(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪と後輪を独立した電動機で車輪を駆動する駆動機構と、前輪と後輪を連動した方向に舵を切る操舵機構と、搬送車の移動量・移動速度を計測する手段と、ジャイロ等の搬送車の姿勢を計測する手段と、速度指令と実際の速度の誤差である速度偏差を比例積分し、指令速度と位置の指令値に追従させる駆動機構の電動機を制御する制御装置と、を具備して無人搬送車を構成し、オフラインティーチングにより、床面に誘導路の存在しない区間の速度、操舵量、運転の種類を教示し、自動運転時には教示したデータに追従するよう姿勢制御を行う自律制御の教示による無人搬送車の運転方法であって、誘導路の直線部分を走行し、その延長線上に新たな誘導線が存在する運転パターン１と、並行に敷設された誘導路を車体を進行方向と平行に保ちながら他の誘導線に乗り移る車線変更の運転パターン２と、直角を含む任意の角度に敷設された交差する誘導線の車線変更を行う運転パターン３とからなる３つの運転パターンについて手動運転で走行経路を教示することにより、自動運転の走行の自律誘導の基準となる経路データを作成することを特徴とする自律制御の教示による無人搬送車の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場内で稼働する無人搬送台車の運転方法、特に、光学的あるいは電磁的な誘導が一時的に中断される領域において、その誘導できない区間を予め手動操作で走行距離、方向、操舵量等の教示を行い、初期調整を簡略化するようにした自律制御の教示による無人搬送車の運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来製造工場、倉庫等で物品の搬送を無人で搬送する場合、無人搬送車を用いている。この無人搬送車は予め搬送走行する床面に光学的または電磁的な誘導線、誘導テープ（以下誘導線という）を走行路に沿って敷設し、この誘導線に沿って無人搬送車が走行するものである。しかし、交差点等誘導線を敷設できない床面もある。このような誘導線のない部分の走行は、搬送車の走行の軌跡が直線または一定旋回半径の軌跡を描き、その軌跡に追従するよう姿勢を制御していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
無人搬送車を工場内の狭い場所で運転する場合、搬送車の運転する範囲（車体が床面に投影する面積）を最小限にとどめ、設備あるいは作業者との干渉を防ぐ必要がある。この軌跡は解析的に決定することは可能であるが、顧客設備の詳細な配置が事前に判明しない場合、あるいは頻繁に変更される設備配置にあわせて誘導路を再配置しなければならず、その変更に長時間を要し、かつその間無人搬送車の稼働が停止して搬送効率が低下している。このような運転の調整を頻繁に行う場合、誘導路を測量し、測量結果に基づいて軌跡を解析的に決めるのは困難であるという問題点があった。
本発明は、上記従来の無人搬送台車の運転方法の問題点を解決し、詳細な顧客設備の配置や運転路が厳密に規定されていない場合にも、現場で設備にあわせて短時間で調整を行うことができる自律制御の教示による無人搬送車の運転方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の自律制御の教示による無人搬送車の運転方法は、前輪と後輪を独立した電動機で車輪を駆動する駆動機構と、前輪と後輪を連動した方向に舵を切る操舵機構と、搬送車の移動量・移動速度を計測する手段と、ジャイロ等の搬送車の姿勢を計測する手段と、速度指令と実際の速度の誤差である速度偏差を比例積分し、指令速度と位置の指令値に追従させる駆動機構の電動機を制御する制御装置と、を具備して無人搬送車を構成し、オフラインティーチングにより、床面に誘導路の存在しない区間の速度、操舵量、運転の種類を教示し、自動運転時には教示したデータに追従するよう姿勢制御を行う自律制御の教示による無人搬送車の運転方法であって、誘導路の直線部分を走行し、その延長線上に新たな誘導線が存在する運転パターン１と、並行に敷設された誘導路を車体を進行方向と平行に保ちながら他の誘導線に乗り移る車線変更の運転パターン２と、直角を含む任意の角度に敷設された交差する誘導線の車線変更を行う運転パターン３とからなる３つの運転パターンについて手動運転で走行経路を教示することにより、自動運転の走行の自律誘導の基準となる経路データを作成することを特徴とする。
