(57)【要約】【課題】複数の距離センサの校正を自律走行体の向きを変えずに短時間で行う。【解決手段】バッテリー及びこのバッテリーの充電用受電端子１０ａを設けた略円形の自律走行体１と、この自律走行体の受電端子と接触する充電用送電端子３７ａを設け、この送電端子から送電してバッテリーを充電する充電台３１とからなり、充電台は、前部が略半円形状の側壁体３６と、側壁体の壁面から校正に必要な所定距離だけ離れるように駆動輪３ａ，３ｂの位置決めを行う凹部３５ａ，３５ｂとを設け、自律走行体１は、複数の超音波送信部５ａ〜９ａと、複数の超音波受信部５ｂ〜９ｂと、送信部からの超音波パルスが側壁体に反射して超音波受信部が受信するまでの時間を計時する第１の計時手段５３と、この計時手段の計時情報に基づいて算出した距離ｘ0と設定された距離ｘとのズレを校正する第１の校正手段５４を設けている。【選択図】      図７
2006268652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を駆動する走行駆動源等に電源を供給するバッテリーを設けるとともにこのバッテリーの充電用受電端子を外周面に設けた自律走行体と、この自律走行体を載せた状態で前記受電端子と接触する充電用送電端子を設け、この送電端子から前記受電端子を介して前記バッテリーを充電する充電台とからなる自律走行体システムにおいて、
前記充電台は、前記自律走行体の外周面に合わせた形状の壁面を有する側壁体と、前記自律走行体の外周面が前記側壁体の壁面から校正に必要な所定距離だけ離れるように車輪の位置決めを行う凹部とを設け、
前記自律走行体は、外周面に配置した、周囲との距離を測定するための複数の距離センサと、前記車輪が凹部に位置決めされた状態で校正のために前記各距離センサを駆動して前記側壁の壁面との距離を測定する距離測定手段と、この距離測定手段が測定した距離を予め設定した基準値と比較して前記各距離センサの校正を行う校正手段とを設けたことを特徴とする自律走行体システム。
【請求項２】
車輪を駆動する走行駆動源等に電源を供給するバッテリーを設けるとともにこのバッテリーの充電用受電端子を外周面に設けた自律走行体と、この自律走行体を載せた状態で前記受電端子と接触する充電用送電端子を設け、この送電端子から前記受電端子を介して前記バッテリーを充電する充電台とからなる自律走行体システムにおいて、
前記充電台は、前記自律走行体の外周面に合わせた形状の壁面を有する側壁体を設けるとともに、前記充電用送電端子を、この送電端子に前記自律走行体の受電端子が接触したとき前記自律走行体の外周面が前記側壁体の壁面から校正に必要な所定距離だけ離れるように所定の長さだけ突出させ
前記自律走行体は、外周面に配置した、周囲との距離を測定するための複数の距離センサと、前記自律走行体の受電端子が前記送電端子に接触した状態で校正のために前記各距離センサを駆動して前記側壁の壁面との距離を測定する距離測定手段と、この距離測定手段が測定した距離を予め設定した基準値と比較して前記各距離センサの校正を行う校正手段とを設けたことを特徴とする自律走行体システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律走行体に設けた距離センサの校正を行う自律走行体システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、前方の障害物を検出する安全センサが搭載された自律走行体である無人台車の走行経路に校正ステーションを設け、この校正ステーションの所定位置に標準反射板を付設し、無人台車の通常走行に先立ってその無人台車を校正ステーションに予め移動させ、安全センサにより標準反射板を計測することにより得られた基準値をティーチングする。そして、無人台車の通常走行時、その無人台車が校正ステーションに到達する毎に、安全センサにより標準反射板を計測して得られた計測値を基準値と比較することにより安全センサのセンサ機能を校正するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３９８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、走行経路に設けた校正ステーションの所定位置に標準反射板を設けて安全センサの校正を行うものでは、安全センサが無人台車の前方に１つだけ設けている場合にはスムーズに校正できても、例えば、無人台車の前部が球形や楕円形、あるいはそれに類した形状で、その外周面に複数の安全センサを配置しているような場合には、無人台車を校正ステーションに一旦停止させた後、各安全センサを標準反射板で校正できるような位置に台車の向きを何回か変え無ければならず、校正に時間がかかるとともに無人台車に向きを変えるという無駄な動作を強いるという問題があった。
