(57)【要約】【課題】重量に応じた制御をするために重量センサを必要としない搬送車を提供する。【解決手段】搬送車は、荷台と、１以上の駆動輪と、１以上のモータと、センサと、走行制御手段と、制御定数変更手段とを備える。荷台は、荷物を積載することが可能である。１以上の駆動輪は、荷台を路面に対して相対的に移動させる。１以上のモータは、１以上の駆動輪を駆動する。センサは、搬送車の走行状態を表す少なくとも１つの走行パラメータを測定する。走行制御手段は、少なくとも１つの走行パラメータの目標値を含む走行計画に従って搬送車が走行するように、少なくとも１つの走行パラメータの目標値および測定値に基づいて１以上のモータを制御する。制御定数変更手段は、搬送車の走行に関する走行状態に応じて、制御で用いられる少なくとも１つの制御定数を変更する。【選択図】図２
2020149394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷物を搬送するための搬送車であって、
前記荷物を積載することが可能な荷台と、
前記荷台を路面に対して相対的に移動させる１以上の駆動輪と、
１以上の前記駆動輪を駆動する１以上のモータと、
前記搬送車の走行状態を表す少なくとも１つの走行パラメータを測定するセンサと、
少なくとも１つの前記走行パラメータの目標値を含む走行計画に従って前記搬送車が走行するように、少なくとも１つの前記走行パラメータの目標値および測定値に基づいて１以上の前記モータを制御する走行制御手段と、
前記搬送車の走行に関する走行状態に応じて、前記制御で用いられる少なくとも１つの制御定数を変更する制御定数変更手段と、
を備えることを特徴とする搬送車。
【請求項２】
請求項１に記載の搬送車であって、
前記走行制御手段は、制御対象となるモータに対する制御を、前記モータに関する走行パラメータの前記測定値および前記目標値の間の偏差に基づいて実行することを特徴とする搬送車。
【請求項３】
請求項１に記載の搬送車であって、
前記走行制御手段は、制御対象となるモータに対する制御を、前記モータおよび他のモータに共通な走行パラメータの前記測定値および前記目標値の間の偏差に基づいて実行することを特徴とする搬送車。
【請求項４】
請求項１に記載の搬送車であって、
前記走行制御手段は、制御対象となるモータに対する制御を、前記モータに関する走行パラメータの前記測定値および前記目標値の間の偏差および他のモータに関する走行パラメータの前記測定値および前記目標値の間の偏差に基づいて、前記他のモータに対する制御とは独立に実行することを特徴とする搬送車。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の搬送車であって、
複数の前記モータにおける前記走行パラメータの、それぞれの前記モータに対応する測定値の間のばらつきに基づいて、前記走行計画を修正する走行計画修正手段を更に備えることを特徴とする搬送車。
【請求項６】
請求項５に記載の搬送車であって、
前記走行計画修正手段は、前記走行計画における速度、加速度、回転半径、自己位置推定方法のうちの少なくとも１つを修正することを特徴とする搬送車。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の搬送車であって、
前記制御定数変更手段は、所定の第１速度から所定の第２速度まで所定の目標期間だけかけて前記搬送車を加速させるための制御を前記走行パラメータとしての速度の目標値および測定値に基づいて行ったときに、前記第１速度から前記第２速度に到達するまで実際にかかった経過期間が前記目標期間より長く、かつ、前記経過期間および前記目標期間の差が所定の閾値を超えると、前記目標期間および前記経過期間に基づいて少なくとも１つの前記制御定数を変更することを特徴とする搬送車。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の搬送車であって、
前記制御定数変更手段は、所定の第１速度から所定の第２速度まで所定の目標期間だけかけて前記搬送車を加速させるための制御を前記走行パラメータとしての速度の目標値および測定値に基づいて行ったときに、前記目標期間が経過した時点での到達速度が前記第２速度に達しておらず、かつ、前記第２速度および前記到達速度の差が所定の閾値を超えると、前記第１速度、前記第２速度および前記到達速度に基づいて少なくとも１つの前記制御定数を変更することを特徴とする搬送車。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の搬送車であって、
前記制御定数変更手段は、所定の第１速度から所定の第２速度まで所定の目標期間だけかけて前記搬送車の速度を変動させるための制御を前記走行パラメータとしての速度の目標値および測定値に基づいて行ったときに、速度についてオーバーシュートが発生し、かつ、前記オーバーシュートの量が所定の閾値を超えると、前記オーバーシュートの量に基づいて少なくとも１つの前記制御定数を変更することを特徴とする搬送車。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の搬送車であって、
前記制御定数変更手段は、所定の第１速度から停止するまでの走行距離が所定の基準距離よりも長く、かつ、前記走行距離および前記基準距離の差が所定の閾値を超えると、前記走行距離および停止方法に基づいて少なくとも１つの前記制御定数を変更することを特徴とする搬送車。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の搬送車であって、
前記制御定数変更手段は、所定の第１速度から停止するまでの走行時間が所定の基準時間よりも長く、かつ、前記走行時間および前記基準時間の差が所定の閾値を超えると、前記走行時間および停止方法に基づいて少なくとも１つの前記制御定数を変更することを特徴とする搬送車。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の搬送車であって、
前記制御定数変更手段は、所定の第１速度から所定の第２速度まで所定の速度変化プロファイルに従って前記搬送車を加速させるための制御を前記走行パラメータとしての速度の目標値および測定値に基づいて行ったとき、前記モータを駆動するための駆動電流のピーク値が所定の基準値を上回り、かつ、前記ピーク値および前記基準値の差が所定の閾値を超えると、前記ピーク値および前記基準値に基づいて少なくとも１つの前記制御定数を変更することを特徴とする搬送車。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の搬送車であって、
前記制御は、ＰＩＤ制御またはＰＩ制御であり、
前記制御定数変更手段は、前記ＰＩＤ制御または前記ＰＩ制御の積分項が所定の閾値を超えると、前記積分項に基づいて少なくとも１つの前記制御定数を変更することを特徴とする搬送車。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の搬送車であって、
積み下ろし完了時に操作するためのスイッチと、
前記スイッチが操作されたことを検知すると少なくとも１つの前記制御定数を初期化する制御定数初期化手段と、
を更に備えることを特徴とする搬送車。
【請求項１５】
荷物を搬送するための搬送車の走行を制御するための走行制御方法であって、
前記搬送車は、
前記荷物を積載することが可能な荷台と、
前記荷台を路面に対して相対的に移動させる１以上の駆動輪と、
１以上の前記駆動輪を駆動する１以上のモータと、
前記搬送車の走行状態を表す少なくとも１つの走行パラメータを測定するセンサと、
を備え、
少なくとも１つの前記走行パラメータの目標値を含む走行計画に従って前記搬送車が走行するように、少なくとも１つの前記走行パラメータの目標値および測定値に基づいて１以上の前記モータを制御する走行制御ステップと、
前記搬送車の走行に関する走行状態に応じて、前記制御で用いられる少なくとも１つの制御定数を変更する制御定数変更ステップと、
を有することを特徴とする走行制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は搬送車および搬送車の走行制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の場所で積み降ろしされる荷物を自動的に搬送する無人搬送車の需要がある。このような無人搬送車は、走行環境が比較的安定しており、かつ、荷物の積み下ろし場所およびそれらの間の走行経路が比較的固定されている工場などで、特に需要がある。一般的に、無人搬送車の走行状態は、荷物の積載状態によって変動する。例えば、特許文献１（特開２０１４−１５６２４０号公報）の無人搬送車では、荷重センサを用いて積載重量を測定し、この測定結果に基づいてエンジンまたは発電電動機の回転数を制御している。