【０００５】
上記の構成からなる本発明の自律制御の教示による無人搬送車の運転方法は、無人搬送車を手動にて運転する際、手動操作にて前進、後進、右回転、左回転、右移動、左移動を任意の速度で無人搬送車を走行させると共に、これにより運転中の経過時間に対する前後の車輪の位置と速度、及び車体の旋回角度をそれぞれ記録しておき、無人搬送車を自動運転時、誘導線のない区間に到達したとき、手運転で記録した車体の姿勢に追従するよう、移動速度と前車輪・後車輪の操舵の操作量を調節し、実際の無人搬送車の位置と姿勢を記録された位置と姿勢データに追従させ、誘導が行える地点まで運転を補完することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の自律制御の教示による無人搬送車の運転方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図においてＣは、無人搬送車で、製造工場、倉庫等の床面上を車輪Ｗにて、かつ床面に予め定めた誘導路に沿って敷設された誘導線Ｔ１，Ｔ２に導かれて設定走行路を走行すると共に、誘導線Ｔ１の端末部に自律運転開始を検出するマーカＭ１を、誘導線Ｔ２の始端部に自律運転終了を検出するマーカＭ２をそれぞれ誘導線Ｔ１，Ｔ２の端部側方に設け、かつ無人搬送車Ｃ側にはこのマーカＭ１，Ｍ２を検出するためのマーカ検知センサＳを備える。
【０００７】
また無人搬送車の車体の姿勢を計測するため、図９に示すように車体の中央にジャイロ等で車体の旋回角度を姿勢の偏差として検出する旋回角度検出機構Ｊを具備し、これにより車体の姿勢検出を行うと共に、無人搬送車の駆動機構として、車輪を指令した速度で駆動するよう左前車輪Ｗ１と右後車輪Ｗ４とにそれぞれ走行用の電動機Ｄ１、Ｄ４を備えて駆動する。車輪の制御は走行速度を検出する速度検出器を装備し、速度指令と実際の速度の誤差である速度偏差を比例積分し、指令速度と位置の指令値に追従させる電動機の制御装置と、電動機から構成された駆動機構を前輪に具備する。後輪は前輪の電動機と同一の駆動トルクで電動機を駆動する。
【０００８】
操舵機構として、車輪を指令した角度で操舵する。操舵の制御は、操舵の角度を検出するポテンショメータ等の検出器を装備し、操舵角度指令値と実際の操舵角度の角度偏差を比例積分し、指令角度に追従させる電動機制御装置と電動機から構成された操舵機構Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を前車輪Ｗ１，Ｗ２と後車輪Ｗ３，Ｗ４の全車輪に備える。
【０００９】
このように構成する無人搬送車を手動にて運転する場合、手動操作にて前進、後進、右回転、左回転、右移動、左移動を任意の速度で運転者の手元操作の操作箱で行い無人搬送車を走行させると共に、これにより運転中の経過時間に対する、前後の車輪の位置と速度、及び車体の旋回角度をそれぞれ記録する。
【００１０】
また、自動運転時は、図１に示す破線部のように誘導路Ｔ１，Ｔ２のない区間に無人搬送車が到達したとき、前項の手動運転で記録した車体の姿勢に追従するよう、移動速度と前車輪・後車輪の操舵の操作量を調節し、記録された位置と姿勢データに追従させ、誘導が行える地点まで運転を補完する。
【００１１】
次に本発明の無人搬送車の運転パターンについて説明する。
