JPH0437736Y2

JPH0437736Y2 -

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Publication number: JPH0437736Y2
Application number: JP1986193398U
Authority: JP
Priority date: 1986-12-16
Filing date: 1986-12-16
Publication date: 1992-09-04
Also published as: JPS6397482U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」この考案は無人車等の移動ロボツトに係り、特
に移動ロボツトが備える記憶手段に格納されるデ
ータの変更に伴う作業をICカードを用いて容易、
かつ確実にしたことを特徴とする移動ロボツトに
関する。

「従来の技術」現在自立走行型ロボツトの研究が盛んに行なわ
れている。この種の移動ロボツトは、走行部に車
輪、クローラ、歩足等をもつており、記憶手段を
備えた制御部からの命令によつて走行するように
なつている。

第７図は走行部に車輪を有する従来の移動ロボ
ツト１の構成をを示すブロツク図である。この図
において２は記憶手段等を備えた制御部、３は車
輪駆動部、４ａ，４ｂは左右の車輪５ａ，５ｂを
駆動するモータであり、車輪駆動部３とモータ４
ａ，４ｂと車輪５ａ，５ｂとにより走行部６が形
成されている。

このような構成において、目的地が与えられる
と、制御部２は記憶手段に記憶されている情報を
もとに、目的地までの走行経路を探索し、その結
果か走行指令（以下コマンドと称する）を作成し
て車輪駆動部３へ該コマンドを供給する。車輪駆
動部３はこのコマンドを解釈して、車輪５ａ，５
ｂを駆動する。

第６図は、従来のコマンドの一例（GOコマン
ド）を示すものである。たとえば、制御部２か車
輪駆動部３へ（60.100.10.30）なるコマンドが与
えられると（同図ａ）、車輪駆動部３はこのコマ
ンドを解釈して、図示するように移動ロボツト１
を走行させる。すなわち、移動ロボツト１はＸ軸
上に移動して、Ｘ＝60cmの地点でカーブをきりは
じめ、Ｘ＝100cm、Ｙ＝10cmの地点をＸ軸と30°の
角をなす方向に通過して、以後再び直進する。従
つて、新たな直進を新座標軸X₁とすると、新座
標軸X1と旧座標軸Ｘとがなす角は30°となる。

またGO（100.50.80.135）なるコマンドが与えら
れると（同図ｂ）、移動ロボツト１はＸ軸上を直
進して、Ｘ＝100cmの地点まで進んで急カーブを
きりはじめ、Ｘ＝50cmの地点まで進んでＸ＝50
cm、Ｙ＝80cmの地点をＸ軸と135°の角度をなして
通過する。

このようにして、車輪駆動部３は、制御部２か
らの指令を解釈して車輪５ａ，５ｂを駆動する。
この場合、車輪駆動部３は局所座標のみを考えて
車輪５ａ，５ｂを制御すればよい。また、制御部
２は内蔵されたROMチツプに記憶された地図デ
ータをもとに世界座標を管理するとともに、同様
に記憶された走行条件データをもとに、移動ロボ
ツト１が目的地へ到達できるように経路探索、コ
マンド作成を行う。

「考案が解決しようとする問題点」ところで、上述した従来の移動ロボツトには次
にのべるような問題点が存在した。

すなわち、ROMチツプに記憶するデータは地
上においてROMライタによりあらかじめ書き込
む。そして、データが書き込まれたROMチツプ
を移動ロボツト側の上記制御部２が具備する制御
基板上に配置されたソケツトに装着する。この
ROMチツプに書き込まれたデータは移動ロボツ
トの地図データ、速度等の走行条件の変更の毎に
変える必要がある。更に、ROMチツプには複数
の足が設けられており、ソケツトにROMチツプ
を装着する場合に、これら複数の足を同時にソケ
ツトに挿入する必要があり、挿入時足が折れたり
曲がつたりする場合が多々あり取り扱いに注意を
払う必要がある。ま、ROMチツプを基板に装着
する場合、あるいはROMチツプを取り替える場
合は基板自体を上記制御部２より取り出す必要が
あり、ROMチツプの交換に手間がかかる。

