(57)【要約】      （修正有） 【課題】  無人搬送車の目標走行路からの逸脱の原因となるスリップを検出するためのスリップ検出手段を設ける。【解決手段】  無人搬送車の前後の駆動輪ユニットで、左右の駆動輪の回転数の差と、駆動輪ユニットのステアリング角の変化とを比較し、これらの不一致が所定値以上の場合、スリップがあるものとして停止する。これによりマーク間を無人搬送車が推測走行する場合、無人搬送車が次のマークを確実に認識できる範囲外れないようにする。【効果】  無人搬送車のスリップを確実に検出でき、走行路からの逸脱を防止できる。【選択図】    図４
2008052324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右の駆動輪に各々走行モータを取り付け、かつ旋回自在な駆動輪ユニットを車体の前後に設けた搬送車において、
前後左右の駆動輪の回転数を求めるための回転数検出手段と、前後の駆動輪ユニットのステアリング角を検出するためのステアリングセンサと、各駆動輪ユニットに対して、左右の駆動輪の回転数の差と駆動輪ユニットのステアリング角の変化とを比較して、それらの不一致が所定値以上の場合にスリップを検出するためのスリップ検出手段、とを設けたことを特徴とする、搬送車。
【請求項２】
前記回転数検出手段として前後左右の駆動輪の回転数を検出するための回転数センサを設けるとともに、いずれかの回転数センサが第２の所定値以上の回転数を検出した際にも、前記スリップ検出手段がスリップを検出するようにしたことを特徴とする、請求項１の搬送車。
【請求項３】
搬送車の目標走行路に沿って間隔を開けてマークを設けると共に、
搬送車に、該マークを検出するためのセンサと、
各々走行モータを取り付けた左右の駆動輪を備えた旋回自在な前後の駆動輪ユニットと、
前後左右の駆動輪の回転数を求めるための回転数検出手段と、
前後の駆動輪ユニットのステアリング角を検出するためのステアリングセンサと、
各駆動輪ユニットに対して、左右の駆動輪の回転数の差と駆動輪ユニットのステアリング角の変化とを比較して、それらの不一致が所定値以上の場合にスリップを検出するためのスリップ検出手段とを設けて、
スリップ検出時に搬送車を停止させるようにした、搬送車システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、搬送車のスリップ検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
搬送車では、車体の前後に駆動輪ユニットを設けることが行われている（特許文献１）。そして駆動輪ユニットの左右の駆動輪を独立して駆動しそれらの速度差によりステアリングを行う、あるいは左右の駆動輪を共通のモータで駆動し、これとは別に駆動輪ユニットの旋回用のステアリングモータを設けることが知られている。また搬送車の誘導では、目標走行路に沿って磁気棒を連続して埋め込むことが知られている。しかしながら磁気棒を連続して埋め込むとその設置が負担になり、また建屋やエレベータの出入口などのように磁気棒を埋め込めない場所があると、搬送車が走行できなくなる。
【０００３】
ところで発明者らは、目標走行路に沿ってマークを間隔を開けて配置し、マーク間を搬送車が推測走行で走行して、マークを検出すると目標走行路からの誤差を解消するシステムを開発中である。このためには、目標走行路からの逸脱の原因となるスリップを検出して、搬送車が次のマークを確実に認識できる範囲から外れないようにする必要がある。
【特許文献１】特許３１７０７８２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の課題は、搬送車で左右の車輪の一方がスリップしていることを確実に検出することにある。
請求項２の発明での追加の課題は、左右の車輪が共にスリップしていることを検出することにある。
請求項３の発明での追加の課題は、間隔を開けて配置したマークで、搬送車が目標走行路に沿って走行できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、左右の駆動輪に各々走行モータを取り付け、かつ旋回自在な駆動輪ユニットを車体の前後に設けた搬送車において、前後左右の駆動輪の回転数を求めるための回転数検出手段と、前後の駆動輪ユニットのステアリング角を検出するためのステアリングセンサと、各駆動輪ユニットに対して、左右の駆動輪の回転数の差と駆動輪ユニットのステアリング角の変化とを比較して、それらの不一致が所定値以上の場合にスリップを検出するためのスリップ検出手段、とを設けたことを特徴とする。