【０００３】
上記に関連して、特許文献１には、無人搬送車の駆動システムの発明が開示されている。この無人搬送車の駆動システムは、エンジン、第１発電電動機、第２発電電動機、及び蓄電装置を有する。ここで、第１発電電動機は、エンジンの駆動力で発電可能なものであって且つ電力が供給された場合にはエンジンを駆動させる。第２発電電動機は、走行に用いられるものであって回生電力を発生可能である。蓄電装置は、第１発電電動機及び第２発電電動機に電力を供給可能であるとともに第２発電電動機にて発生し得る回生電力により充電可能である。この無人搬送車の駆動システムは、回転制御部と、重量把握部と、走行パターン把握部と、推定部とを備える。ここで、回転制御部は、エンジン又は第１発電電動機の回転数を制御する。重量把握部は、無人搬送車の積載重量を把握する。走行パターン把握部は、無人搬送車の走行パターンを把握する。推定部は、積載重量及び走行パターンに基づいて、回生電力が発生し得る特定区間における蓄電装置のＳＯＣの変動量及び蓄電装置の電流値の少なくとも一方を推定する。回転制御部は、推定部の推定結果に基づいて、無人搬送車が特定区間に到達する前におけるエンジン又は第１発電電動機の回転数を制御することを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５６２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、台車による荷物の搬送の前後には、台車に荷物を積む作業と、台車から荷物を下ろす作業とが発生する。ここで、荷物の重量を含む台車の総重量は、荷物の積み下ろしによって大きく変動する。そして、台車の移動に必要な動力は、台車の総重量に応じて変動する。特許文献１の無人搬送車は、無人搬送車が積載重量を把握し、把握した積載重量に基づいて駆動系を制御することで、このような荷物の搬送を自動的に行う。
【０００６】
しかし、積載重量を把握するために重量センサを設けると、それだけ無人搬送車が大型化し、また、無人搬送車の製造、整備などに係るコストが増加する。
【０００７】
そこで、本発明は、重量に応じた制御をするために重量センサを必要としない搬送車および搬送車の走行制御方法を提供することを目的とする。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
本発明によれば、荷物を搬送するための搬送車（１）が提供される。この搬送車（１）は、荷台（４０）と、１以上の駆動輪（２０）と、１以上のモータ（２１）と、センサ（２２、２３）と、走行制御手段（１１３）と、制御定数変更手段（１１４）と、を備えることを特徴とする。この荷台（４０）は、荷物（４１）を積載することが可能である。１以上の駆動輪（２０）は、荷台（４０）を路面に対して相対的に移動させる。１以上のモータ（２１）は、１以上の駆動輪（２０）を駆動する。センサ（２２、２３）は、搬送車（１）の走行状態を表す少なくとも１つの走行パラメータを測定する。走行制御手段（１１３）は、少なくとも１つの走行パラメータの目標値を含む走行計画に従って搬送車（１）が走行するように、少なくとも１つの走行パラメータの目標値および測定値に基づいて１以上のモータ（２１）を制御する。制御定数変更手段（１１４）は、搬送車（１）の走行に関する走行状態に応じて、制御で用いられる少なくとも１つの制御定数を変更する。
【００１０】
本発明によれば、荷物を搬送するための搬送車の走行を制御するための走行制御方法を提供される。この搬送車は、荷台と、１以上の駆動輪と、１以上のモータと、センサとを備える。この荷台は、荷物を積載することが可能である。１以上の駆動輪は、荷台を路面に対して相対的に移動させる。１以上のモータは、１以上の駆動輪を駆動する。センサは、搬送車の走行状態を表す少なくとも１つの走行パラメータを測定する。走行制御方法は、走行制御ステップと、制御定数変更ステップとを有する。走行制御ステップでは、少なくとも１つの走行パラメータの目標値を含む走行計画に従って搬送車が走行するように、少なくとも１つの走行パラメータの目標値および測定値に基づいて１以上のモータを制御する。制御定数変更ステップでは、搬送車の走行に関する走行状態応じて、制御で用いられる少なくとも１つの制御定数を変更する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、重量に応じた制御をするために重量センサを必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による無人搬送車の一構成例を示す正面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による無人搬送車の一構成例を示すブロック回路図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による走行制御部の一構成例を示すブロック回路図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態によるＰＩＤ制御回路の一構成例を示すブロック回路図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態による無人搬送車の加速制御の一例を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の一実施形態による無人搬送車の速度制御の一例を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の一実施形態による無人搬送車の減速制御の一例を示す図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態による無人搬送車の一構成例を示すブロック回路図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態による無人搬送車の電流制御の一例を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態による無人搬送車の一構成例を示すブロック回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
添付図面を参照して、本発明による無人搬送車および無人搬送車の制御方法を実施するための形態を以下に説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１および図２を参照して、一実施形態による無人搬送車１の一構成例について説明する。図１は、本発明の一実施形態による無人搬送車１の一構成例を示す正面図である。図２は、本発明の一実施形態による無人搬送車１の一構成例を示すブロック回路図である。
【００１５】
図１に示すように、一実施形態による無人搬送車１は、本体１０と、第１の駆動輪２０Ａと、第１の従動輪３０Ａと、荷台４０と、位置センサ２４と、スイッチ４２とを備えている。この無人搬送車１は、さらに、図示されない第２の駆動輪２０Ｂおよび第２の従動輪３０Ｂを備えている。以降、第１の駆動輪２０Ａおよび第２の駆動輪２０Ｂを区別しない場合には、これらを単に駆動輪２０とも記す。同様に、第１の従動輪３０Ａおよび第２の従動輪３０Ｂを区別しない場合には、これらを単に従動輪３０とも記す。
【００１６】
荷台４０は、本体１０の天板に設けられており、任意の荷物４１を支持するように構成されている。一例として、荷台４０は、無人搬送車１の自重の少なくとも４倍までの重量の荷物４１を乗せられるように構成されていてもよい。ただし、これはあくまでも一例にすぎず、本発明を限定しない。また、荷台４０は、本体１０と一体化されていてもよい。
【００１７】
駆動輪２０および従動輪３０は、本体１０に対して回転可能に接続されており、地面１００に接地しながら回転することによって本体１０を移動させるように構成されている。言い換えれば、駆動輪２０および従動輪３０は、本体１０および荷台４０を、地面１００を移動可能に支持している。駆動輪２０には、図１には示されない動力源が接続されており、この動力源から供給される動力によって駆動するように構成されている。
【００１８】