【０００４】
本発明は、自律走行体の外周面に複数の距離センサを配置したものにおいて、各距離センサの校正を自律走行体の向きを変えずに短時間で行うことができ、しかも、校正する場所として既存の場所を有効に利用できる自律走行体システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、車輪を駆動する走行駆動源等に電源を供給するバッテリーを設けるとともにこのバッテリーの充電用受電端子を外周面に設けた自律走行体と、この自律走行体を載せた状態で受電端子と接触する充電用送電端子を設け、この送電端子から受電端子を介してバッテリーを充電する充電台とからなる自律走行体システムにおいて、充電台は、自律走行体の外周面に合わせた形状の壁面を有する側壁体と、自律走行体の外周面が側壁体の壁面から校正に必要な所定距離だけ離れるように車輪の位置決めを行う凹部とを設け、自律走行体は、外周面に配置した、周囲との距離を測定するための複数の距離センサと、車輪が凹部に位置決めされた状態で校正のために各距離センサを駆動して側壁の壁面との距離を測定する距離測定手段と、この距離測定手段が測定した距離を予め設定した基準値と比較して各距離センサの校正を行う校正手段とを設けたことにある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、自律走行体の外周面に複数の距離センサを配置したものにおいて、各距離センサの校正を自律走行体の向きを変えずに短時間で行うことができ、しかも、校正する場所として既存の場所を有効に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。  
（第１の実施の形態）
図１及び図２は自律走行体１の外観構成を示す図で、上方から見て略円形で、側面から見て長方形の筐体２の、底部中央の左右両側に走行用の駆動輪３ａ，３ｂを設けている。前記筐体２の底部後端部に向きが自由に変わる従動輪４を設けている。前記自律走行体１は駆動輪３ａ，３ｂを図中点線の矢印方向に回転することで実線の矢印方向に前進し、点線の矢印方向とは逆に回転することで後進するようになっている。
【０００８】
前記筐体２の外周面の前側半分に、周囲障害物との距離を計測する超音波送信部と超音波受信部を対とした距離センサを所定に角度で複数配置している。すなわち、前進方向に向かって左側９０°の位置を中心にして超音波送信部５ａと超音波受信部５ｂを所定の角度で配置し、左側４５°の位置を中心にして超音波送信部６ａと超音波受信部６ｂを所定の角度で配置し、前方０°の位置を中心にして超音波送信部７ａと超音波受信部７ｂを所定の角度で配置し、右側４５°の位置を中心にして超音波送信部８ａと超音波受信部８ｂを所定の角度で配置し、右側９０°の位置を中心にして超音波送信部９ａと超音波受信部９ｂを所定の角度で配置している。
【０００９】
前記筐体２の外周面の前方０°の位置に充電用受電端子１０ａ，１０ｂを設けている。前記筐体２の天部後方に各種キーやランプやディスプレイを設けたユーザインターフェース部１１を備えている。前記駆動輪３ａ，３ｂの近傍に、それぞれ車輪モータ１２ａ，１２ｂ及び車輪回転角度エンコーダ１３ａ，１３ｂを配置している。前記車輪モータ１２ａは回転を駆動輪３ａに伝達し、その回転を車輪回転角度エンコーダ１３ａで検出し、前記車輪モータ１２ｂは回転を駆動輪３ｂに伝達し、その回転を車輪回転角度エンコーダ１３ｂで検出している。
【００１０】
前記筐体２の底部先端を斜面形状に形成し、その斜面部１４に走行面との距離を測定する光距離センサ１５を設け、また、底部の平面部１６に走行面に垂直な直線を軸とした回転角度を検出するジャイロセンサ１７を設けている。
【００１１】
図３は自律走行体１の要部回路構成を示すブロック図で、マイクロプロセッサ等からなる制御部２１を設け、この制御部２１に、前記各超音波送信部５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，９ａ、各超音波受信部５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂ、ユーザインターフェース部１１、車輪モータ１２ａ，１２ｂ、車輪回転角度エンコーダ１３ａ，１３ｂ、光距離センサ１５及びジャイロセンサ１７を接続している。また、前記制御部２１に、メモリ２２を接続している。
【００１２】
前記自律走行体１は、筐体２内に前記車輪モータ１２ａ，１２ｂの駆動部、ユーザインターフェース部１１、制御部２１を始め各部に電力を供給するバッテリー２３を設けている。そして、このバッテリー２３の充放電をバッテリー充放電管理部２４で管理するようにしている。このバッテリー充放電管理部２４は前記制御部２１に接続している。前記バッテリー２３は前記充電用受電端子１０ａ，１０ｂに接続し、この受電端子１０ａ，１０ｂを介して充電されるようになっている。