【０００６】
前記回転数検出手段は、走行モータに対する制御入力等から求めても良いが、好ましくは、前後左右の駆動輪の回転数を検出するための回転数センサを設ける。そしていずれかの回転数センサが第２の所定値以上の回転数を検出した際にも、前記スリップ検出手段がスリップを検出する。
【０００７】
またこの発明の搬送車システムでは、搬送車の目標走行路に沿って間隔を開けてマークを設けると共に、搬送車に、該マークを検出するためのセンサと、各々走行モータを取り付けた左右の駆動輪を備えた旋回自在な前後の駆動輪ユニットと、前後左右の駆動輪の回転数を求めるための回転数検出手段と、前後の駆動輪ユニットのステアリング角を検出するためのステアリングセンサと、各駆動輪ユニットに対して、左右の駆動輪の回転数の差と駆動輪ユニットのステアリング角の変化とを比較して、それらの不一致が所定値以上の場合にスリップを検出するためのスリップ検出手段とを設けて、スリップ検出時に搬送車を停止させる。
【０００８】
この明細書で、回転数は駆動輪の時間当たりの回転数を意味し、駆動輪の速度とほぼ同じ意味である。ステアリング角は駆動輪ユニットの姿勢を示し、ステアリング角の変化が左右の駆動輪の回転数や速度の差と対応する。
【発明の効果】
【０００９】
前後左右４輪の駆動輪のいずれかがスリップし、同じ駆動輪ユニットの他の駆動輪は例えばスリップしていない場合、左右の駆動輪の回転数の差がその駆動輪ユニットのステアリング角の変化と対応しなくなる。そこでこの発明では、４輪の駆動輪のいずれかがスリップすると、左右の駆動輪がほぼ等しくスリップしている場合を除き、検出できる。搬送車のスリップを検出すると、例えば停止させて人手で復旧する。ただし、スリップの程度が小さい場合、所定の距離を低速走行させて、この間に次のマークを検出できると目標走行路に復帰したものとして自立走行を続けさせ、次のマークを検出できないと停止させても良い。
【００１０】
左右の駆動輪が共にスリップしている場合、駆動輪の回転数が異常に大きな値となるので、いずれかの駆動輪の回転数が第２の所定値以上となった際にもスリップを検出すると、左右いずれかの駆動輪がスリップしている場合も、左右双方の駆動輪がスリップしている場合も検出できる。  
【００１１】
搬送車の目標走行路を示すマークを間隔を開けて配置し、マーク間を推測走行させると、マークの設置の手間や設置場所の制限が軽減される。そのためには駆動輪がスリップしたことを検出して、搬送車が目標走行路から大きく逸脱する前に、搬送車を停止させることが好ましい。そしてこの発明の搬送車システムでは、搬送車の駆動輪のスリップを検出して停止させるので、マークを間隔を開けて配置しても搬送車が暴走して周囲と干渉することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。
【実施例】
【００１３】
図１〜図７に、実施例の無人搬送車２とそのシステムとを示す。図において、２は無人搬送車で、有人自動運転の搬送車でも良く、３はその車体、４は前輪ユニット、５は後輪ユニットで、ユニット４，５が駆動輪ユニットである。６〜９は走行モータで、１０〜１３は駆動輪、１４，１５は回転軸受けで、ユニット４，５を車体３に対して水平面内で旋回自在にする。各駆動輪１０〜１３にはそれぞれの走行モータ６〜９で駆動され、ユニット４，５内の左右の駆動輪間の回転数の差によりユニット４，５は旋回する。
【００１４】
１６〜１９は磁気センサで、目標走行路に沿って間隔を開けて設けられた磁気マーク２０を検出する。また図１で、無人搬送車２が左から右へ、後輪ユニット５側から前輪ユニット４側へ走行する場合、磁気センサ１６，１７を用い、右から左へ走行する場合、磁気センサ１９，１８を用いる。あるいは磁気センサ１６，１７で目標走行路の位置を検出し、磁気センサ１８，１９で目標走行路上の停止位置や旋回位置などを示すマークを検出してもよい。
【００１５】