位置センサ２４は、無人搬送車１の位置を、例えば、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging：光検出と測距）装置、ＬＲＦ（Laser Range Finder：レーザ・レンジ・ファインダ）装置などを用いて光学的に測定するセンサである。スイッチ４２は、外部の使用者が操作するとによって荷物４１を積むことが完了したことと降ろすことが完了したこと又は荷物４１の一部の積み下ろしにより積載量を変更したことを無人搬送車１に伝達できるように構成されている。なお、使用者から無人搬送車１に合図を送るために、スイッチ４２を操作することは、あくまでも一例にすぎず、本発明を限定しない。代わりに、例えば、任意の通信端末を用いた無線通信を介して使用者から無人搬送車１に合図を送ってもよい。この場合は、無人搬送車１は図示しない無線通信装置をさらに備えていてもよい。
【００１９】
図２に示すように、無人搬送車１は、制御部１１と、第１のモータ２１Ａと、第２のモータ２１Ｂと、第１の速度センサ２２Ａと、第２の速度センサ２２Ｂとをさらに備えている。制御部１１は、速度検知部１１１と、速度制御部１１２と、走行制御部１１３と、制御定数変更部１１４と、走行計画修正部１１５と、制御定数初期化部１１６とを備えている。以降、第１のモータ２１Ａおよび第２のモータ２１Ｂを区別しない場合には、これらを単にモータ２１とも記す。同様に、第１の速度センサ２２Ａおよび第２の速度センサ２２Ｂを区別しない場合には、これらを単に速度センサ２２とも記す。
【００２０】
モータ２１は、制御部１１の速度制御部１１２の制御下で駆動輪２０を駆動するように構成されている。ここで、第１のモータ２１Ａおよび第２のモータ２１Ｂが、互いに独立して制御され、互いに独立に動作することによって、第１の駆動輪２０Ａおよび第２の駆動輪２０Ｂは、互いに独立に駆動することができる。その結果、制御部１１の速度制御部１１２が各モータ２１に向けて適切な速度指示信号を送信することによって、無人搬送車１は前進、後退、左右への旋回などの動作を行うことができる。無人搬送車１は、駆動輪２０および／または従動輪３０の回転軸を旋回時に傾ける任意のハンドル機構をさらに備えていてもよい。さらに、モータ２１の駆動制御に用いられるエンコーダ情報に基づいて、無人搬送車１の位置を測定するためのオドメトリ情報を得ることが可能である。
【００２１】
各モータ２１は、ブラシレスモータであってもよい。その場合、制御部１１の速度制御部１１２が各モータ２１に向けて適切な速度指示信号を送信することによって、無人搬送車１は加速のみならず減速、停止などの動作を行うこともできる。無人搬送車１は、駆動輪２０および／または従動輪３０の回転を減速時に止める任意のブレーキ機構をさらに備えていてもよい。
【００２２】
第１の速度センサ２２Ａは、第１のモータ２１Ａの回転数を測定し、この測定結果を示す速度情報信号を生成して制御部１１の速度検知部１１１に向けて送信するように構成されている。制御部１１の走行制御部１１３は、第１のモータ２１Ａの回転数に基づいて第１の駆動輪２０Ａにおける速度を算出できる。同様に、第２の速度センサ２２Ｂは、第２のモータ２１Ｂの回転数を測定し、この測定結果を示す速度情報信号を生成して制御部１１の速度検知部１１１に向けて送信するように構成されている。制御部１１の走行制御部１１３は、第２のモータ２１Ｂの回転数に基づいて第２の駆動輪２０Ｂにおける速度を算出できる。複数の速度センサ２２が複数のモータ２１における回転数を独立に測定することによって、たとえ荷台４０が支持する荷物４１に荷重の偏りがあったとしても、それぞれのモータ２１を独立に制御して無人搬送車１を適切に走行させることが可能である。
【００２３】
制御部１１の速度制御部１１２は、速度検知部１１１が第１の速度センサ２２Ａおよび第２の速度センサ２２Ｂのそれぞれから受信した速度情報信号に応じて、無人搬送車１を任意の走行計画に沿って走行させるように、第１のモータ２１Ａおよび第２のモータ２１Ｂを独立に制御するための速度指示信号を生成する。ここで、任意の走行計画には、例えば、荷物４１の積み下ろしが予定されている目的地を表す目的地情報と、目的地の間での移動が予定されている目標経路を表す経路情報と、移動中に予定されている目標速度を表す速度情報とが含まれる。この走行計画は、制御部１１の走行計画修正部１１５によって修正されてもよい。
【００２４】
走行制御部１１３は、さらに、無人搬送車１の位置を推定してもよい。そのために、走行制御部１１３は、位置センサ２４が光学的に測定した位置情報と、各モータ２１の駆動制御に係るオドメトリ情報とを、それぞれ所定の信頼度で重み付けして用いてもよい。
【００２５】
制御部１１は、例えば、コンピュータであってもよい。図３は、本発明の一実施形態による制御部１１の一構成例を示すブロック回路図である。図３の制御部１１は、バス５１と、インタフェース装置５２と、演算装置５３と、記憶装置５４とを備えている。記憶装置５４は、プログラム５５を格納している。このプログラムは、外部の記録媒体５６などから供給されてもよい。バス５１は、インタフェース装置５２、演算装置５３および記憶装置５４に電気的に接続されている。インタフェース装置５２、演算装置５３および記憶装置５４は、バス５１を介して、互いに電気的に通信できるように構成されている。演算装置５３は、プログラム５５を実行して各種の機能を実現する。
【００２６】
走行制御部１１３は、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential：比例・積分・微分）制御によって各モータ２１のフィードバック制御を行う。ＰＩＤ制御とは、任意の操作量ｕ（ｔ）の制御を、任意の出力値および目標値の間の偏差ｅ（ｔ）と、この偏差ｅ（ｔ）の時間積分と、この偏差ｅ（ｔ）の時間微分とからなる３つの要素に基づいて行うフィードバック制御である。本実施形態において、操作量ｕ（ｔ）は例えば各モータ２１に流す駆動電流であり、出力値は例えば各モータ２１において測定される無人搬送車１の速度である。例えば、モータ２１の回転数と、これによって駆動される駆動輪２０の半径とに基づいて、駆動輪２０に対応した速度を算出することができる。目標値は例えば走行計画に沿った無人搬送車１の目標速度である。
【００２７】
【数１】
2020149394.tif 000003
ＰＩＤ制御は、上記の数式で表すことができる。ここで、「ｕ（ｔ）」は操作量であり、「ｅ（ｔ）」は偏差であり、「Ｋｐ」を含む項は比例項であり、「Ｋｉ」を含む項は積分項であり、「Ｋｄ」を含む項は微分項である。
【００２８】
以降、「Ｋｐ」を比例定数と呼び、「Ｋｉ」を積分定数と呼び、「Ｋｄ」を微分定数と呼ぶ。また、比例定数Ｋｐ、積分定数Ｋｉおよび微分定数Ｋｄを総称して単に制御定数とも呼ぶ。制御定数は、制御部１１の制御定数初期化部１１６によって所定の初期値に初期化されてもよい。また、制御定数は、制御部１１の制御定数変更部１１４によって変更されてもよい。なお、後述するように、制御定数の変更は、走行計画の実行中に行われてもよい。
【００２９】
図４は、本発明の一実施形態によるＰＩＤ制御回路６０の一構成例を示すブロック回路図である。制御部１１は、図４のＰＩＤ制御回路６０を備えていてもよいし、演算装置５３がプログラム５５を実行することによってＰＩＤ制御回路６０と同等の制御動作を実現してもよい。ＰＩＤ制御は、アナログ制御であってもデジタル制御であってもよい。
【００３０】
図４のＰＩＤ制御回路６０は、入力部６１と、比例乗算器６２と、積分乗算器６３と、微分乗算器６４と、積分器６５と、微分器６６と、加算器６７と、出力部６８とを備える。
【００３１】
入力部６１は、比例乗算器６２の入力と、積分乗算器６３の入力と、微分乗算器６４の入力とに接続されている。比例乗算器６２の出力は、加算器６７の第１入力に接続されている。積分乗算器６３の出力は、積分器６５の入力に接続されている。積分器６５の出力は、加算器６７の第２入力に接続されている。微分乗算器６４の出力は、微分器６６の入力に接続されている。微分器６６の出力は、加算器６７の第３入力に接続されている。加算器６７の出力は、出力部６８に接続されている。
【００３２】
入力部６１は、外部から入力した偏差ｅ（ｔ）を、比例乗算器６２、積分乗算器６３および微分乗算器６４に供給する。ここで、偏差ｅ（ｔ）は、任意の走行パラメータの、時間ｔに応じて変動する測定値と、目標値との間の偏差である。ここで、一般には、走行計画に応じて目標値自体が時間的に変化する。
【００３３】
比例乗算器６２は、入力部６１から供給された偏差ｅ（ｔ）に所定の比例定数Ｋｐを乗算して加算器６７に向けて出力する。積分乗算器６３は、入力部６１から供給された偏差ｅ（ｔ）に所定の積分定数Ｋｉを乗算して積分器６５に向けて出力する。積分器６５は、積分乗算器６３の出力を時間ｔで積分して加算器６７に向けて出力する。微分乗算器６４は、入力部６１から供給された偏差ｅ（ｔ）に所定の微分定数Ｋｄを乗算して微分器６６に向けて出力する。微分器６６は、微分乗算器６４の出力を時間ｔで微分して加算器６７に向けて出力する。加算器６７は、比例乗算器６２の出力と、積分器６５の出力と、微分器６６の出力とを加算して出力部６８に向けて出力する。ここで、比例乗算器６２による演算は、比例項の演算に対応する。同様に、積分乗算器６３および積分器６５による演算は、積分項の演算に対応し、微分乗算器６４および微分器６６による演算は、微分項の演算に対応する。