【００１３】
図４は前記自律走行体１のバッテリー２３を充電する充電台３１の平面図、図５は図４のＡ−Ａ断面図で、自律走行体１が載る平面部３２及びこの平面部３２に連絡する斜面部３３に自律走行体１の駆動輪３ａ，３ｂを案内する溝３４ａ，３４ｂを設け、自律走行体１はこの溝３４ａ，３４ｂに沿って斜面部３３を上り、平面部３２上で停止するようになっている。前記平面部３２には凹部３５ａ，３５ｂが形成され、駆動輪３ａ，３ｂがこの凹部３５ａ，３５ｂに位置したとき自律走行体１が所定位置に位置決めされるようになっている。駆動輪３ａ，３ｂが凹部３５ａ，３５ｂに位置したことは、駆動輪３ａ，３ｂのサスペンションの上下動から検出するようになっている。
【００１４】
前記充電台３１は平面部３２の前部を略半円形に形成し、この平面部３２の縁に沿って側壁体３６を形成している。そして、前記平面部３２の先端に位置する側壁体３６の中央部に前記自律走行体１の充電用受電端子１０ａ，１０ｂと接続する充電用送電端子３７ａ，３７ｂを配置している。
【００１５】
前記充電台３１の先端部に充電器３８を収納した充電ボックス３９を形成し、前記充電器３８の出力端子に前記充電用送電端子３７ａ，３７ｂを接続し、この充電器３８の入力端子に商用交流電源に接続するプラグ４０からのコード４１を接続している。
【００１６】
前記自律走行体１は、充電時には充電台３１の溝３４ａ，３４ｂに沿って斜面部３３を上り、さらに平面部３２を走行し、凹部３５ａ，３５ｂを一旦通過して充電用受電端子１０ａ，１０ｂを充電用送電端子３７ａ，３７ｂに接続して停止する。この状態でバッテリー２３に対する充電を行う。
【００１７】
そして、自律走行体１が充電位置で停止している状態でユーザインターフェース部１１から走行開始のコマンドを受けると、充電台３１から離れて走行を開始するが、その前に若干バックして駆動輪３ａ，３ｂを凹部３５ａ，３５ｂに位置させる。すなわち、図６及び図７に示すように、駆動輪３ａ，３ｂが凹部３５ａ，３５ｂに位置した状態で自律走行体１を停止させる。このとき、前記各超音波送信部５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，９ａ及び各超音波受信部５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂと側壁体３６の壁面との間隔が一定の距離になる。この状態で各超音波送信部５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，９ａから順次超音波を送信し、これを各超音波受信部５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂで順次受信してそれぞれのセンサの校正を行う。
【００１８】
すなわち、前記制御部２１は、図８に示すように、制御手段５１を、この制御手段５１に制御されて前記超音波送信部５ａ（６ａ，７ａ，８ａ，９ａ）を駆動する超音波駆動手段５２、制御手段５１に制御されて計時動作を行う第１の計時手段５３、制御手段５１に制御されて第１の計時手段５３からの計時情報に基づいて距離を測定する第１の距離測定手段５４、測定した距離に基づいてセンサの校正を行う第１の校正手段５５、制御手段５１に制御されて前記光距離センサ１５を駆動するセンサ駆動手段５６、制御手段５１に制御されて計時動作を行う第２の計時手段５７、制御手段５１に制御されて第２の計時手段５３からの計時情報に基づいて距離を測定する第２の距離測定手段５８、制御手段５１に制御されてセンサの校正を行う第２の校正手段５９を備えている。
【００１９】
制御部２１は、先ず、第１の計時手段５３をクリアして計時を開始させると同時に超音波駆動手段５２を制御して超音波送信部５ａから超音波パルスを放射する。超音波パルスは側壁体３６の壁面に反射する。これを超音波受信部５ｂが受信する。超音波受信部５ｂが超音波パルスを受信すると、第１の計時手段５３は計時動作を停止する。第１の計時手段５３が計時した時間は第１の距離測定手段５４に供給される。
【００２０】
第１の距離測定手段５４は第１の計時手段５３が計時した時間から、距離ｘ0を求める。すなわち、ｘ0＝α×計時時間＋βの計算式で求める。一方、超音波送信部５ａと壁面及び超音波受信部５ｂと壁面との距離は決まっているので、超音波送信部５ａからの超音波パルスが壁面で反射して超音波受信部５ｂに到達するまでの距離ｘは決まっている。すなわち、距離ｘは基準距離としてメモリ２２に予め設定されている。
【００２１】
第１の校正手段５５は、第１の距離測定手段５４が算出した距離ｘ0と予め設定された基準距離ｘとを比較し、ｘ0＝ｘになるように調整する。すなわち、α×計時時間＋βの計算式において、αは定数で決まっているので、ｘ＝ｘ0となるようにβを調整して校正する。
