、大きな影響とはならな
い。
第1の方式と第2の方式の差異は、第2の方式は直接壁
に接触するのでより確実であり、更に作業が清掃である
ことを考えると、より壁に近い部分まで清掃することが
できる。第2の方式では、上記第1の方式の利点は失わ
れるもののある程度の修正能力を持っている上に、清掃
作業する部屋内には一般にきまざまな家具等が設置され
ており、必ずしも、物体に接触しないことが望ましいこ
とがある。従って物体に接触しないという利点が第2の
方式にはある。
従って、第1、第2の方式と適宜使い分ければよい、た
とえば、接触してはまずい物体がある場合は第2の方式
を、その物体をあらかじめ、取り除いておくことができ
る場合は第1の方式を用いるなどである。このような使
い分けは例えば制御部(17)内に上記した第1の方式
のプログラムと第2の方式のプログラムを設定しておき
、外部入力装置(図示せず)から、どちらのプログラム
を使用するかを指示することにより行うことが考えられ
る。他方、これ以外に第1の方式、第2の方式のプログ
ラムが夫々記憶されたROMカートリッジ等の記録媒体
(25)(26)を設け、これを選択的に制御部(17
)に結合することで、上記第1の方式、第2の方式の動
作をさせるようにしても良い。
また、第1の方式と第2の方式の中間的方法として、第
4図のように壁が一様であると予想できる場合は、衝突
センサに接触するようにし、第5図のような場合には超
音波センサによる接近のみで接触しない方式も考えられ
る。
このように超音波センサにより壁が一様であるか壁に段
があるかおよその予想がつくので、むやみに壁に当たる
ことがなく、対象物体への影響が少なくなる。
(ト)発明の効果 以上述べた如く、本発明自走式作業車は、車体前面に複
数個配されて壁面との距離を測定する距離測定手段と、
これ等の距離測定手段で測定された距離が互いに等しく
なるよう車体の方向を修正するための制御手段と、を有
しているので、壁との距離を常時測定して方向修正がこ
れより正確な経路に沿って作業が行える。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明自走式作業車を示す模式図、第2図は本
発明自走式作業車のブロック図、第3図は作業車の走行
経路を示す模式図、第4図(i)及び(b)はフラット
な壁面へ作業車が接近するときの状態模式図、第5図(
a)及び(b)は段差のある壁面へ作業車が近接すると
きの状態模式図、第6図は作業車が壁面へ衝突したとき
の状態を示す模式図、第7図乃至第9図は本発明作業車
の動作を説明する流れ図である。 °(1)・・・車体、(2)(3)・・・超音波センサ
、(4)(5)(1e)・・・衝突センサ、<6)(7
)・・・駆動輪、(8)(9)・・・減速機、(1G>
(11)・・・モータ、(12)(13)・・・パルス
エンコータ、(14)(15)・・・従M、(17)・
・・制御部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少なくとも一対の独立して前後進する駆動輪を備えて自
    由方向に走行する自走式作業車において、車体前面に複
    数個配されて壁面との距離を測定する距離測定手段と、
    これ等の距離測定手段で測定された距離が互いに等しく
    なるよう車体の方向を修正するための制御手段と、を有
    して成る自走式作業車。
JP62148507A 1987-06-15 1987-06-15 自走式作業車 Pending JPS63311512A (ja)

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JP62148507A JPS63311512A (ja) 1987-06-15 1987-06-15 自走式作業車

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01245312A (ja) * 1988-03-28 1989-09-29 Kubota Ltd 作業車の走行制御装置
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