各駆動輪１０〜１３にはその回転軸の回転数を検出するためのエンコーダ２１〜２４が設けられ、エンコーダ２１〜２４は駆動輪１０〜１３の回転数を直接監視する代わりに、走行モータ６〜９の回転数を監視してもよい。回転軸受け１４，１５にステアリングセンサ２５，２６を設け、回転軸受け１４，１５のステアリング角を検出する。ここでステアリング角は車体３に対するユニット４，５の向きとしてもよいが、好ましくは所定の方位に対するユニット４，５の向きとする。ステアリングセンサ２５，２６は、例えばジャイロセンサや、回転軸受け１４，１５の回転を検出するレゾルバ、回転軸受け１４，１５に刻んだメモリをカウントするカウンタなどとする。なお図１のＯは車体３の中心位置である。また無人搬送車２の上部には、スカラアームやスライドフォークなどの移載手段と荷台とを設ける。なお２８，２９は無人搬送車２の車体の左右両側に設けた磁気センサで、横行時などに使用する。
【００１６】
図２に無人搬送車の走行制御部を示すと、磁気センサ１６〜１９の信号は走行路検出部３０に入力され、検出したマークの数をカウントすると共に、磁気センサ１６〜１９の車体幅方向でのマークの検出位置により、目標走行路に対する各ユニットの位置と向きとの誤差を検出する。これらの誤差は前輪ユニット４と後輪ユニット５とに対して共通の値としてもよく、あるいは前方の磁気センサ１６で磁気マークを検出した位置と、後方の磁気センサ１７で磁気マークを検出した位置を用いて、前輪ユニットの誤差と、後輪ユニットの誤差とを別々に求めてもよい。
【００１７】
ステアリング検出部３２は、ステアリングセンサ２５，２６からのステアリング角を記憶し、必要であればこれらのステアリング角に対する信号処理を施す。速度検出部３４はエンコーダ２１〜２４からの信号により、各駆動輪の回転数を検出し、これらの平均値等から無人搬送車の速度を検出する。スリップ検出部３６は、ステアリングセンサ２５，２６からのステアリング角と、エンコーダ２１〜２４からの各駆動輪の回転数とを用いて、スリップの有無を検出する。スリップは、左右の駆動輪の一方がスリップしている場合と、双方がスリップしている場合の双方を検出し、４つの駆動輪のいずれかが許容範囲を越えてスリップしているとスリップがあるものとする。
【００１８】
現在位置認識部３８は、走行路検出部３０で求めたマークの番号並びに目標走行路からの誤差と、速度検出部３４で求めた速度、ステアリングセンサ２５，２６で求めたステアリング角により、無人搬送車の現在位置を求める。この現在位置は、無人搬送車の車体中心位置でもよいが、好ましくは前輪ユニットと後輪ユニットのそれぞれの位置を求める。４０は目標走行路等を記載したマップである。４２は通信部で、地上コントローラ４４などと通信して搬送指令を受信すると共に、搬送結果を報告する。また無人搬送車がスリップした、あるいは走行路から逸脱して目標走行路を発見不能であるなどの場合、その旨を地上コントローラ４４に報告して停止する。この場合、地上コントローラ４４からの指示により、マニュアル操縦で無人搬送車を位置が既知の点まで移動させ復旧する。モータ制御部４６は、搬送指令で定まる走行先と現在位置とに基づいて、目標走行路からの誤差を解消しながら所定の速度で走行するように、走行モータ６〜９を制御し速度制御とステアリング制御とを行う。
【００１９】
図３にスリップ検出のアルゴリズムを示すと、前輪ユニットのスリップ検出サブルーチンで、左右の前輪の一方がスリップしていることを検出し、後輪ユニットのスリップ検出サブルーチンも同様にして左右の後輪のいずれかがスリップしていることを検出する。過大回転数の検出サブルーチンでは、４つの駆動輪のいずれかが所定値以上の回転数で動作していることを検出して、スリップを検出する。これらによって左右の駆動輪の一方がスリップしている、左右の駆動輪が共にスリップしているいずれの場合も検出できる。そしてスリップを検出すると無人搬送車を停止させ、上位コントローラへ報告して復旧を待つ。
【００２０】
図４に前輪ユニットのスリップ検出アルゴリズムを示す。スリップがない場合、左右の駆動輪の回転数の差、言い換えると左右の駆動輪の速度差は、ステアリング角の時間当たりの変化に比例するはずである。また左右の駆動輪の速度差を積算したものは、現在のステアリング角自体に比例するはずである。これに対してスリップが発生すると、左右の駆動輪の回転数の差は、ステアリング角の変化に対応しなくなる。またスリップが続くと、左右の駆動輪の速度差の積算値は、現在のステアリング角から大きく外れるようになる。
【００２１】