【００２２】
このような校正を、超音波送信部６ａと超音波受信部６ｂとの組み合わせ、超音波送信部７ａと超音波受信部７ｂとの組み合わせ、超音波送信部８ａと超音波受信部８ｂとの組み合わせ、超音波送信部９ａと超音波受信部９ｂとの組み合わせについても同様に行う。
【００２３】
こうして、超音波送信部５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，９ａと超音波受信部５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂとの組み合わせセンサの校正が終了すると、続いて、制御部２１は、第２の計時手段５７をクリアして計時を開始させると同時にセンサ駆動手段５６を制御して光距離センサ１５から光パルスを放射する。そして、光距離センサ１５は平面部３２からの反射光を受光し受光信号を第２の計時手段５７に供給する。これにより、第２の計時手段５７は計時動作を停止する。第２の計時手段５７が計時した時間は第２の距離測定手段５８に供給される。
【００２４】
第１の距離測定手段５８は、第２の計時手段５７が計時した時間から、光距離センサ１５と平面部３２との距離を測定し、第２の校正手段５９は測定した距離と予めメモリ２２に設定されている光距離センサ１５と平面部３２との基準距離とを比較し、一致するように校正を行う。
【００２５】
充電台３１において、充電が完了し、かつ、センサ部の校正を終えた自律走行体１は、充電台３１から離れて走行空間６１を走行するようになる。例えば、図９に示すようにジグザグ走行する場合は、最初に境界壁６２、６３、６４、６５、６６、６７に沿って壁の右側を周回走行する。この周回走行によって走行空間６１の大きさと形状を把握しメモリ２２に記憶する。そして、記憶した情報を基に地図によるジグザク走行経路６８を決定し、ジグザグ走行を開始する。
【００２６】
ジグザグ走行が最後まで行われると、自律走行体１は再び充電台３１に戻り、充電用受電端子１０ａ，１０ｂを充電用送電端子３７ａ，３７ｂに接続してバッテリー２３への充電を行う。
【００２７】
このように、自律走行体１は充電台３１において、充電用受電端子１０ａ，１０ｂを充電用送電端子３７ａ，３７ｂに接続してバッテリー２３への充電を行っている状態でユーザインターフェース部１１から走行開始のコマンドを受けると、充電台３１から離れて走行を開始するようになるが、その前に若干バックして駆動輪３ａ，３ｂを凹部３５ａ，３５ｂに位置させて一旦停止する。
【００２８】
駆動輪３ａ，３ｂが凹部３５ａ，３５ｂに位置したとき自律走行体１は所定の位置に有り、各超音波送信部５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，９ａ及び各超音波受信部５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂと側壁体３６の壁面との間隔が一定になっている。この状態で各超音波送信部５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，９ａから順次超音波を送信し、これを各超音波受信部５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂで順次受信してそれぞれのセンサの校正を行う。
【００２９】
このように、自律走行体１を停止させた状態で、超音波送信部５ａと超音波受信部５ｂとの組み合わせ、超音波送信部６ａと超音波受信部６ｂとの組み合わせ、超音波送信部７ａと超音波受信部７ｂとの組み合わせ、超音波送信部８ａと超音波受信部８ｂとの組み合わせ、超音波送信部９ａと超音波受信部９ｂとの組み合わせからなる各距離センサの校正ができる。また、光距離センサ１５の校正もできる。すなわち、自律走行体１の向きを変えることなく各距離センサの校正ができる。従って、各距離センサの校正を短時間で行うことができる。
【００３０】
しかも、各距離センサの校正を、別途装置を使用せずに、自律走行体１のバッテリー２３を充電する既存の充電台３１を利用し、この充電台３１に側壁体３６を形成して行っている。このように既存の場所を有効に利用することができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
この実施の形態は、充電台３１の変形例を示すもので、図１０に示すように、平面部３２に凹部を形成せずに、溝３４ａ，３４ｂのみ形成し、また、平面部３２の先端に位置する側壁体３６の中央部に所定の長さだけ突出させた充電用送電端子７１ａ，７１ｂを配置している。
【００３２】
