(57)【特許請求の範囲】
【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、
前記センサは、
前記走行車の進行方向と略直交する方向における中央部付近に所定長に渡って設けられ、前記検出対象物を検出すると、前記検出対象物の中心と前記センサの中心との間のずれ距離に応じた大きさの電圧値であって、かつ前記センサの中心を基準として前記検出対象物の中心がずれた方向に応じた符号の電圧値を、前記検出信号として出力し、
前記制御部は、
前記センサが前記検出対象物を検出していない間は、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信号を出力している間は、前記センサの中心を前記検出対象物の中心に一致させるように前記駆動手段の回転速度を制御して走行させると共に、前記方位センサから出力される方位信号を、走行開始時と同一の値に設定する
ことを特徴とする走行車の方向補正装置。
【請求項２】
前記センサは、前記走行車の前方中央部付近に設けられた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。
【請求項３】
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又は２記載の走行車の方向補正装置。
【請求項４】
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、その進行方向と略直交する方向における中央部付近に所定長に渡って設けられ、前記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、前記センサによって検出された、前記検出対象物の中心と前記センサの中心との間のずれ距離に応じた大きさの電圧値であって、かつ前記センサの中心を基準として前記検出対象物の中心がずれた方向に応じた符号の電圧値に基づいて、前記センサの中心を前記検出対象物の中心に一致させるように走行車の走行を制御すると共に、前記方位センサから出力される方位信号を、走行開始時と同一の値に設定するステップと
を備えることを特徴とする走行車の方向補正方法。
【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】
本発明の走行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、
前記センサは、
前記走行車の進行方向と略直交する方向における中央部付近に所定長に渡って設けられ、前記検出対象物を検出すると、前記検出対象物の中心と前記センサの中心との間のずれ距離に応じた大きさの電圧値であって、かつ前記センサの中心を基準として前記検出対象物の中心がずれた方向に応じた符号の電圧値を、前記検出信号として出力し、
前記制御部は、
前記センサが前記検出対象物を検出していない間は、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信号を出力している間は、前記センサの中心を前記検出対象物の中心に一致させるように前記駆動手段の回転速度を制御して走行させると共に、前記方位センサから出力される方位信号を、走行開始時と同一の値に設定する
ことを特徴とする。
【０００７】
前記センサは、前記走行車の前方中央部付近に設けられたものであっても良い。
【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、その進行方向と略直交する方向における中央部付近に所定長に渡って設けられ、前記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、前記センサによって検出された、前記検出対象物の中心と前記センサの中心との間のずれ距離に応じた大きさの電圧値であって、かつ前記センサの中心を基準として前記検出対象物の中心がずれた方向に応じた符号の電圧値に基づいて、前記センサの中心を前記検出対象物の中心に一致させるように走行車の走行を制御すると共に、前記方位センサから出力される方位信号を、走行開始時と同一の値に設定するステップと
を備えることを特徴とする。
【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１４ｂ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１０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、５０〜１２０ｍｍ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４４が検出した磁気テープ４４の有無、及び磁気テープ４４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１１ｂ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１２ａの回転速度ＶＲ  及び左駆動モータ１２ｂの回転速度ＶＬ  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１０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１８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
【図１】
0003628405.tif 000002
【図２】
0003628405.tif 000003
【図３】
0003628405.tif 000004
【図４】
0003628405.tif 000005
【図５】
0003628405.tif 000006
【図６】
0003628405.tif 000007
【図７】
0003628405.tif 000008
【図８】
0003628405.tif 000009
【図９】
0003628405.tif 000010
【図１０】
0003628405.tif 000011