例えば直進走行を目標としている場合、左右の駆動輪の回転数がアンバランスで、これに対応してステアリング角が変化している場合、スリップは存在せず、無人搬送車は何らかの原因により蛇行している。ここで左右の駆動輪の回転数がアンバランスで、しかもステアリング角がこれに見合って変化しない場合、何らかの原因によりスリップが発生し、原則として回転数の多い側の車輪がスリップしている。また無人搬送車をカーブ走行させている場合、左右の駆動輪の回転数の差から推定されるステアリング角の変化と、実際のステアリング角の変化とが不一致であれば、スリップが存在する。
【００２２】
左右の駆動輪の回転数の差とステアリング角の比較では、例えば回転数の差を積算し、これをステアリング角に変換して、センサで実測したステアリング角と比較してもよい。あるいは回転数の差をステアリング角の時間変化に換算して、実際のステアリング角の変化率と比較してもよい。これらの逆に、ステアリング角を回転数の差の積算値に変換し、もしくはステアリング角の変化率を回転数の差の瞬時値に変換して、比較してもよい。
【００２３】
駆動輪の回転数から求めたステアリング角やその変化率と実際のステアリング角やその変化率との間の誤差が所定の範囲内であれば、スリップがないものとし、所定範囲を超えるとスリップがあるものとする。ここでの所定の範囲は例えば定数としても、あるいは無人搬送車の速度や直進中かカーブ走行中かによって変化する値としてもよい。後輪ユニットに対しても、前輪ユニットの場合と全く同様に、スリップを検出する。
【００２４】
図５に、過大回転数の検出アルゴリズムを示す。スリップが無い場合、各駆動輪の回転数は速度指令に対応した値のはずである。これに対してスリップが発生すると、一般に回転数は著しく大きくなり、速度指令から推定される値とは対応しなくなる。そこで前後左右４つの駆動輪の回転数を監視し、これらが許容回転数以下かどうかをチェックし、いずれかの駆動輪が許容回転数以上で回転している場合、スリップがあるものとする。ここでの許容回転数は例えば定数としてもよく、あるいは走行モータへの制御入力から推定される回転数に所定の倍率ｎ（＞１）を乗算したものでもよい。
【００２５】
図６に、モータ制御部４６の構成を示す。前輪誤差制御部５０は、目標走行路に対する前輪ユニットの位置の誤差やステアリング角の誤差を解消するように、制御信号ｅ1を出力する。前輪ステアリング部５１は、前輪ユニットが目標走行路上に存在すると仮定して、目的地まで到達するように、ステアリング信号Ｓ1を生成する。後輪誤差制御部５２は前輪誤差制御部５０と同様に、後輪ユニットの目標走行路からの逸脱やステアリング角の誤差を解消するように制御信号ｅ2を発生する。後輪ステアリング部５３は、後輪ユニットが目標走行路上に存在するものと仮定して、目的地へ到達するためのステアリング信号Ｓ2を発生する。速度指令生成部５４は、マップなどに記載された所定の速度で無人搬送車が走行するように速度指令を発生し、この指令は前後左右の４輪に対し共通である。
【００２６】
加算器５６は制御信号ｅ1とステアリング信号Ｓ1を加算し、加算器５７は制御信号ｅ2とステアリング信号Ｓ2を加算する。加算器６０は速度指令に加算器５６の出力を加算して走行モータ６を制御し、減算器６１は速度指令から加算器５６の出力を減算して、走行モータ７を制御する。同様に加算器６２は走行指令に、加算器５７の出力を加算して走行モータ８を制御し、減算器６３は速度指令から加算器５７の出力を減算して走行モータ９を制御する。加算器６０と減算器６１などを使い分けることにより、各駆動輪ユニットは所定の速度でしかも所定のステアリング角で動作する。
【００２７】
図６の制御では、無人搬送車の車体中心を目標走行路に沿って移動させるように制御しているのではなく、前輪ユニットと後輪ユニットとをそれぞれ目標走行路に沿って走行させるように制御している。即ち前輪ユニットの位置や向きが目標走行路から逸脱していることに対して、前輪誤差制御部５０で制御量ｅ1を発生させ、マップなどから求めた必要なステアリング角の変化に対応して、ステアリング信号Ｓ1を前輪ステアリング部５１で発生させて、加算している。この結果前輪ユニットは、目標走行路からの逸脱を補正するためのステアリングと、目標走行路のカーブに応じたステアリングとを施される。また所定の速度で走行するように、速度指令生成部５４の信号が用いられる。なお後輪ユニットも同様に、目標走行路からの逸脱を後輪誤差制御部５２で補正し、必要なステアリング制御と速度制御とを行う。