この考案は上述した事情に鑑みてなされたもの
で、本考案の目的は移動ロボツトが内蔵するメモ
リに記憶されたデータを変更する場合、あるいは
データを書き込む場合の作業を容易にし、かつ確
実に行うことのできる移動ロボツトを提供するこ
とを目的としている。

「問題点を解決するための手段」この考案は、目的地までの走行経路を示すコマ
ンドに従つて走行する走行手段と、作業を行うマ
ニプレータと、前記マニプレータの動作を指示す
る教示データ、および前記走行経路を含む全経路
の地理情報を示す地図データを記憶する記憶手段
と、前記教示データに基づいて前記マニプレータ
の動作を制御する制御手段とを有する移動ロボツ
トにおいて、走行中の走行位置を検出する検出手
段と、前記検出手段により検出された走行位置と
前記地図データとに基づき、前記走行経路からの
逸脱を回避するよう前記走行手段の走行を制御す
る走行制御手段と、前記マニプレータに教示動作
が行われると、これに対応した教示データを前記
記憶手段に記憶させる教示データ格納手段と、
ICカードの挿入部と、前記挿入部に挿入された
ICカードと前記記憶手段との間で前記教示デー
タおよび前記地図データの読み出しおよび書き込
みを行うデータ読出書込手段とを具備することを
特徴とする移動ロボツトにより上記問題点を解決
する。

「作用」この考案によれば、移動体が内蔵するメモリに
格納されたデータを、ICカードに格納されたデ
ータに変更し、あるいは上記メモリに格納された
データをICカードへうつすことが容易にできる
ので、移動ロボツトが内蔵するメモリに格納され
るデータの変更作業が容易であるとともに、確実
に行うことができる。また、上記移動体が具備し
たメモリに格納されたデータは上記ICカードに
容易にうつすことができるため、該ICカードを
他の移動体に用いることにより、上記データを該
他の移動体が内蔵するメモリに容易、かつ確実に
複写する事ができる。また、検出手段により、走
行中における移動ロボツトの走行位置が検出され
る。そして、この走行位置と記憶手段に記憶され
た地図データとに基づき、移動ロボツトが走行経
路から逸脱しないよう走行制御がなされる。

「実施例」以下、図面を参照し、この考案の実施例を説明
する。

第１図はこの考案の一実施例に係る移動ロボツ
トを示す斜視図、第２図は上記移動ロボツトの制
御回路の構成を示すブロツク図である。

第１図において、１１１は移動ロボツト本体、
１１２は駆動輪、１１３，１１４は遊輪である。
１１１ａは移動体本体１１１の上平面、１１５は
上平面１１１ａの中央後方寄りに取り付けられて
いるマニプレータである。該マニプレータ１１５
の先端にはＡ−Ｂ方向に開閉する握持部１１６が
構成されている。１１７は送信部と受信部とが一
体となつた超音波センサであり、移動体本体１１
１の側面に埋設されている。１１８は移動体本体
１１１の全面部やや上方位置に取り付けられてい
る、移動ロボツトを操作する場合等に用いられる
ことのあるキースイツチパネルである。このキー
スイツチは移動体１１１の走行開始信号を入力す
る場合とか、カードに記憶されたデータの読みだ
し、あるいはカードへのデータ書き込み等をおこ
なう場合に必要に応じて使用される。１１９は
ICカード挿入口である。

次に第２図において２０８は地上側に配置され
た中央局であり、該中央局からはコマンドデータ
が無線により移動体の側に送出される。２０９は
カードデータ読み取り、書き込み部であり、IC
カードの挿入孔１１９、カード挿入ソケツト等を
具備している。

