(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の前部及び後部にそれぞれ誘導線との距離を誘導偏差ε1，ε2として検出する誘導センサを有すると共に車体前後にそれぞれ操舵輪を備えた全方位走行無人搬送車に対し、前提条件として前記車体前部の前記誘導線センサから前方に距離Ｌだけ離れた目標点Ｐ1'を設定し、前記距離Ｌ及び前記誘導センサにより検出された前記誘導偏差ε1，ε2に基づいて、進行方向に対して前側の前記操舵輪の操舵角ψ1及び進行方向に対して後側の前記操舵輪の操舵角ψ2を計算により求めることにより、全方位走行無人搬送車を誘導走行させる制御において、
前記誘導偏差ε1，ε2について｜ε1−ε2｜≦Δεが成り立つときには、下式に従って前記操舵角ψ1，ψ2を求め（但し、ε＝ε1）、また、
ψ1＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ＋εＴ／２｝］
ψ2＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ−εＴ／２｝］
前記誘導偏差ε1，ε2について｜ε1−ε2｜＞Δεが成り立つときには、下式の通り右辺の分子項及び分母項にセンターオフセット量γ＝Ｆ（ε1−ε2）／ε1  を加えて前記操舵角ψ1，ψ2を補正することにより、
ψ1＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ＋γ）／[（Ｈ／２＋δ＋γ）Ｌ＋εＴ／２｝］
ψ2＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ＋γ）／[（Ｈ／２＋δ＋γ）Ｌ−εＴ／２｝］
直進時の直進性及び収束性の向上を図っていることを特徴とする全方位走行無人搬送車の誘導走行方法。
但し、Ｈはホィールベース、Ｔはトレッド、δは進行方向に対して前側の前記操舵輪から前記車体前部の前記誘導センサまでの前後方向距離であるセンサ取付長、Δεは所定値、Ｆは定数であり、最大値はＨ／２である。
【請求項２】
車体の前部及び後部にそれぞれ誘導線との距離を誘導偏差ε1，ε2として検出する誘導センサを有すると共に車体前後にそれぞれ操舵輪を備えた全方位走行無人搬送車に対し、前提条件として前記車体前部の前記誘導線センサから前方に距離Ｌだけ離れた目標点Ｐ1'を設定し、前記距離Ｌ及び前記誘導センサにより検出された前記誘導偏差ε1，ε2に基づいて、進行方向に対して前側の前記操舵輪の操舵角ψ1及び進行方向に対して後側の前記操舵輪の操舵角ψ2を計算により求めることにより、全方位走行無人搬送車を誘導走行させる制御において、
前記誘導偏差ε1，ε2について｜ε1−ε2｜≦Δεが成り立つときには、下式に従って前記操舵角ψ1，ψ2を求め（但し、ε＝ε1）、また、
ψ1＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ＋εＴ／２｝］
ψ2＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ−εＴ／２｝］
前記誘導偏差ε1，ε2について｜ε1−ε2｜＞Δεが成り立つときには、下式の通り右辺の分母項にＦ'（ε1−ε2）を加えて前記操舵角ψ1，ψ2を補正することにより、
ψ1＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ＋Ｆ'（ε1−ε2）＋εＴ／２｝］
ψ2＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ＋Ｆ'（ε1−ε2）−εＴ／２｝］
直進時の直進性及び収束性の向上を図っていることを特徴とする全方位走行無人搬送車の誘導走行方法。