誘導路上では光学センサ、磁気センサ、電磁センサ等の手段により誘導線に沿うよう前後の車輪Ｗ１乃至Ｗ４を操舵機構Ｄ１乃至Ｄ４にてそれぞれ独立的に操舵して自律走行するもので、この自律走行する部分は、走行経路により次の３つのパターンに分類できる。
【００１２】
運転パターン１：誘導路の直線部分を走行し、その延長線上に新たな誘導線が存在する運転パターン。
運転パターン２：並行に敷設された誘導路を車体を進行方向と平行に保ちながら他の誘導線に乗り移る車線変更の運転パターン。
運転パターン３：直角を含む任意の角度に敷設された交差する誘導線の車線変更を行う運転パターン。
この３つの運転パターンについて手動運転で走行経路を教示することにより、自動運転の走行の自律誘導の基準となる経路データを作成しておくものである。
【００１３】
（１）運転パターン１
運転パターン１の直線部分の運転は、前輪の操舵角と後輪の操舵角が共にゼロで、かつ車体の旋回角度がゼロである。実際の運転では種々の外乱要因あるいは初期条件により、操舵角度をゼロに固定しても車体は目標とする誘導線上に到達するとは限らない。そのため、前後の車輪（非駆動輪）に設置した移動距離を計測するエンコーダと車体の旋回角度を計測するジャイロにより操舵角を補正する。
【００１４】
駆動輪の制御は、移動速度と速度を積分して得られる距離とエンコーダで計測した速度と距離を比較し、その誤差を比例積分し、補償値を移動速度指令値に重畳する。後輪は前輪の駆動トルクと同一トルクで駆動し、速度制御は行わない。
【００１５】
旋回角度は旋回角度パターンとジャイロで計測した旋回角度を比較し、その誤差に比例した補償値を前輪の操舵指令値に重畳する。さらに、旋回角度の誤差と走行速度の積を積分し、積分値がゼロになるように補償値を前輪の操舵指令値に重畳する。後輪の操舵指令値はゼロ、すなわち進行方向に固定する。旋回角度誤差と走行速度の積を積分するのは、旋回角度誤差による車体の横方向の移動量の累積値をゼロにするためである。
【００１６】
図１は、運転パターン１の直線部分の搬送車の進行方向と姿勢の関係を示す図で、自律運転は自律運転開始マーカから終了マーカまでの波線の区間で実施する。
そして、運転パターン１の移動速度パターン、旋回角度パターン、前輪操舵角度パターン、操舵角度差パターンを示す図で、旋回角度パターン、前輪操舵角度パターン、操舵角度差パターンは常にゼロである。これを図２に示す。
【００１７】
（２）運転パターン２
運転パターン２の並行する車線の車線変更部分の運転は、前輪の操舵角の指令に対し後輪の操舵角は同一指令を与える。移動中は、車体の姿勢を常に車体が進行方向を向くように姿勢制御を行う。これは、旋回角度は旋回角度パターンとジャイロで計測した旋回角度を比較し、その誤差に比例した補償値を前輪の操舵指令値に重畳する。さらに、旋回角度の補償値と移動速度の積を積分し、積分値がゼロになるように前輪の操舵指令値に重畳する。後輪の操舵指令値は教示データの旋回角度を与え、姿勢の補償は前輪のみで実施する。
【００１８】
図３は、運転パターン２の並行部分の車線変更の搬送車の進行方向と姿勢の関係を示す図で、自律運転は自律運転開始マーカから終了マーカまでの破線の区間で実施する。そして運転パターン２の移動速度パターン、旋回角度パターン、前輪操舵角度パターン、操舵角度差パターンを示す図で、旋回角度パターン、操舵角度差パターンは常にゼロである。
【００１９】
（３）運転パターン３
運転パターン２の曲線部分の運転は、前輪の操舵角指令に対し後輪の操舵角は前輪に対しπ（ｒａｄ）の位相差を持ち、なおかつ一定の位相遅れを与える。位相遅れは前輪と後輪の軌跡の誤差を最小にする値を教示する時点で運転者により設定する。旋回角度は直線運転のパターンと同様に、旋回角度パターンとジャイロで計測した旋回角度を比較し、その誤差に比例した補償値を前輪の操舵指令値に重畳する。さらに、旋回角度の誤差と移動速度の積を積分し、積分値がゼロになるように前輪の操舵指令値に重畳する。
【００２０】