２１０は制御部、２１０Ｍはメモリである。こ
のメモリ２１０Ｍには地図データが格納される記
憶エリア、マニプレータを用いた教示作業により
マニプレータ側より送られてくる教示データ、上
記中央局２０８より送信されるコマンドデータ、
その他必要なデータを格納するための記憶エリア
が設定されている。

制御部２１０は、カード挿入孔１１９に挿入さ
れたICカードより、教示データ、地図データ等
を読み出し、各々のデータの種別を判断して一旦
メモリ２１０Ｍの所定領域に格納する。そして、
教示データはマニプレータ１１５に対して出力さ
れる。また、制御部２１０は、マニプレータ１１
５に表示動作が行われると、これに対応した教示
データをメモリ２１０Ｍの所定領域に格納する。
一方、制御部２１０は、メモリ２１０Ｍに格納さ
れている教示データ、地図データ等を読み出し
て、カード挿入孔１１９に挿入されたICカード
に書き込みを行う。さらに、制御部２１０は、メ
モリ２１０Ｍに格納されている走行に関するコマ
ンドをコマンド変換部２１１に対して出力する。

コマンド変換部２１１は、制御部２１０からの
コマンドを受け、直列信号の形で送られてきたコ
マンドを並列データの形に変換して、コマンド解
釈部２１２に供給する。

ここで、上記コマンドは GO（x.y.v.θ.ptr.N）の形のものである。

ただしｘはｘ軸方向の走行距離（正：前進、負：後退）ｙはｙ軸方向の走行距離（正：左進、負：右進）ｖはx.y方向の合成速度 θは回転角度（正：反時計回り） ptrは情景ポインタＮはコマンド実行後に到達するノード番号であ
る。すなわちコマンドは、実行後に到達するノー
ドＮまでの走行距離x.y各成分毎に与えるととも
に、走行速度ｖ、次のノードに到達するまでの回
転角度θを情景ポインタptrやノード番号Ｎとと
もに与える。そして、一連のコマンドによつて与
えられる奇跡は、複数のノードを連結する折れ線
軌跡の形を取ることとなる。

ここでノードとは、停止点、分岐点、作業地点
等の走行状態変換点のことである。また情景ポイ
ンタptrとは、左右の壁までの距離や壁の変化点
（エツジ）等の情報群を指定するものであり、こ
れらの情報が後述する超音波センサ等から得られ
た情報と比較対比され、移動ロボツトの実際の位
置を修正するのに利用される。

コマンド解釈部２１２は、上述したように折れ
線軌跡の形で与えられたコマンドを解釈して、移
動ロボツトの走行パターンを作成するものであ
る。すなわち、コマンド解釈部２１２は、一連の
コマンドによつて与えられたx.y各成分毎の走行
距離、走行速度ｖ、回転角度θを実現するのに最
適な速度パターンや回転パターン（第４図参照）
を走行パターンとして実行し、ｘ軸成分の速度パ
ターン信号vx、ｙ軸成分の速度パターン信号vy、
回転パターン信号θを出力し、これらのパターン
信号し、これらのパターン信号をサーボ指令作成
部２１３に供給する。ここで、上記走行パターン
は走行装置（本実施例の場合は車輪）にもつとも
適したパターンとなるように、走行装置の種類に
よつて変化する。

サーボ指令作成部２１３は、コマンド解釈部２
１２から供給されたパターン信号vx，vy，θを
所定のサンプリング周期ごとに読み込み、これら
を後述するフイードバツク信号vxf，vyf、θfと突
き合わせて偏差信号Δvx，Δvy，Δθを演算し、
これらの信号をアナログ信号に変換したのちサー
ボ制御部２１４へ供給する。これによつて、サー
ボ制御部２１４は上記偏差信号が零になるよう
に、モータ４ａ，４ｂを駆動制御する。