充電用送電端子７１ａ，７１ｂが突出する長さは、この充電用送電端子７１ａ，７１ｂに自律走行体１の充電用受電端子１０ａ，１０ｂを接続したとき、自律走行体１は所定の位置にあって、各超音波送信部５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，９ａ及び各超音波受信部５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂと側壁体３６の壁面との間隔が一定になる長さになっている。
【００３３】
従って、この場合は、自律走行体１の充電用受電端子１０ａ，１０ｂが充電台３１の充電用送電端子７１ａ，７１ｂに接続してバッテリー２３の充電を行っている最中に、各超音波送信部５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，９ａから順次超音波を送信し、これを各超音波受信部５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂで順次受信してそれぞれのセンサの校正を行うことができる。
【００３４】
このように充電台３１の充電用送電端子７１ａ，７１ｂが自律走行体１の校正のための位置決めを兼ねている。これにより、構成がより簡単になる。また、バッテリー２３の充電を行っている最中に各距離センサの校正ができるので、校正のために別途時間を設ける必要が無く、充電を完了した自律走行体１を直ちに走行開始させることができる。
【００３５】
なお、前述した各実施の形態では、自律走行体１として上から見た筐体２の形状が略円形のものを使用し、充電台３１に形成した側壁体３６を、各超音波送信部５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，９ａ、各超音波受信部５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂを配置している筐体２の外周面形状に合わせて前部が略半円形に形成したが、側壁体３６の形状は各超音波送信部、各超音波受信部を配置している筐体２の外周面形状が異なれば、それに合わせて異なるものである。
【００３６】
また、前述した各実施の形態では、充電台３１に自律走行体１を案内する溝３４ａ，３４ｂを設けたがこれは無くても良い。  
また、前述した各実施の形態では、周囲との距離を計測する距離センサとして、超音波送信部と超音波受信部を対とした距離センサを使用したがこれに限定するものではなく、光を使用した距離センサ、あるいはその他の距離センサであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の、第１の実施の形態に係る自律走行体の外観を示す側面図。
【図２】同実施の形態に係る自律走行体の外観を示す平面図。
【図３】同実施の形態に係る自律走行体の制御構成を示すブロック図。
【図４】同実施の形態に係る充電台の構成を示す平面図。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図６】同実施の形態に係る自律走行体の充電台上での校正動作を説明するための部分断面図。
【図７】同実施の形態に係る自律走行体の充電台上での校正動作を説明するための要部平面図。
【図８】同実施の形態に係る自律走行体のセンサの校正制御を行う制御部の機能構成を示す機能ブロック図。
【図９】同実施の形態に係る自律走行体の自律走行例を示す図。
【図１０】本発明の、第２の実施の形態に係る自律走行体と充電台との関係を説明するための部分断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１…自律走行体、２…筐体、３ａ，３ｂ…駆動輪、５ａ，６ａ，７ａ，８ａ，９ａ…超音波送信部、５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂ…超音波受信部、１０ａ，１０ｂ…充電用受電端子、２１…制御部、２３…バッテリー、３１…充電台、３５ａ，３５ｂ…凹部、３６…側壁体、３７ａ，３７ｂ…充電用送電端子、３８…充電器、５１…制御手段、５３…第１の計時手段、５４…第１の距離測定手段、５５…第１の校正手段。
【図１】
2006268652.tif 000003
【図２】
2006268652.tif 000004
【図３】
2006268652.tif 000005
【図４】
2006268652.tif 000006
【図５】
2006268652.tif 000007
【図６】
2006268652.tif 000008
【図７】
2006268652.tif 000009
【図８】
2006268652.tif 000010
【図９】
2006268652.tif 000011
【図１０】
2006268652.tif 000012