但し、Ｈはホィールベース、Ｔはトレッド、δは進行方向に対して前側の前記操舵輪から前記車体前部の前記誘導センサまでの前後方向距離であるセンサ取付長、Δεは所定値、Ｆ'は定数であり、最大値はＨ／２である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全方位走行無人搬送車の誘導走行方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
全方位走行無人搬送車（以下、単に無人搬送車という）は、図３に示すように、前後に駆動輪１１，１２及びフリーキャスター３１，３２を備えると共に誘導センサ２１，２２，２３，２４を４方向に備え、誘導線に沿って全方位に走行できるようにしたものである。
ここで、無人搬送車は誘導線に対して、進行方向の誘導センサ２１の入力値から２つの駆動輪１１，１２の操舵角ψ1，ψ2及び走行速度Ｖ1，Ｖ2を算出している。
【０００３】
先ず、誘導センサ２１の入力値から（１）式より旋回半径Ｒを求める。
Ｒ＝（Ｈ／２＋δ）Ｌ／ε    …（１）
ここで、旋回半径Ｒは旋回中心点Ｏから無人搬送車の旋回センター点ＰOまでの距離、Ｈは駆動輪１１の操舵中心点Ｐfと駆動輪１２の操舵中心点Ｐrと間の前後方向距離であるホィールベース、Ｌは誘導センサ２１と目標点Ｐ1’までの前後方向距離、δは駆動輪１１と誘導センサ２１までの前後方向距離であるセンサ取付長である。
また、εは進行方向を示す誘導偏差であり、誘導センサ２１の誘導センサ中心点Ｐ1からの誘導線までの距離として入力される。
【０００４】
次に、求めた旋回半径Ｒから、（２）式より、各駆動輪１１，１２の操舵角ψ1，ψ2及び走行速度Ｖ1，Ｖ2を算出する。
ψ1＝arctan（Ｐ／（Ｒ＋Ｔ／２））  …（２）
ψ2＝arctan（Ｐ／（Ｒ−Ｔ／２））  …（３）
Ｖ1＝Ｖ｛Ｐ2＋（Ｒ＋Ｔ／２）2｝1/2／Ｒ  …（４）
Ｖ2＝Ｖ｛Ｐ2＋（Ｒ−Ｔ／２）2｝1/2／Ｒ  …（５）
但し、Ｐ＝Ｈ／２＋δである。
また、Ｔは駆動輪１１とフリーキャスター３１との左右方向距離（駆動輪１２とフリーキャスター３２との左右方向距離）を示すトレッドである。
【０００５】
これらの操舵角ψ1，ψ2及び走行速度Ｖ1，Ｖ2を指令値としておのおの独立にモータを制御することで誘導走行を行っている。
即ち、図４に制御ブロック図を示すように、各駆動輪１１，１２について、誘導制御部４０から操舵角指令値ψ1*，ψ2*及び走行速度指令値Ｖ1*，Ｖ2*を駆動輪制御部５１，５２へ与え、更に、駆動輪制御部５１，５２から制御量θ1，θ2及びｖ1，ｖ2をステアリングモータ６１，６２及びドライブモータ７１，７２へ与え、操舵角ψ1，ψ2及び走行速度Ｖ1，Ｖ2となるようにフィードバック制御を行い、無人搬送車８０を誘導偏差εで示す方向へ速度Ｖで走行させるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
全方位走行無人搬送車において、誘導走行で旋回性能を向上させるために、図３における目標点Ｐ1’を手前に設定すると、つまり、距離Ｌを小さくすると、（１）式より旋回半径が小さくなり、図５に示すように、直進性が損なわれ、蛇行の原因になる。
一方、目標点Ｐ1’を奥に設定すると、つまり、距離Ｌを大きくすると、（１）式より旋回半径が大きくなり、図６に示すように、曲率の小さいカーブ区間でコースアウトする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る全方位走行無人搬送車の誘導走行方法は、車体の前部及び後部にそれぞれ誘導線との距離を誘導偏差ε1，ε2として検出する誘導センサを有すると共に車体前後にそれぞれ操舵輪を備えた全方位走行無人搬送車に対し、前提条件として前記車体前部の前記誘導線センサから前方に距離Ｌだけ離れた目標点Ｐ1'を設定し、前記距離Ｌ及び前記誘導センサにより検出された前記誘導偏差ε1，ε2に基づいて、進行方向に対して前側の前記操舵輪の操舵角ψ1及び進行方向に対して後側の前記操舵輪の操舵角ψ2を計算により求めることにより、全方位走行無人搬送車を誘導走行させる制御において、