モータ４ａ，４ｂの回転量は、該モータ４ａ，
４ｂの回転軸に連結され、たエンコーダ５ａ，５
ｂによつて電気パルスに変換され、軌道修正部２
１６に供給される。

軌道修正部２１６は、エンコーダ５ａ，５ｂか
ら送られてきたパルス信号をカウントして走行距
離を算出するとともに、このパルス信号から速度
のフイードバツク信号vxf，vyfを求める。ただ
し、本実施例では走行装置として車輪を使用して
いるので、ｘ軸方向のフイードバツク信号vxfの
みが得られる。

軌道修正部２１６は、また、左右のパルス信号
の左右から回転角をもとめ、これに修正を施して
回転角のフイードバツク信号θfを作成する。この
修正は、環境認識部２１７から送られてきたデー
タと、メモリ２１０Ｍに記憶され、情景ポインタ
ptrをキーとしてよみだされた地図データと比較
して行うものである。

以下、上記修正につき説明する。

まず、上記メモリ２１０Ｍには走行経路の左右
両側の壁間での距離情報を、ノードからの距離情
報と対応付けて記憶しており、壁の変化点（エツ
ジ）毎に、ノードからの距離と、左右両側の壁ま
での距離とが記憶されている。そして、１つのノ
ードから次のノードに至るまでの一連のデータが
１つの情景ポインタptrと対応づけられており、
コマンドによつて指定された情景ポインタptrに
対応する地図データが読み出されるようになつて
いる。

一方移動ロボツトから左右両側の壁までの実際
の距離は、超音波測距部２１９によつて測定され
る。すなわち超音波測距部２１９は超音波送信部
２２０ａを駆動して壁にむけて超音波を発射し
て、その反射波を受信部２２０ｂによつて受信し
て、この間の経過時間によつて壁までの距離を測
定する。

この測定結果は環境認識部２１７に供給され、
環境認識部２１７は、壁までの距離が変化する
点、すなわちエツジを検出する。

軌道修正部２１６は、情景ポインタptrによつ
て指定された地図データをメモリ２１０Ｍからよ
みだすとともに、環境認識部２１７から供給され
る左右両側の壁までの実際の距離、およびノード
からエツジまでの距離を、地図データと比較して
次の２種類の修正を行う。

(1) 左右両側の壁までの距離がほぼ等しくなるよ
うに、すなわち、移動ロボツトが経路のほぼ中
央を通るように回転角を修正して、回転角のフ
イードバツク信号θfを作成する。

(2) エンコーダ５ａ，１５ｂからのパルス信号を
カウントして得たノードからエツジまでの実際
の走行距離が地図データから得たものと異なる
場合は、この差分だけ加減して修正する。言い
替えると、上記パルス信号のカウント値に差分
を足したり引いたりしてソフト的に修正する。

要約すると、上記修正は、移動ロボツトの両側
の壁までの距離によつて、左右方向の距離を回転
角によつて修正するものと、壁のエツジ（変化
点）を検出して、エンコーダのカウント値をソフ
ト的に修正するものと大別される。

次に本実施例の動作を第２図から第６図を参照
して説明する。

なお、以下の説明では第３図のノードN0から
ノードN7に行く場合を例にとり、移動ロボツト
２２はノードN0において次のノードN1の方向を
むいているものとする。また、説明の便宜上各ノ
ード間の距離は10ｍとする。

まずノードN7に行くべきコマンドを中央局２
０８より受けると、制御部２１０は、ノードN0
からN7に至る最短経路を探索し、N0→N1→N4
→N5→N7の経路を決定する。

なお、この探索方法としては、縦型探索、横型
探索等の公知の方法を用いることができる。こう
して、経路が決定されると、制御部２１０は走行
部に送出するデータとして、以下の一連の指令デ
ータを作成する。