【００２８】
これらによって、無人搬送車２は目標走行路に沿って小さな振れで、かつステアリング角の変化をなるべく小さくしながら走行する。図７(A)は図６の制御系を用いた際の走行軌跡を模式的に示し、(B)は無人搬送車の車体中心Ｏが目標走行路に沿って移動するように制御した際の軌跡を模式的に示す。また図７の鎖線は目標走行路を模式的に表す。
【００２９】
実施例の(A)の場合、無人搬送車２が目標走行路から逸脱すると、前輪ユニット４及び後輪ユニット５がそれぞれの逸脱量を解消するようにステアリングされ、この結果、無人搬送車の車体は目標走行路から外れるように振られることなく、小さなステアリング角の変化で目標走行路に復帰できる。
【００３０】
これに対して(B)の場合、車体中心Ｏを目標走行路に戻すように制御が働くので、前輪ユニット４と後輪ユニット５でのステアリング角の変化は逆向きで、これに伴い無人搬送車２の車体後方が目標走行路から外へ振られ、またステアリング角の変化も大きくなる。従って周囲との干渉範囲が増し、走行モータ等の負担も増す。
【００３１】
実施例では、無人搬送車がスリップし目標走行路から逸脱したことを検出すると、無人搬送車を停止させる。なおスリップが発生している場合でも、次に磁気マークを検出することにより、目標走行路へ復帰できる程度の場合は、停止させる必要はない。これによって磁気マークを間隔を開けて設けても、無人搬送車が暴走することを防止できる。また無人搬送車の前輪ユニットと後輪ユニットを、それぞれ目標走行路に沿って走行させるように制御するので、無人搬送車の車体中心が目標走行路に沿って走行するように制御する場合に比べ、制御量を小さくでき、車体の振れも小さくできる。このため磁気マークを間隔を開けて配置しても、目標走行路から無人搬送車の車体がはみ出す範囲は狭くなり、安全に無人搬送車を走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例の無人搬送車の底面図
【図２】実施例の無人搬送車の制御系を示すブロック図
【図３】実施例でのスリップ検出アルゴリズムを示すフローチャート
【図４】実施例での前輪ユニットのスリップ検出アルゴリズムを示すフローチャート
【図５】実施例で、駆動輪の回転数が過大であることによるスリップ検出アルゴリズムを示すフローチャート
【図６】実施例での走行制御を示すブロック図
【図７】実施例と従来例での、目標走行路からの逸脱に対するステアリングを模式的に示す図で、(A)は実施例で、前輪ユニットの誤差と後輪ユニットの誤差を各々解消するようにステアリングする際の運動を示し、(B)は従来例で、車体中心を目標走行路へ移動させるために、前輪ユニットと後輪ユニットとを反対称にステアリングする際の運動を示す。
【符号の説明】
【００３３】
２          無人搬送車
３          車体
４          前輪ユニット
５          後輪ユニット
６〜９      走行モータ
１０〜１３  駆動輪
１４，１５  回転軸受け
１６〜１９  磁気センサ
２０        磁気マーク
２１〜２４  エンコーダ
２５，２６  ステアリングセンサ
２８，２９  磁気センサ
３０        走行路検出部
３２        ステアリング検出部
３４        速度検出部
３６        スリップ検出部
３８        現在位置認識部
４０        マップ
４２        通信部
４４        地上コントローラ
４６        モータ制御部
５０        前輪誤差制御部
５１        前輪ステアリング部
５２        後輪誤差制御部
５３        後輪ステアリング部
５４        速度指令生成部
５６，５７  加算器
６０，６２  加算器
６１，６３  減算器
Ｏ          車体中心
【図１】
2008052324.tif 000003
【図２】
2008052324.tif 000004
【図３】
2008052324.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2008052324.tif 000008
【図７】
2008052324.tif 000009