前記誘導偏差ε1，ε2について｜ε1−ε2｜≦Δεが成り立つときには、下式に従って前記操舵角ψ1，ψ2を求め（但し、ε＝ε1）、また、
ψ1＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ＋εＴ／２｝］
ψ2＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ−εＴ／２｝］
前記誘導偏差ε1，ε2について｜ε1−ε2｜＞Δεが成り立つときには、下式の通り右辺の分子項及び分母項にセンターオフセット量γ＝Ｆ（ε1−ε2）／ε1  を加えて前記操舵角ψ1，ψ2を補正することにより、
ψ1＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ＋γ）／[（Ｈ／２＋δ＋γ）Ｌ＋εＴ／２｝］
ψ2＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ＋γ）／[（Ｈ／２＋δ＋γ）Ｌ−εＴ／２｝］
直進時の直進性及び収束性の向上を図っていることを特徴とする。
但し、Ｈはホィールベース、Ｔはトレッド、δは進行方向に対して前側の前記操舵輪から前記車体前部の前記誘導センサまでの前後方向距離であるセンサ取付長、Δεは所定値、Ｆは定数であり、最大値はＨ／２である。
【０００８】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る全方位走行無人搬送車の誘導走行方法は、車体の前部及び後部にそれぞれ誘導線との距離を誘導偏差ε1，ε2として検出する誘導センサを有すると共に車体前後にそれぞれ操舵輪を備えた全方位走行無人搬送車に対し、前提条件として前記車体前部の前記誘導線センサから前方に距離Ｌだけ離れた目標点Ｐ1'を設定し、前記距離Ｌ及び前記誘導センサにより検出された前記誘導偏差ε1，ε2に基づいて、進行方向に対して前側の前記操舵輪の操舵角ψ1及び進行方向に対して後側の前記操舵輪の操舵角ψ2を計算により求めることにより、全方位走行無人搬送車を誘導走行させる制御において、
前記誘導偏差ε1，ε2について｜ε1−ε2｜≦Δεが成り立つときには、下式に従って前記操舵角ψ1，ψ2を求め（但し、ε＝ε1）、また、
ψ1＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ＋εＴ／２｝］
ψ2＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ−εＴ／２｝］
前記誘導偏差ε1，ε2について｜ε1−ε2｜＞Δεが成り立つときには、下式の通り右辺の分母項にＦ'（ε1−ε2）を加えて前記操舵角ψ1，ψ2を補正することにより、
ψ1＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ＋Ｆ'（ε1−ε2）＋εＴ／２｝］
ψ2＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ＋Ｆ'（ε1−ε2）−εＴ／２｝］
直進時の直進性及び収束性の向上を図っていることを特徴とする。
但し、Ｈはホィールベース、Ｔはトレッド、δは進行方向に対して前側の前記操舵輪から前記車体前部の前記誘導センサまでの前後方向距離であるセンサ取付長、Δεは所定値、Ｆ'は定数であり、最大値はＨ／２である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
本実施例は、前提条件として、旋回性能を向上させるために、目標点Ｐ1'を手前に設定する。但し、このままでは前述した従来技術に示す問題が発生するので、進行方向の誘導偏差から旋回半径Ｒを求める際、前後の誘導偏差の偏差量ε1，ε2で定まるセンターオフセット量γにより旋回センター点Ｐ0をずらすことで、直進時の直進性及び収束性の向上を図るものである。偏差量ε1は、車体の前部に取り付けられた誘導センサ２１により検出された値であり、誘導センサ２１の誘導センサ中心点Ｐ1からの誘導線までの距離である。偏差量ε2は、車体の後部に取り付けられた誘導センサ２２により検出された値であり、誘導センサ２２の誘導センサ中心点からの誘導線までの距離である。