(1) GO（10000，０，2000，０，P0，N1） (2) GO（10000，０，2000，−15708，P1，N4） (3) GO（10000，０，2000，＋15708，P2，N5） (4) GO（10000，０，2000，−15708，P3，N7） (5) WAIT（０，１，０）ここで、括弧ないの最初の成分10000は、ノー
ド間の距離が10ｍ（＝10000mm）であることを示
し、２番目の成分０はｙ軸方向の距離成分がゼロ
であることを示している。また、３番目の成分
2000は、時速２Kmで走行すべきことを示してい
る。さらに４番目の成分である−15708はπ／２
時計方向に回転させるべきことを示している。

コマンドWAITは動作の一時停止を指示する。
括弧の中の成分は、暖減速停止／急停止、停止後
ブレーキをかける／かけない、サーボオフ／オン
の各指令を0/1で指示するものである。

このようなコマンドが制御部２１０に受信され
ると、コマンド解釈部２１２は、まず上記(1)，(2)
のコマンドから第３図にしめすような走行経路を
イメージし、第４図に示すように速度パターン
vxと回転パターンθとを作成する。

この場合速度パターンvxはノードN0から地点
S0まで徐々に加速し、速度が２Km／ｈになつた
地点S0から一定の速度で走行し、コーナ部のや
や手前の地点S1から徐々に減速する。

一方回転パターンθはこの地点S2右方向にカ
ーブを切り始めて、移動ロボツト２２を右方向に
コーナリングさせるとともに、ノードN1に対応
する地点S3でカーブを逆方向にもどしはじめ、
地点S4で、移動ロボツト２２が90°のコーナリン
グを完了して、直線走行に戻るようにする。

速度パターンvxと回転パターンθとがサーボ
指令作成部１３におくられ、軌道修正部２１６か
らのフイードバツク信号vxf，θfと突き合わされ、
偏差信号Δvx，Δθが作成されて、サーボ制御部
１４に供給され、上記走行パターンに沿つた走行
が行なわれる。

この場合、情景ポインタP0，P1によつて地図
部１８か地図情報がよみだされ、上述した修正、
すなわち移動ロボツト２２が経路の中央にくるよ
うな修正と、エンコーダ１５ａ，１５ｂからのパ
ルスカウントの修正が行なわれる。

以下同様に(2)，(3)のコマンドにより、ノード
N4〜N5の方向に走行制御され、(3)，(4)のコマン
ドによつてノードN5〜N7なで走行制御される。
そして(5)のWAITコマンドによつてノードN7の
手前で減速され、ノードN7に到達した時点でブ
レーキがかかつて移動ロボツト２２が停止する。
移動ロボツト２２はノードN7に到達すると、制
御部２１０より発せられた作業開始指令信号によ
りマニプレータ１１５を起動させ、続いてメモリ
２１０Ｍより読みだされてくる教示データをもと
に、マニプレータ１１５により教示された作業動
作をおこなう。

本実施例は上述したように構成したので、１つ
の移動ロボツトのマニプレータ１１５を用いて教
示して得られた教示データをICカードに書き込
み、このICカードを他の移動ロボツトに読み込
ませることにより、他の移動ロボツトに対しては
操作者による教示作業なしに同様に教示データに
基づく作業を行わせることができ、操作者による
教示作業を省力化できる。また、地図データにつ
いても教示データと同様、ICカードを介して複
数の移動ロボツトに複写することにより、同一の
地図データを正確かつ効率的に複数の移動ロボツ
トに記憶させることができる。

また、教示データおよび地図データをICカー
ドに記憶させて移動することができるので、これ
らのデータを別の場所（例えば、制御局）で修正
することができる。したがつて、例えば、修正専
用のプログラム等を用いて修正作業等を行うこと
ができ、きめ細かな効率的な修正を行うことがで
きる。すなわち、個々の移動ロボツトに対して直
接修正作業を行うことがに比べて、極めて正確か
つ効率的な修正作業となり、データ・メンテナン
スの面で極めて便利となる。さらに、教示データ
および地図データ等のデータの転送やバツクアツ
プを行うことができるとともに、故障の履歴を記
憶して後のメンテナンスに役立てることができ
る。例えば、複数の移動ロボツトのICカードか
ら故障記録を読み取れば、故障の種類毎の分布な
どを知ることができる。