【００３４】
比例定数Ｋｐ、積分定数Ｋｉおよび微分定数Ｋｄは、ＰＩＤ制御を開始する前に適宜に決定しておくことが一般的である。しかし、無人搬送車１は、ＰＩＤ制御されている間に荷物４１の積み下ろしがされて総重量が変動する。したがって、荷物４１の積み降ろしのたびに比例定数Ｋｐ、積分定数Ｋｉおよび微分定数Ｋｄの最適値は変動すると考えられる。しかも、本実施形態の無人搬送車１は、荷台４０に積み降ろしされる荷物４１の総重量や重量分布を測定するための重量センサを備えていない。そこで、本実施形態の制御部１１は、このような条件下でも無人搬送車１の走行制御を適切に行うために、比例定数Ｋｐ、積分定数Ｋｉおよび微分定数Ｋｄを変更する制御を走行計画の実行中にも、言い換えればＰＩＤ制御の実行中にも行う。一例として、ＰＩＤ制御を開始する際に用いられる制御定数の初期値は、空荷状態の無人搬送車１に最適化されていてもよい。
【００３５】
一実施形態による制御部１１の制御定数変更部１１４は、各モータ２１のＰＩＤ制御を行っている最中に、このＰＩＤ制御に用いられる比例定数Ｋｐ、積分定数Ｋｉおよび微分定数Ｋｄのうち少なくとも１つの制御定数を適宜に変更することによって、偏差ｅ（ｔ）を減らすことができる。つまり、荷物４１の積み下ろしが行われて総重量が変動しても、変動後の総重量に適合するように、ＰＩＤ制御に用いられる比例定数Ｋｐ、積分定数Ｋｉおよび微分定数Ｋｄのうち少なくとも１つの制御定数を適宜に変更することができる。制御部１１が走行パラメータのどのような測定値を検知したら、制御定数変更部１１４が制御定数の変更をどのように行うかについて、以下に具体例を説明する。
【００３６】
図５を参照して、一実施形態による無人搬送車１の、停止状態から巡航状態までの加速を制御する方法について説明する。図５は、本発明の一実施形態による無人搬送車１の加速制御の一例を示すグラフである。
【００３７】
図５のグラフは、第１グラフＧ０１、第２グラフＧ０２および第３グラフＧ０３を含んでいる。第１グラフＧ０１、第２グラフＧ０２および第３グラフＧ０３に共通して、横軸は時間を示しており、縦軸は速度を示している。なお、図５が示す速度は、各速度センサ２２で個別に測定されるそれぞれの速度であってもよいし、それぞれの速度から算出される無人搬送車１の速度であってもよい。
【００３８】
第１グラフＧ０１は、走行計画として指示されている目標速度の時間変化の一例を示している。第１グラフＧ０１の走行計画では、まず、停止状態の無人搬送車１が開始時刻ｔ０に加速を開始する。次に、この加速は、無人搬送車１の走行速度が目標速度に達する目標到達時刻ｔ１１まで一定して続く。ここで、時刻ｔ０から目標到達時刻ｔ１１までの時間を目標時間Ｔ１と呼ぶ。最後に、目標到達時刻ｔ１１に無人搬送車１の速度が目標速度に達すると加速は終了し、以降、無人搬送車１は目標速度を保ったまま走行を続ける。
【００３９】
第２グラフＧ０２は、一実施形態の無人搬送車１が、所定の基準状態で、第１グラフＧ０１の走行計画に沿って停止状態から目標速度まで加速した場合の、速度の時間変化の一例を示している。第２グラフＧ０２に示した無人搬送車１の速度の時間変化は、第１グラフＧ０１に示した走行計画に概ね近いと言える。ここで、基準状態における無人搬送車１は、例えば、空荷の状態である。ただし、これはあくまでも一例であって、本発明を限定しない。
【００４０】
第３グラフＧ０３は、一実施形態の無人搬送車１が、その荷台４０に重量物を搭載した状態で、第１グラフＧ０１の走行計画に沿って停止状態から目標速度まで加速した場合の、速度の時間変化の一例を示している。第３グラフＧ０３に示した無人搬送車１の速度の時間変化の場合は、停止状態から加速を開始した時刻ｔ０から、目標速度で走行する巡航状態に到達する到達時刻ｔ１２までの経過時間Ｔ２が、第１グラフＧ０１の目標時間Ｔ１の数倍にまで増大している。このことは、空荷の状態と比較して、重量物を搭載した状態では、指示速度および実速度の間のずれが大きく開いている期間が長くなり、制御性が悪くなることを表している。
【００４１】
無人搬送車１の速度の時間変化が図５の第３グラフＧ０３のようであった場合には、制御定数のうち、比例定数Ｋｐを増大させて積分定数Ｋｉを低減させる変更などを行うことによって、停止状態から巡航状態に移行するために必要な経過時間Ｔ２を短縮することができる。言い換えれば、この加速制御において、一実施形態による制御部１１は、無人搬送車１が停止状態で加速を開始してから所定の目標速度で走行する巡航状態に到達するまでの経過時間Ｔ２を、空荷状態かつ停止状態で加速を開始してから巡航状態に到達するまでの目標時間Ｔ１で除した商が所定の閾値を上回ったことを検知すると、制御定数変更部１１４によって制御定数の変更を行う。
【００４２】
この制御をさらに一般化すると、無人搬送車１が加速を開始する際には必ずしも停止状態でなくてもよい。また、経過時間Ｔ２が目標時間Ｔ１を上回った程度の判断基準は、両者の比率であってもよいし、両者の差であってもよい。つまり、一実施形態による本実施形態による制御定数変更部１１４は、所定の第１速度から所定の第２速度まで所定の目標時間Ｔ１だけかけて無人搬送車１を加速させるための制御を、走行パラメータとしての速度の目標値および測定値に基づいて行ったとき、所定の第１速度から所定の第２速度まで到達するまでに実際にかかった経過時間Ｔ２が目標時間Ｔ１より長く、かつ、経過時間Ｔ２および目標時間Ｔ１の差が所定の閾値を超えると、目標時間Ｔ１および経過時間Ｔ２に基づいて少なくとも１つの制御定数を変更する。
【００４３】
別の観点では、停止状態から巡航状態に移行するために必要な経過時間Ｔ２を短縮するために、制御定数の変更をさらに早いタイミングで行ってもよい。例えば、一実施形態による制御部１１は、空荷状態かつ停止状態で加速を開始してから所定の目標速度で走行する巡航状態に到達する予定の目標到達時刻ｔ１１における走行速度の測定結果をこの目標速度で除した商が所定の閾値を下回ったことを検知すると、制御定数変更部１１４によって制御定数の変更を行う。
【００４４】
この制御をさらに一般化すると、無人搬送車１が加速を開始する際には必ずしも停止状態でなくてもよい。また、目標到達時刻ｔ１１において到達した走行速度が目標速度を下回った程度の判断基準は、両者の比率であってもよいし、両者の差であってもよい。つまり、一実施形態による制御定数変更部１１４は、所定の第１速度から所定の第２速度まで所定の目標時間Ｔ１だけかけて無人搬送車１を加速させるための制御を、走行パラメータとしての速度の目標値および測定値に基づいて行ったときに、目標時間Ｔ１が経過した時点での到達速度が第２速度に達しておらず、かつ、第２速度および到達速度の差が所定の閾値を超えると、第１速度、第２速度および到達速度に基づいて少なくとも１つの制御定数を変更する。
【００４５】
ＰＩＤ制御の制御定数を変更する方法について説明する。一例としては、比例定数Ｋｐ、積分定数Ｋｉおよび微分定数Ｋｄのそれぞれを独立に変更してもよい。別の一例としては、比例定数Ｋｐ、積分定数Ｋｉおよび微分定数Ｋｄの組み合わせを複数用意しておき、これら複数の組み合わせを切り替えることで制御定数を変更してもよい。後者の場合、より具体的には、まず、比例定数Ｋｐ、積分定数Ｋｉおよび微分定数Ｋｄの組み合わせを複数、記憶装置５４に予め格納しておく。次に、制御定数の変更を行う際に、制御部１１の制御定数変更部１１４が、少なくとも１つの走行パラメータの測定値と、現在使用中の制御定数の組み合わせとに基づいて、複数の組み合わせの中から次に使用すべき組み合わせを選択して切り替える。つまり、制御定数の各組み合わせに対して、測定値の範囲ごとに次にどの組み合わせに遷移すれば良いのかを示す遷移テーブルを予め用意しておき、実同時においては、現在の組み合わせおよび現在の偏差が属する範囲に基づいて遷移テーブルを参照することにより次に遷移する組み合わせを決定する。安定的なＰＩＤ制御が行われる比例定数Ｋｐ、積分定数Ｋｉおよび微分定数Ｋｄの組み合わせを事前に用意することで、制御定数の変更によって無人搬送車１のＰＩＤ制御が不安定になる可能性を抑制することができる。
【００４６】