【００１０】
先ず、前後の誘導偏差ε1，ε2に対して、（６）式が成り立つ場合は（１）式より求めた旋回半径とする。
｜ε1−ε2｜≦Δε    …（６）
｜ε1−ε2｜＞Δε    …（７）
但し、Δεは偏差の不感帯領域として定められる所定値である。
つまり、（６）が成り立つときには、（１）式より求められる旋回半径Ｒを（２）（３）式に代入することにより、下式に従って操舵角ψ1，ψ2を求める（但し、ε＝ε1）。
ψ1＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ＋εＴ／２｝］
ψ2＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ−εＴ／２｝］
一方、（７）式が成り立つ場合は、（８）式に示すように、（１）式の分子項のカッコ内の式にセンターオフセット量γを加算することで旋回半径Ｒを求める。
Ｒ＝（Ｈ／２＋δ＋γ）Ｌ／ε    …（８）
但し、εは進行方向を示す誘導偏差ε1である。
【００１１】
センターオフセット量γは、図１に示すように、旋回センター点Ｐ0をずらす量であり、（９）式で求められる。
γ＝Ｆ（ε1−ε2）／ε1    …（９）
但し、Ｆは定数であり、最大値はＨ／２である。
また、求めた旋回半径Ｒと、（２）〜（５）式の中のＰをＰ＝Ｈ／２＋δ＋γとして操舵角及び走行速度を求める。操舵角ψ1は車体の進行方向に対して前側に配置された操舵輪１１に対するものであり、また、操舵角ψ2は車体の進行方向に対して後側に配置された操舵輪１２に対するものであり、次の通りに求める。
ψ1＝ｔａｎ-1｛（Ｈ／２＋δ＋γ）／（Ｒ＋Ｔ／２）｝  …（２）'
ψ2＝ｔａｎ-1｛（Ｈ／２＋δ＋γ）／（Ｒ−Ｔ／２）｝  …（３）'
つまり、（７）式が成り立つ場合は、（８）（９）式より求められる旋回半径Ｒを（２）'（３）'式に代入することにより、下式の通り右辺の分子項及び分母項にセンターオフセット量γを加えて操舵角ψ1，ψ2を補正する（但し、ε＝ε1）。
ψ1＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ＋γ）／[（Ｈ／２＋δ＋γ）Ｌ＋εＴ／２｝］
ψ2＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ＋γ）／[（Ｈ／２＋δ＋γ）Ｌ−εＴ／２｝］
【００１２】
このように説明したように本実施例では、（１）式の分子項のカッコ内の式にセンターオフセット量γを加算することで、（８）式に示すように旋回半径Ｒを求め、この旋回半径Ｒに基づくと共に（２）〜（５）式の中のＰをＰ＝Ｈ／２＋δ＋γとして操舵角及び走行速度を求めるものである。
ここで、進行方向の誘導センサ２１の誘導偏差ε1が同じ量で、進行方向と反対の誘導センサ２２の誘導偏差ε2の大きさが異なる場合の旋回センター点Ｐ0及び２つの駆動輪１１，１２の操舵角ψ1，ψ2の関係を図１に示す。
図１に示すように、センターオフセット量γで旋回センター点Ｐ0をずらすことにより、センターオフセット量γで旋回中心点がＯからＯ’へ移動するため、操舵角ψ1，ψ2は小さくなり、直進性及び収束性が向上する。
【００１３】
〔実施例２〕
本実施例は、前提条件として、旋回性能を向上させるために、目標点Ｐ1'を手前に設定する。但し、このままでは、前述した従来技術に示す問題が発生するので、進行方向の誘導偏差から旋回半径を求める（１）式に対して、前後の誘導センサの入力値の状態からΔＲを求め、（１）式に補正値としてΔＲを加えて旋回半径Ｒを求めることで、直進時の直進性及び収束性の向上を図るものである。