また、エンコーダ５ａ，５ｂから出力されるパ
ルス信号に基づき、移動ロボツトの走行距離、回
転角等の走行位置を算出することができる。そし
て、この走行位置とメモリ２１０Ｍに記憶される
地図データとに基づいて走行位置の修正がなされ
る。これにより、移動ロボツトの走行経路から逸
脱しないよう走行制御がなされ、走行における安
定性、信頼性が向上する。

「考案の効果」以上説明したように、この考案によれば、移動
ロボツトが具備する記憶手段に対してICカード
に格納されている教示データ、地図データ等を書
き込み、あるいは前記記憶手段に格納されている
教示データ、地図データ等を前記ICカードに書
き込むことができるように構成したので、１つの
移動ロボツトに対する教示によつて得られた教示
データをICカードに書き込むことができる。そ
して、このICカードを介して他の移動ロボツト
に教示データを移植することにより、個々の移動
ロボツトに対して教示することなしに同様の作業
を行わせることができる。すなわち、教示作業の
省力化を図ることができるという効果が得られ
る。

また、地図データについても教示データと同
様、ICカードを介して複数の移動ロボツトに複
写することにより、同一の地図データを正確かつ
効率的に複数の移動ロボツトに記憶させることが
できるという効果が得られる。

また、教示データおよび地図データをICカー
ドに記憶させて移動することができるので、これ
らのデータを別の場所（例えば、制御局）で修正
することができる。このため、個々の移動ロボツ
トに対して直接修正作業を行うことに比べて、極
めて正確かつ効率的に修正作業を行うことができ
るという効果が得られる。

また、教示データや地図データ等をICカード
に記憶することにより、バツクアツプデータとし
て保存しておくことができるという効果が得られ
る。

さらに、この考案によれば、検出手段により、
走行中における移動ロボツトの走行位置が検出さ
れる。そして、この走行位置と記憶手段に記憶さ
れる地図データとに基づき、移動ロボツトが走行
経路から逸脱しないよう走行制御がなされる。こ
れにより、移動ロボツトの走行において、安全
性、信頼性が向上するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例にかかる移動ロボ
ツトを示す斜視図、第２図は同移動ロボツトの制
御システムの構成を示すブロツク図、第３図は同
移動ロボツトの走行経路の一例を示す平面図、第
４図はノードN0からノードN1を経てノードN4
に至る実際の走行軌跡を示す平面図、第５図は第
４図の場合の速度パターンと回転パターンとを示
す波形図、第６図は従来の移動ロボツトのコマン
ド例を説明するための平面図、第７図は同移動ロ
ボツトの電気的構成を示すブロツク図である。１１１……移動ロボツト本体、１１９……カー
ド挿入口、２０９……カードデータ読み取り書き
込み部、２１０……制御部、２１０Ｍ……メモ
リ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】目的地までの走行経路を示すコマンドに従つて
走行する走行手段と、作業を行うマニプレータ
と、前記マニプレータの動作を指示する教示デー
タ、および前記走行経路を含む全経路の地理情報
を示す地図データを記憶する記憶手段と、前記教
示データに基づいて前記マニプレータの動作を制
御する制御手段とを有する移動ロボツトにおい
て、走行中の走行位置を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された走行位置と前記
地図データとに基づき、前記走行経路からの逸脱
を回避するよう前記走行手段の走行を制御する走
行制御手段と、前記マニプレータに教示動作が行われると、こ
れに対応した教示データを前記記憶手段に記憶さ
せる教示データ格納手段と、 ICカードの挿入部と、前記挿入部に挿入されたICカードと前記記憶
手段との間で前記教示データおよび前記地図デー
タの読み出しおよび書き込みを行うデータ読出書
込手段とを具備することを特徴とする移動ロボツ
ト。