上記の遷移テーブルの一例を以下に示す。この遷移テーブルは３つの欄を有している。左の欄は、現在の、言い換えれば遷移元の制御定数の組み合わせを示す。中央の欄は、測定項目の数値範囲を示す。右の欄は、次の、言い換え得れば遷移先の制御定数の組み合わせを示す。各行は、遷移元の制御定数の組み合わせと、測定項目の数値範囲と、遷移先の制御定数の組み合わせとの対応関係を示す。
【表１】
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【００４７】
制御定数変更部１１４は、遷移元の少なくとも１つの制御定数と、無人搬送車１の走行に関する挙動を示す測定項目に関する数値との組み合わせと、この組み合わせに対応する遷移先の少なくとも１つの制御定数との対応関係を、組み合わせごとに保持するテーブルを参照することにより、現在選択されている遷移元の少なくとも１つの制御定数と測定項目に関する測定結果の数に基づいて、遷移先の少なくとも１つの制御定数を求めることができる。
【００４８】
一例として、第１の行について説明すると、現在の制御定数の組み合わせが「Ａ」であり、かつ、測定項目の数値がｘ１以下である場合には、次の制御定数の組み合わせが「Ｂ」に等しくとなるように制御定数の変更を行う。なお、この遷移テーブルはあくまでも一例であって本発明を限定しない。
【００４９】
本実施形態によれば、無人搬送車１に積載された荷物４１の負荷を重量センサ以外の速度センサ２２を用いて間接的に推定し、この推定の結果に応じて走行をＰＩＤ制御し、さらにＰＩＤ制御の実行中に制御定数を変更することができる。特に、荷物４１の負荷の推定値をわざわざ求めずに陰のパラメータとしておいたまま、荷物４１の負荷に適合した定数の組み合わせを変更することができる。
【００５０】
（第２実施形態）
図６を参照して、一実施形態の無人搬送車１の速度の、巡航状態に到達した後に加速を制御する方法について説明する。図６は、本発明の一実施形態による無人搬送車１の速度制御の一例を示すグラフである。
【００５１】
図６のグラフは、第１グラフＧ１１と、第２グラフＧ１２と、第３グラフＧ１３とを含んでいる。第１グラフＧ１１、第２グラフＧ１２および第３グラフＧ１３に共通して、横軸は時間を表し、縦軸は速度を表す。
【００５２】
第１グラフＧ１１は、走行計画として指示されている目標速度の時間変化の一例を示している。第１グラフＧ１１において、時刻ｔ２０以降の目標速度は巡航速度Ｖ０である。
【００５３】
第２グラフＧ１２は、一実施形態の無人搬送車１が、比例定数Ｋｐが現在の積載重量に適合している状態で、第１グラフＧ１１の走行計画に沿って停止状態から目標速度まで加速した場合の、速度の時間変化の一例を示している。第２グラフＧ１２に示した無人搬送車１の速度の時間変化は、第１グラフＧ１１に示した走行計画に概ね近いと言える。
【００５４】
第３グラフＧ１３は、一実施形態の無人搬送車１が、制御定数が適切な値から離れている状態で、第１グラフＧ１１の走行計画に沿って停止状態から巡航速度Ｖ０まで加速した場合の、速度の時間変化の一例を示している。第３グラフＧ１３に示した無人搬送車１の速度は、巡航速度Ｖ０に達した後、オーバーシュートを起こしている。つまり、無人搬送車１の速度は、時刻ｔ２２において、巡航速度Ｖ０を大幅に超えた速度ＶＭに達している。巡航速度Ｖ０と、速度ＶＭとの差を、速度差ΔＶＭと呼ぶ。
【００５５】
ＰＩＤ制御では、走行速度のフィードバック制御を行って速度が所定の目標速度に達する際に、加速度を緩めながら速度が目標速度になだらかに到達するような制御が一般的には行われる。しかし、無人搬送車１の状態が、ＰＩＤ制御で使用される制御定数の前提となる状態とは異なり、制御定数が適切な値から離れている場合などには、加速時のＰＩＤ制御で速度が緩まりきらずに目標速度を上回るオーバーシュートが発生し得る。反対に、減速時のＰＩＤ制御で速度が緩み過ぎて目標速度を下回るアンダーシュートも発生し得る。なお、加速制御時にオーバーシュートが発生することと、減速制御時にアンダーシュートが発生することを総称して、速度を変動させるための制御を行うときに速度についてオーバーシュートが発生すること、と表現してもよい。
【００５６】
そこで、本実施形態の制御部１１は、加速時において走行速度の測定結果を目標速度で除した商を算出し、この商が所定の閾値（例えば、閾値＝１＋ａｂｓ（α））を上回ったことを検出すると、制御定数変更部１１４が制御定数の変更を行う。また、本実施形態の制御部１１は、減速時において走行速度を目標速度で除した商を算出し、この商が所定の閾値（例えば、閾値＝１−ａｂｓ（β））を下回ったことを検出すると、制御定数変更部１１４が制御定数の変更を行う。
【００５７】
より具体的には、例えば、巡航速度Ｖ０を基準とする走行速度の許容範囲を定義し、これを走行計画に含める。この許容範囲は、例えば、巡航速度Ｖ０より第１速度差ΔＶ１（例えば、ΔＶ１＝Ｖ０×ａｂｓ（α））だけ大きい上限閾値速度Ｖ１と、巡航速度Ｖ０より第２速度差ΔＶ２（例えば、ΔＶ２＝Ｖ０×ａｂｓ（β））だけ小さい下限閾値速度Ｖ２との間として定義されてもよい。ここで、第１速度差ΔＶ１および第２速度差ΔＶ２は、巡航速度Ｖ０に任意の比率を乗算して決定してもよい。その上で、制御部１１は、走行速度の測定値が上限閾値速度Ｖ１を上回ったことを検知した場合には、制御定数変更部１１４によって制御定数を変更する。また、走行速度の測定値が下限閾値速度Ｖ２を下回ったことを検知した場合にも、制御定数を変更する。
【００５８】
この制御をさらに一般化すると、無人搬送車１が加速を開始する際には必ずしも停止状態でなくてもよい。また、速度について発生したオーバーシュートまたはアンダーシュートの程度の判断基準は、速度および目標となる巡航速度Ｖ０の間の比率または差であってもよい。つまり、一実施形態による制御定数変更部１１４は、所定の第１速度から所定の第２速度まで所定の目標期間だけかけて無人搬送車１を加速させるための制御を、走行パラメータとしての速度の目標値および測定値に基づいて行ったときに、速度についてオーバーシュートが発生し、かつ、このオーバーシュートの量が所定の閾値を超えると、このオーバーシュートの量に基づいて少なくとも１つの制御定数を変更する。また、一実施形態による制御定数変更部１１４は、所定の第１速度から所定の第２速度まで所定の目標期間だけかけて無人搬送車１を加速させるための制御を、走行パラメータとしての速度の目標値および測定値に基づいて行ったときに、速度についてアンダーシュートが発生し、かつ、このアンダーシュートの量が所定の閾値を超えると、このアンダーシュートの量に基づいて少なくとも１つの制御定数を変更する。
【００５９】
本実施形態では、ＰＩＤ制御の制御定数をこのように変更することによって、無人搬送車１の荷重の増減に伴う走行速度のオーバーシュートおよびアンダーシュートを、荷物４１の重量そのものを測定せずに抑制する速度制御を行うことができる。
【００６０】
なお、本実施形態による速度制御は、第１実施形態による加速制御と組み合わせることが可能であり、また、複数のモータ２１を互いに独立に制御することも可能である。
【００６１】
（第３実施形態）
図７を参照して、一実施形態による無人搬送車１の、巡航状態から停止状態までの減速を制御する方法について説明する。図７は、本発明の一実施形態による無人搬送車１の減速制御の一例を示す図である。
【００６２】
図７に示すように、同じ制御定数でＰＩＤ制御された無人搬送車１でも、荷重が異なれば停止時の制動距離が異なる場合がある。
【００６３】
図７の上側に示される第１の無人搬送車１は、空荷状態で走行しており、走行計画によって停止が指示された減速開始位置１０１で減速を始め、減速開始位置１０１から距離Ｄ１の位置ｄ１１で停止している。言い換えれば、距離Ｄ１は、空荷状態の無人搬送車１の制動距離Ｄ１である。ここで、空荷状態の無人搬送車１が停止した位置ｄ１１を、目標停止位置１０２とも呼ぶ。
【００６４】
図７の下側に示される第２の無人搬送車１は、荷物４１を積んだ状態で走行しており、同じ減速開始位置１０１で減速を始め、減速開始位置１０１から距離Ｄ２の位置ｄ１２で停止している。言い換えれば、荷重積載状態の無人搬送車１の制動距離はＤ２である。ここで、積載状態の無人搬送車１が実際に停止した位置ｄ１２を、実際停止位置１０３とも呼ぶ。
【００６５】
一般的に、ＰＩＤ制御に用いられる制御定数が同じであれば、荷重積載状態の制動距離Ｄ２は、空荷状態の制動距離Ｄ１よりも長い。ここで、制動距離Ｄ１および制動距離Ｄ２の差を、オーバーラン距離ΔＤと呼ぶ。言い換えれば、オーバーラン距離ΔＤは、目標停止位置１０２から実際停止位置１０３までの距離である。
【００６６】