先ず、前後の誘導偏差ε1，ε2に対して、（１０）式が成リ立つ場合は（１）式より求めた旋回半径とする。
｜ε1−ε2｜≦Δε    …（１０）
｜ε1−ε2｜＞Δε    …（１１）
但し、Δεは偏差の不感帯領域として定められる所定値である。
【００１４】
一方、（１１）式が成り立つ場合の旋回半径は、（１）式の右辺にΔＲを加えた値とする。即ち、（１２）式より旋回半径Ｒを求める。
Ｒ＝（Ｈ／２＋δ）Ｌ／ε＋ΔＲ    …（１２）
但し、εは進行方向を示す誘導偏差ε1である。
ΔＲ＝Ｆ'（ε1−ε2）／ε1    …（１３）
但し、Ｆ'は定数であり、最大値はＨ／２である。
また、求めたＲから、（２）〜（５）式より操舵角及び走行速度を求める。
つまり、誘導偏差ε1，ε2について（１０）式が成り立つときには、（１）式より求められる旋回半径Ｒを（２）（３）式に代入することにより、下式に従って操舵角ψ1，ψ2を求める（但し、ε＝ε1）。
ψ1＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ＋εＴ／２｝］
ψ2＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ−εＴ／２｝］
また、誘導偏差ε1，ε2について（１１）式が成り立つときには、（１２）（１３）式より求められる旋回半径Ｒを（２）（３）式に代入することにより、下式の通り右辺の分母項にＦ'（ε1−ε2）を加えて操舵角ψ1，ψ2を補正するのである。
ψ1＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ＋Ｆ'（ε1−ε2）＋εＴ／２｝］
ψ2＝ｔａｎ-1［ε（Ｈ／２＋δ）／[（Ｈ／２＋δ）Ｌ＋Ｆ'（ε1−ε2）−εＴ／２｝］
【００１５】
ここで、進行方向の誘導センサ２１の誘導偏差ε1が同じ量で、進行方向と反対の誘導センサ２２の誘導偏差ε2の大きさが異なる場合の旋回半径Ｒ1，Ｒ2及び２つの駆動輪１１，１２の操舵角ψ1，ψ2の関係を図２に示す。
図２に示すように、２つの旋回半径はＲ1＞Ｒ2の関係となるため、旋回半径Ｒ1の場合の操舵角ψ2は、旋回半径Ｒ2の場合の操舵角ψ2よりも小さくなり、直進性及び収束性の向上が向上する。
【００１６】
このように説明したように、前後の誘導偏差ε1，ε2に対して、実施例１では、センターオフセット量γで旋回センター点Ｐ0及び旋回中心点Ｏ（→Ｏ’）をずらすのに対し、実施例２では、旋回半径を補正するものであり、何れの方式にしても、直進性及び収束性の向上が向上するものである。
【００１７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、旋回半径を補正し、或いは、旋回中心点をオフセットすることにより、旋回性能を向上させるとともに、直進時の直進性及び収束性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】前後の誘導偏差と旋回センターオフセット量の関係を示す説明図である。
【図２】前後の誘導偏差と旋回半径を示す説明図である。
【図３】全方位走行無人搬送車の誘導走行の説明図である。
【図４】制御ブロック図である。
【図５】旋回半径が小さい場合の説明図である。
【図６】旋回半径が大きい場合の説明図である。
【符号の説明】
１１，１２  駆動輪
２１，２２，２３，２４  誘導センサ
３１，３２  フリーキャスター
４０  誘導制御部
５１，５２  駆動輪制御部
６１，６２  ステアリングモータ
７１，７２  ドライブモータ
８０  無人搬送車
【図１】
0004089344.tif 000002
【図２】
0004089344.tif 000003
【図３】
0004089344.tif 000004
【図４】
0004089344.tif 000005
【図５】
0004089344.tif 000006
【図６】
0004089344.tif 000007