駆動輪の制御は、前輪は速度制御を行い、指令速度に実際の速度を追従する制御を行う。後輪は前輪の駆動トルクと同一トルクで駆動し、速度制御は行わない。
【００２１】
運転パターン３の並行部分の車線変更の搬送車の進行方向と姿勢の関係を図５に示す。自律運転は自律運転開始マーカから終了マーカまでの波線の区間で実施する。そして運転パターン３の移動速度パターン、旋回角度パターン、前輪操舵角度パターン、操舵角度差パターンを図６に示す。
【００２２】
この３種類の運転パターンの選択は、４つの教示データの内容と、５つの制御を選択するスイッチにより選択され、本実施例では運転のパターンは３つに分類したが、この３つのパターンを組み合わせてさらに複雑な走行の軌跡を作ることも可能である。この走行制御は、図７に示す制御ブロックの如く行われる。
【００２３】
【表１】
0003629317.tif 000002
【００２４】
図８の制御ブロック図において、スイッチＳＷ１からＳＷ５は、スイッチＳＷ１は後輪の操舵指令の無駄時間要素を有効・無効を選択し、スイッチＳＷ２からＳＷ５のスイッチは前後の車輪の内輪と外輪の旋回半径の差を補正する回路を選択する。前記表１に各運転状態におけるスイッチの状態を示す。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の自律制御の教示による無人搬送車の運転方法によれば、手動操作にて前進、後進、右回転、左回転、右移動、左移動を任意の速度で無人搬送車を走行させる際、運転中の経過時間に対する前後の車輪の位置と速度、及び車体の旋回角度をそれぞれ記録しておき、無人搬送車を自動運転時、誘導線のない区間に到達したとき、手運転で記録した車体の姿勢に追従するよう、移動速度と前車輪・後車輪の操舵の操作量を調節し、記録された位置と姿勢データに追従させ、誘導が行える地点まで運転を補完することができ、誘導線のない区間でも予め設定された走行路を正確に走行させることができ、頻繁に走行路を変更するような場合でも容易に対処できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】運転パターン１の直線部分の搬送車の進行方向と姿勢の関係を示す説明図である。
【図２】運転パターン１の移動速度パターン、旋回角度パターン、前輪操舵角度パターン、操舵角度差パターンを示す説明図である。
【図３】運転パターン２の並行部分の車線変更の搬送車の進行方向と姿勢の関係を示す説明図である。
【図４】運転パターン２の移動速度パターン、旋回角度パターン、前輪操舵角度パターン、操舵角度差パターンを示す説明図である。
【図５】運転パターン３の並行部分の車線変更の搬送車の進行方向と姿勢の関係を示す説明図である。
【図６】運転パターン３の移動速度パターン、旋回角度パターン、前輪操舵角度パターン、操舵角度差パターンを示す説明図である。
【図７】走行制御の制御ブロック図を示す説明図である。
【図８】操舵制御の制御ブロック図を示す説明図である。
【図９】搬送車の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１  運転パターン
２  運転パターン
３  運転パターン
Ｃ  無人搬送車
Ｗ  車輪
Ｓ  センサ
Ｔ  誘導線
Ｍ  マーカ
Ｃ１  操舵機構
ＳＷ  スイッチ
【図１】
0003629317.tif 000003
【図２】
0003629317.tif 000004
【図３】
0003629317.tif 000005
【図４】
0003629317.tif 000006
【図５】
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【図６】
0003629317.tif 000008
【図７】
0003629317.tif 000009
【図８】
0003629317.tif 000010
【図９】
0003629317.tif 000011