本実施形態による無人搬送車１は、実際に停止した実際停止位置１０３を、位置センサ２４によって測定してもよいし、減速開始時から停止時までの速度を時間積分することによって算出してもよい。本実施形態による制御部１１は、実際の実際停止位置１０３と、目標停止位置１０２との間のオーバーラン距離ΔＤを、いずれかの方法による測定結果または算出結果に基づいて算出し、このオーバーラン距離ΔＤが所定の閾値を上回ったことを検知すると、制御定数変更部１１４によって制御定数の変更を行う。言い換えれば、本実施形態による制御部１１は、実際停止位置１０３と、減速開始位置１０１との間の制動距離Ｄ２を、位置センサ２４による測定結果などに基づいて算出し、この制動距離Ｄ２が所定の閾値を上回ったことを検知すると、制御定数変更部１１４によって制御定数の変更を行う。制御定数の変更は、例えば、第１実施形態および／または第２実施形態の場合と同様に行ってもよい。
【００６７】
この制御をさらに一般化すると、オーバーラン距離ΔＤの程度を判定する基準は、基準となる制動距離Ｄ１と、実際に走行した制動距離Ｄ２との差または比率であってもよい。つまり、一実施形態による制御定数変更部１１４は、所定の第１速度から停止するまでの走行距離が所定の基準距離よりも長く、かつ、走行距離および基準距離の差が所定の閾値を超えると、走行距離および停止方法に基づいて少なくとも１つの前記制御定数を変更する。
【００６８】
無人搬送車１が停止した状態において、使用者はその荷台４０で荷物４１の積み下ろしを行うことができる。その後、使用者がスイッチ４２を操作したり、無線通信を行ったりして所定の合図を送ると、無人搬送車１は走行を再開する。言い換えれば、制御部１１は、使用者から送られた合図を検知すると、無人搬送車１の走行を再開するための制御を走行制御部１１３によって行う。走行が再開される際には、その前の走行時とは荷物４１による負荷が変動していると考えられるので、制御部１１の制御定数初期化部１１６がＰＩＤ制御の制御定数を初期値に初期化してもよい。
【００６９】
同様の制御を、時間の観点から行ってもよい。すなわち、一方では制動距離Ｄ１の代わりに、空荷状態の無人搬送車１が停止するためにかける目標停止時間を予め測定しておき、他方ではオーバーラン距離ΔＤの代わりに、無人搬送車１が停止するために減速を開始してから実際に停止するまでの走行時間を測定する。この走行時間を目標停止時間で除した商が所定の閾値を上回ったことを制御部１１が検知すると、制御定数変更部１１４によってＰＩＤ制御の制御定数を変更してもよい。
【００７０】
この制御をさらに一般化すると、停止時間が目標停止時間を超えた程度を判定する基準は、基準となる目標停止時間と、停止するために実際に走行した走行時間との差または比率であってもよい。つまり、一実施形態による制御定数変更部１１４は、所定の第１速度から停止するまでの走行時間が所定の基準時間よりも長く、かつ、前記走行時間および前記基準時間の差が所定の閾値を超えると、走行距離および停止方法に基づいて少なくとも１つの前記制御定数を変更する。
【００７１】
例えば、駆動輪２０に摩擦によるブレーキをかける場合には、無人搬送車１および荷物４１を合わせた総重量を力学的に求めることができ、これに基づいてＰＩＤ制御の制御定数を調整することができる。また、モータ２１に逆トルクをかける場合にも、無人搬送車１および荷物４１を合わせた総重量を求めることができ、これに基づいてＰＩＤ制御の制御定数を調整することができる。これらの調整を、オーバーランが発生したときに実行してもよい。
【００７２】
本実施形態による減速制御は、第１実施形態および／または第２実施形態と組み合わせることが可能であり、また、複数のモータ２１を互いに独立に制御することも可能である。
【００７３】
（第４実施形態）
図８および図９を参照して、一実施形態による無人搬送車１の走行を、速度に加えて各モータ２１を流れる駆動電流にも応じて制御する方法について説明する。図８は、本発明の一実施形態による無人搬送車１の一構成例を示すブロック回路図である。図９は、本発明の一実施形態による無人搬送車１の電流制御の一例を示すグラフである。
【００７４】
図８の無人搬送車１は、図２に示した無人搬送車１に、電流センサ２３Ａ、２３Ｂおよび電流検知部１１７を追加することで得られる。図８の無人搬送車１のその他の構成については、図２の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【００７５】
第１の電流センサ２３Ａは、第１のモータ２１Ａに供給される駆動電流を測定し、測定結果を表す第１の電流情報信号を生成して電流検知部１１７に向けて送信する。同様に、第２の電流センサ２３Ｂは、第２のモータ２１Ｂに供給される駆動電流を測定し、測定結果を表す第２の電流情報信号を生成して電流検知部１１７に向けて送信する。以降、第１の電流センサ２３Ａおよび第２の電流センサ２３Ｂを区別しない場合には、これらを単に電流センサ２３とも記す。また、第１の電流情報信号および第２の電流情報信号を区別しない場合には、これらを単に電流情報信号とも記す。
【００７６】
電流検知部１１７は、制御部１１に含まれていてもよい。電流検知部１１７は、電流情報信号を受信する。制御部１１は、無人搬送車１を任意の走行計画に沿って走行させるように、電流情報信号に応じてＰＩＤ制御の制御定数を制御定数変更部１１４によって変更し、第１のモータ２１Ａおよび第２のモータ２１Ｂを独立に制御するための速度指示信号を速度制御部１１２によって生成する。
【００７７】
図９のグラフは、第１グラフＧ２１、第２グラフＧ２２および第３グラフＧ２３を含んでいる。第１グラフＧ２１、第２グラフＧ２２および第３グラフＧ２３に共通して、横軸は時間を示している。第１グラフＧ２１および第２グラフＧ２２に共通して、縦軸はモータ２１に供給される駆動電流を示している。第３グラフＧ２３において、縦軸は速度を示している。なお、図８が示す速度は、図５の場合と同様に、各速度センサ２２で個別に測定されるそれぞれの速度であってもよいし、それぞれの速度から算出される無人搬送車１の速度であってもよい。
【００７８】
第３グラフＧ２３は、無人搬送車１の走行計画に基づく速度の時間変化の一例を示している。無人搬送車１は、時刻ｔ０において停止状態から加速を開始し、その後、時刻ｔ３２の頃に巡航速度に達する。
【００７９】
第１グラフＧ２１は、無人搬送車１が空荷状態である場合の、駆動電流の時間変化の一例を示している。駆動電流は、時刻ｔ０において、無人搬送車１が加速を開始する際にゼロから増加を始める。駆動電流は、その後、時刻ｔ３１において、無人搬送車１が加速を継続している最中にピーク値Ｉ１に達して減少に転じる。駆動電流は、さらにその後、無人搬送車１が巡航速度に達する時刻ｔ３２以降は、ほぼ一定に保たれている。以降、ピーク値Ｉ１を上限電流値Ｉ１とも記す。
【００８０】
第２グラフＧ２２は、無人搬送車１に荷物４１が積載されている場合の、駆動電流の時間変化の一例を示している。第２グラフＧ２２でも、第１グラフＧ２１の場合と同様に、駆動電流は、時刻ｔ０において、無人搬送車１が加速を開始する際にゼロから増加を始め、時刻ｔ３１においてピーク値Ｉ２に達して減少に転じ、時刻ｔ３２以降はほぼ一定に保たれている。以降、ピーク値Ｉ２を到達電流値Ｉ２とも記す。
【００８１】
ただし、荷物４１を積載された状態の駆動電流の到達電流値Ｉ２は、空荷状態の場合の上限電流値Ｉ１より大きい。また、荷物４１を積載された状態の加速時における駆動電流の増加率も、空荷状態の場合より大きい。これらのことは、負荷が大きければ大きいほど、モータ２１にはより多くのトルクが求められて、その結果としてモータ２１による消費電流もより大きくなることを示している。
【００８２】
そこで、本実施形態では、モータ２１を流れる駆動電流を測定し、この駆動電流の測定値を上限電流値Ｉ１で除した商が所定の閾値を上回ったことを制御部１１が検知すると、走行制御部１１３がモータ２１のＰＩＤ制御を行ってもよい。なお、本実施形態でも、各モータ２１が消費する電流を個別に測定した結果に基づいて各モータ２１を個別にＰＩＤ制御することができる。ここで、モータ２１のＰＩＤ制御には、ＰＩＤ制御の最中に制御定数を変更する制御が含まれる。
【００８３】
本実施形態は、第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態の一部または全てと組み合わせることが可能である。
【００８４】
（第５実施形態）
本実施形態による無人搬送車１は、第１実施形態による無人搬送車１に以下の変更を加えることで得られる。すなわち、本実施形態による走行制御部１１３は、ＰＩＤ制御の積分項の積み上がりに基づいて無人搬送車１の負荷を間接的に検知する。
【００８５】
ＰＩＤ制御を開始すると、走行計画に定義された目標速度と、実際の速度との差分が、積分項に積み上がる。言い換えれば、無人搬送車１の負荷が大きければ大きいほど、すなわち、実際の速度の目標速度への追従時間が遅くなればなるほど、ＰＩＤ制御の積分項の値が大きくなる。そこで、本実施形態では、この値を測定することで、無人搬送車１の負荷を間接的に検知し、ＰＩＤ制御と、ＰＩＤ制御の最中における制御定数を変更する制御とを行う。本実施形態でも、これらの制御はモータ２１毎に個別に行うことができる。
【００８６】
より具体的には、ＰＩＤ制御の積分項に任意の閾値を、無人搬送車１の動作を開始する前に設定しておき、制御部１１は、ＰＩＤ制御の積分項がこの閾値を上回ったことを検知するとＰＩＤ制御の制御定数の変更を制御定数変更部１１４によって行う。
【００８７】
なお、ＰＩＤ制御の積分項は、無人搬送車１が停止する度にゼロに初期化してもよい。これは、無人搬送車１が停止する度に、荷物４１の積み下ろしが発生する可能性が高く、積み降ろしが発生すれば無人搬送車１の負荷が変動する可能性が高いためである。
【００８８】
本実施形態は、第１実施形態〜第４実施形態の一部または全てと組み合わせることが可能である。
【００８９】
（第６実施形態）
図１０を参照して、一実施形態による無人搬送車１の駆動輪２０が２つより多い場合について説明する。図１０は、本発明の一実施形態による無人搬送車１の一構成例を示すブロック回路図である。
【００９０】
図１０の無人搬送車１は、図２に示した無人搬送車１に、第３のモータ２１Ｃ、第４のモータ２１Ｄ、第３の速度センサ２２Ｃおよび第４の速度センサ２２Ｄを追加することで得られる。ここで、第３の速度センサ２２Ｃおよび第４の速度センサ２２Ｄは、それぞれ、第３のモータ２１Ｃおよび第４のモータ２１Ｄにおける無人搬送車１の速度を測定し、この測定結果を示す速度情報信号を生成して制御部１１の速度検知部１１１に向けて送信するように構成されている。
【００９１】
本実施形態の無人搬送車１は、図示しない第３の駆動輪および第４の駆動輪をさらに備えている。第３の駆動輪および第４の駆動輪は、それぞれ、第３のモータ２１Ｃおよび第４のモータ２１Ｄから供給されるトルクによって駆動する。なお、本実施形態では、従動輪３０は省略可能である。
【００９２】
以降、第１のモータ２１Ａ〜第４のモータ２１Ｄを区別しない場合には、これらを単にモータ２１とも記す。同様に、第１の速度センサ２２Ａ〜第４の速度センサ２２Ｄを区別しない場合には、これらを単に速度センサ２２とも記す。また、第１の駆動輪２０Ａ、第２の駆動輪２０Ｂ、第３の駆動輪および第４の駆動輪を区別しない場合には、これらを単に駆動輪２０とも記す。
【００９３】
第１実施形態〜第５実施形態では、ＰＩＤ制御と、ＰＩＤ制御の制御定数を変更する制御とを、２つのモータ２１について個別に行ったが、本実施形態では同様の制御を４つのモータ２１について個別に行うことができる。なお、駆動輪２０、モータ２１および速度センサ２２からなる群の総数が４を超えても、同様の制御を個別に行うことが可能である。
【００９４】
（第７実施形態）
第１実施形態〜第６実施形態では、主に、複数のモータ２１のそれぞれを個別に測定して制御する独立的なフィードバック制御について説明した。本実施形態では、複数のモータ２１を個別に測定した結果を総合して複数のモータ２１に協調的なフィードバック制御を行う。言い換えれば、本実施形態による走行制御部１１３は、あるモータ２１の制御を別のモータ２１の測定結果に基づいて行ってもよいし、あるモータ２１の制御をこのモータ２１を含む複数または全てのモータ２１の測定結果に基づいて行ってもよい。さらに言い換えれば、本実施形態による走行計画修正部１１５は、走行計画の修正を、複数または全てのモータ２１における走行パラメータの、それぞれのモータ２１に対応する測定結果の間のばらつきに基づいて行ってもよい。
【００９５】
本実施形態では、まず、無人搬送車１の全体のバランスを考えた制御を行う。つまり、２つまたは４つの駆動輪２０をそれぞれ駆動する２つまたは４つのモータ２１のトルクを、各々独立して測定して制御する場合に、単に、測定した１つのモータ２１のトルクを独立して、同じモータ２１のトルクにフィードバック制御を行うのではなく、２つまたは４つのモータ２１の全体的なバランスを考えてフィードバック制御を行う。
【００９６】
このとき、各モータ２１の間で負荷が大きく異なっている場合には、言い換えればモータ２１間の負荷の偏りが大きい場合には、この偏りの方向を加味して、無人搬送車１の走行における回転半径、速度、加速度のうち、一部または全てを制御する。
【００９７】
例えば、無人搬送車１の駆動輪２０が左右に１つずつ、合計２つあり、通常時よりも左側の駆動輪２０に接続されたモータ２１の負荷だけが非常に大きい場合には、荷物４１などが荷台４０の左側に偏って乗っている可能性が高いと考えられる。このような場合には、特に左側に遠心力がかかるような右カーブで荷物４１が荷台４０から転落してしまったり、無人搬送車１ごと横転してしまったりする危険性が考えられる。
【００９８】
そこで、このような危険性を抑制するために、右カーブを行う際には、速度および／または加速度に一定の制限を設ける制御を行う。また、速度および／または加速度に対する回転半径が小さくなりすぎないように、走行計画に設定された経路を変更する制御を行ってもよい。このような制御は、左右が逆の場合でも同様に行うことができる。
【００９９】
言い換えれば、本実施形態では、荷物４１の平面方向における分布の偏りによる荷崩れ、荷物４１の落下、無人搬送車１の横転などを防ぐことができる。具体的には、無人搬送車１のモータ２１の間で負荷の差および／またはばらつきが大きければ大きいほど、荷台４０に対する荷物４１の偏りも大きいと考えられるので、その偏りの方向を加味して旋回時の半径、速度および／または加速度を制限する制御を制御部１１が行う。言い換えれば、本実施形態による制御部１１は、荷台４０に対する荷物４１の重量分布の偏りを、各モータ２１における走行パラメータの測定結果に基づいて、言い換えれば複数のモータ２１にそれぞれ対応する走行パラメータの測定結果の間のばらつきに基づいて算出することができる。この偏りに基づいて、制御部１１は、旋回時の半径が走行計画で設定されている値よりも大きくなるように走行経路を走行計画修正部１１５によって変更してもよいし、速度および／または加速度を走行計画で設定されている値よりも小さくなるように変更してもよい。
【０１００】
本実施形態では、さらに、無人搬送車１および荷物４１の、高さ方向における重心の位置およびその揺れを測定する手段を設ける。これまでの実施形態では、複数の駆動輪２０にそれぞれ接続された複数のモータ２１のトルクを測定することによって、無人搬送車１に積載された荷物４１の総重量の推測、平面方向における重量分布の推測などが可能であることについて述べた。本実施形態では、さらに踏み込んで、積載重量の高さ方向の分布、重心の位置、これらの揺れなども推測する。これは、たとえ積載重量が同じであっても、重量分布の変化率がより大きければ、荷物４１の重心はより高く、したがって発生する揺れはより大きくなると推測されるからである。
【０１０１】
具体的には、まず、基準値として利用可能な重心位置および重量の推測を行う。すなわち、一定速度での走行時には、無人搬送車１に積層された荷物４１の重心の高さの、各モータ２１のトルクへの影響は比較的少ない。そこで、このような状態において各駆動輪２０にかかる単純な負荷を観測することによって、積載された荷物４１の平面方向における重心位置および重量を推測することができる。この状態における各種の測定結果および推測結果を、それぞれの基準値として利用する。ここで、水面方向とは、無人搬送車１の前後方向および左右方向を包含するように定義されてもよい。
【０１０２】
次に、積載された荷物４１の、高さ方向における重心位置がより高ければ、基準値に対して、カーブを走行するときの加減速の速度制御の遅れがより大きくなり、また、各モータ２１への負荷変動がより大きくなる。これらの測定結果および推測結果の、それぞれの基準値との差異を計測または算出することによって、荷物４１の重心の高さ方向における位置を推定することができる。
【０１０３】
例えば、荷物４１を乗せていない空荷状態の無人搬送車１が走行する際に、一定速度で直進走行中に、右側駆動輪２０に接続されたモータ２１と、左側駆動輪２０に接続されたモータ２１との間で、負荷の比率が３対３であった場合を考える。さらに、左カーブを走行中に、これらの負荷の比率が４対２に変動した場合を考える。無人搬送車１と同じ重量の荷物４１が、無人搬送車１の理想的な位置に乗せられた状態では、言い換えれば重心の位置が空荷状態から変わらない位置に荷物４１が乗せられた状態では、一定速度での直進時には負荷の比率が６対６になり、左カーブでは８対４になる、といった現象が観測されると考えられる。
【０１０４】
しかし、重心が高くなるように荷物４１が無人搬送車１に積層されていれば、一定速度での直進時には負荷の比率が６対６であっても、左カーブでは例えば９対３になる、といった現象が観測される。このような負荷の変動量の差異を観測することで、荷物４１の重心の高さ方向の位置を推定することが可能となる。
【０１０５】
言い換えれば、本実施形態では、走行制御部１１３が、荷物４１の高さ方向における分布の偏りをも、各モータ２１の測定結果に基づいて算出することができる。これは、荷物４１の重心が荷台４０の表面から離れていればいるほど大きい揺れが、無人搬送車１の旋回時に発生し、この揺れは各モータ２１において負荷の変動として測定されるからである。
【０１０６】
さらに言い換えれば、本実施形態では、無人搬送車１が一定速度で直進している状態と、無人搬送車１が旋回している状態との間で、各モータ２１における負荷の変動を走行制御部１１３が観測する。まず、無人搬送車１が一定速度で直進している状態では、荷物４１の重心の高さの違いによる各モータ２１の負荷への影響は、比較的小さい。そこで、この状態における各モータ２１の負荷の測定結果を、走行制御部１１３が基準値として記憶する。次に、無人搬送車１が旋回している状態では、荷物４１の重心が荷台４０の表面から離れていればいるほど、旋回時の加減速の速度制御の遅れが大きくなり、また、各モータ２１への負荷の、基準値からの変動が大きくなる。そこで、走行制御部１１３は、これらの変動を計測することで、荷物４１の重心の高さ方向における位置を推定することができる。
【０１０７】
次に、重心の高さ方向の位置が所定の閾値以上であることを検知した場合のフィードバック制御方法、特に揺れが大きい場合の、初動時やカーブ走行時における、重心位置が高い場合のフィードバック制御方法について説明する。
【０１０８】
第１に、無人搬送車１のふらつきが大きくなることを抑制するために、最高速度および／または最高加速度を適切に制限する制御を行う。第２に、カーブ走行時の回転半径を大きくするように、言い換えれば旋回速度を適切に制限するように、走行計画などによって設定された走行経路を適切に変更する制御を行う。言い換えれば、制御部１１は、重心位置の高さの推定の結果に基づいて、無人搬送車１の速度および／または加速度の上限値に制限を走行計画修正部１１５によって設けてもよいし、旋回時の半径の下限値に制限を設けてもよい。
【０１０９】
第３に、通常の、重心位置の高さが所定の閾値より低い状態と比較して、無人搬送車１の制御が想定どおりに行えていない可能性が高いため、無人搬送車１は、自己の位置の推定に用いられる情報のうち、オドメトリ情報の信頼度を下げ、その一方でＬｉｄａｒ情報の信頼度を上げる制御を行う。この制御を行う場合には、前提として、通常の状態において無人搬送車１はＬｉｄａｒ情報およびオドメトリ情報を統合して自己位置を推定している。ここで、オドメトリ情報とは、各モータ２１のエンコーダから得られる、モータ２１の回転数および／または回転角度の情報である。
【０１１０】
言い換えれば、制御部１１は、重心位置の高さの推定の結果に基づいて、無人搬送車１の位置を推定する方法を変更してもよい。具体的には、制御部１１が、各モータ２１のエンコーダ情報に基づくオドメトリ情報と、光学的な測定結果に基づくＬｉｄａｒ情報とを統合して無人搬送車１の位置を推定する際に、前者の信頼度を下げ、後者の信頼度を上げる変更を行ってもよい。これは、荷物４１の重心が荷台４０の表面から離れていればいるほど、無人搬送車１の制御の精度が下がると考えられるからである。
【０１１１】
第４に、重量分布の変化が所定の閾値よりも大きい場合には、荷崩れや横転などが発生する危険性を抑制するために、警報を発する制御および／または無人搬送車１を停止させる制御を行う。第５に、無人搬送車１が急停止などを行った際に、この急停止の前後で荷物４１の重量分布が変化し、この変化の量が所定の閾値よりも大きい場合には、荷物４１が積載された際の状態よりも無人搬送車１の端部に寄るように移動したと考えることができるので、無人搬送車１の走行を停止する制御を行う。
【０１１２】
言い換えれば、走行制御部１１３は、荷物４１の重量分布の偏りが所定の閾値よりも大きいことを検知すると、無人搬送車１の走行を停止して警報を発する。さらに、走行制御部１１３は、無人搬送車１の加速中、走行中、減速中などにおいて、荷物４１の分布に変動が発生したことを検知すると、無人搬送車１の走行を停止して警報を発する。これは、荷台４０に対する荷物４１の位置が端に寄るなどの変化が生じたと考えられるからである。
【０１１３】
この警報は、無人搬送車１の周囲に向けて発せられる音声および／または光であってもよいし、無線通信などを介して無人搬送車１から離れた任意の装置に向けて送信される信号であってもよいが、これらの例に限定されない。
【０１１４】
なお、これらの制御の説明に用いた番号は、制御の種類を区分けするための便宜上な番号に過ぎず、本発明において制御を行う順番を限定するものではない。
【０１１５】
以上の説明においては、無人搬送車１の走行制御がＰＩＤ制御によって実現される場合について述べたが、本発明の走行制御はＰＩＤ制御以外にも、ＰＩ制御、ＰＤ制御またはＰ制御によって実現されてもよい。
【０１１６】
なお、上記の無人搬送車１は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。また、上記の無人搬送車１の制御方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。
【０１１７】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ(Programmable ROM)、ＥＰＲＯＭ(Erasable PROM)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ(random access memory)）を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【０１１８】
本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の種々の形で実施することができる。そのため、前述した各実施形態は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるべきではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更はすべて本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、無人搬送車１と、この無人搬送車１の制御方法と、この無人搬送車１を制御するプログラムとに利用することができる。また、ここでは複数の駆動輪２０によって移動する無人搬送車１について説明したが、その他、複数のモータで駆動するロボットなどにも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
１  無人搬送車
１０  本体
１１  制御部
１１１  速度検知部
１１２  速度制御部
１１３  走行制御部
１１４  制御定数変更部
１１５  走行計画修正部
１１６  制御定数初期化部
１１７  電流検知部
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ  駆動輪
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ  モータ
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ  速度センサ
２３、２３Ａ、２３Ｂ  電流センサ
２４  位置センサ
３０、３０Ａ、３０Ｂ  従動輪
４０  荷台
４１  荷物
４２  スイッチ
５１  バス
５２  インタフェース装置
５３  演算装置
５４  記憶装置
５５  プログラム
５６  記録媒体
６０  ＰＩＤ制御回路
６１  入力部
６２  乗算器
６３  乗算器
６４  乗算器
６５  積分器
６６  微分器
６７  加算器
６８  出力部
１００  地面
１０１  減速開始位置
１０２  目標停止位置
１０３  実際停止位置
Ｇ０１〜Ｇ０３  グラフ
Ｇ１１〜Ｇ１３  グラフ
Ｇ２１〜Ｇ２３  グラフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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