JPH0460816A - 水平維持制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は水平維持制御装置詳しくは、工場内で液体を
運搬する液体運搬車などに好適な水平維持制御装置に関
する。

〈従来の技術〉 一般に、工場内なとて液体の入った容器などを作業スポ
ットまで運搬車で運搬するためには、運搬中に液体かこ
ぼれないように液体を運搬することか重要であり、この
ために運搬車を慎重に走行させていた。

〈発明か解決しようとする課題〉 しかし、運搬車を慎重に走行させることは、目的とする
作業スポットに到達するまでに要する運搬所要時間の増
加を招き、運搬所要時間の短縮が望まれる。

この発明は上記問題点に着目し上記液体運搬車のように
水平な姿勢状態に常時維持されることが望まれる制御対
象に好適な水平維持制御装置を提供することを課題とす
る。

〈課題を解決するための手段〉 この課題を解決するため、この発明の−の水平維持制御
装置は、 制御対象の姿勢状態を表わす互いに直交する２つの軸線
であって前記制御対象が水平姿勢状態にあるとき水平面
を形成する２つの軸線のそれぞれの軸線と、水平面との
なす角度を検出する角度センサと、 前記２つの軸線のそれぞれの軸線の水平面に対する角度
を調節する角度調節機構と、 予め前記角度に対応させてファジー推論に基づき設定し
た操作量データが前記角度センサからの角度信号により
指定されるアドレスに書き込まれ、前記角度信号により
、該当する操作量データが読み出されるメモリを備えて
おり、前記角度調節機構に対して前記メモリから読み出
された操作量データに基づいた操作量信号を出力する制
御ユニットと、 からなり、前記制御対象の姿勢を水平姿勢状態に制御す
るよう構成したことを特徴とする。

また、この発明の他の水平維持制御装置は、制御対象の
姿勢状態を表わす１つの軸線であって前記制御対象か水
平姿勢状態にあるとき水平面に包含される軸線と、水平
面とのなす角度を検出する角度センサと、 前記軸線の水平面に対する角度を調節する角度調節機構
と、 予め前記角度に対応させてファジー推論に基づき設定し
た操作量データか前記角度センサからの角度信号により
指定されるアドレスに書き込まれ、前記角度信号により
、該当する操作量データが読み出されるメモリを備えて
おり、前記角度調節機構に対して前記メモリから読み出
された操作量データに基づいた操作量信号を出力する制
御ユニットと、 からなり、前記制御対象の姿勢を水平姿勢状態に制御す
るよう構成したことを特徴とする。

〈発明の作用効果〉 この発明は制御対象の姿勢が水平姿勢状態からどれたけ
ずれているかを水平面に対する角度として角度センサて
検出し、予めこの角度に対応させてファジー推論に基づ
き設定した操作量データを制御ユニット内のメモリから
読み出し、この操作量データに基づいて角度調節機構を
駆動して制御対象を水平姿勢状態に制御するよう構成し
た。

このため、制御対象は常時水平姿勢状態に維持され、制
御対象が例えば液体運搬車である場合、慎重な走行に留
意しなくても液体運搬車は水平姿勢状態に自動的に維持
され、したがって、運搬所要時間の短縮を図ることが可
能になる。また、重量の大きな荷物などを無重力状態で
運搬するようなバランサにこの発明を適用すると、荷物
が液体の入った容器であるような場合に、容器内の液体
をこぼすことなく運搬することも可能になる。

〈実施例〉 以下、この発明の一実施例を図面を参照しつつ説明する
。

■第１実施例 この実施例の水平維持制御装置は、制御対象が液体運搬
車である場合にこの液体運搬車の姿勢を水平姿勢状態に
制御する水平維持制御装置である液体運搬車］は第１図
に示すように、３個以」―の車輪２の（＝１いた台車３
の」−面中心位置に支持柱４か垂直に立設され、この支
持柱４はその先端部において液体容器５の載置プレート
６を揺動自在に１点支持する。

台車３３（では、載置プレート６の姿勢状態を表わす互
いに直交する２つの軸線Ｘ、Ｙてあって載置プレー１・
６か水平姿勢状態にあるとき水平面を形成する２つの軸
線Ｘ、Ｙ、のそれぞれの軸線Ｘ、Ｙの水平面に対する角
度を調節する角度調節機構７か設Ｃづられている。

この角度調節機構７は、」二紀２つの軸線Ｘ、Ｙのうち
の−の軸線Ｘの水平面に対する角度を調部する第１の機
構７８と、他の軸線Ｙの水平面に対する角度をＪ７．１
節する第２の機構７ｂとからなる。

第１の機構７８においては、台車３に第１のサポモーク
８ａか設置され、その出力軸側には回転運動を直線運動
に変える第１の機械運動機構９ａか設けられている。こ
の第１の機械運動機構９ａは、例えば第１のウオーム１
０ａと第１のラックＩｌａとから構成される。第１のラ
ックｌｌａには第１の作動竿１２ａの一端か球面待遇に
より連結され、その他端は載置プレート６の下面に球面
待遇により連結され、また第１の作動竿］　２　ａはそ
の中間部か支持柱４によって軸支されている。第１の作
動竿１２ａは載置プレート６を支持する（動きも兼ねる
。

第２の機構７ｂにおいては、台車３に第２のサホモータ
８ｂか設置され、その出力軸側には回転運動を直線運動
に変える第２の機械運動機構９ｂか設けられている。こ
の第２の機械運動機構９ｂは、例えば第２のつオーム］
Ｏｂと第２のラックｌｌｂとから構成される。第２のラ
ック］］、ｂには第２の作動竿１２ｂの一端か球面待遇
により連結され、その他端は載置プレート６の下面に球
面待遇により連結され、また第２の作動竿１２ｂはその
中間部が支持柱４によって軸支されている。第２の作動
竿１２ｂは載置プレート６を支持する働きも兼ねる。

載置プレート６には、上記２つの軸線Ｘ、Ｙのそれぞれ
の水平面に対する角度を検出するための第１の角度セン
サ１３ａおよび第２の角度センサ１３ｂか設りられてい
る。この第１、第２の角度センサ］　３　ａ、１３ｂは
例えば重り付きのロータノーエンコーダである。

第１のサーボ干−夕８ａおよび第１の角度センサ１３ａ
は制御ユニット１４の第１のサーボ干り８　ａ制御用回
路部］５に、第２のサーボモータおよび第２の角度セン
サ１３ｂは制御ユニット１４の第２のサーボモータ８ｂ
制御用回路部１６にそれぞれ電気的に接続されている。

第１のサーボモータ制御用回路部］５は第２図に示すよ
うに構成されている。第２のサーボモタ制御用回路部に
ついても同様な構成である。

第１のサーボモータ８ａ制御用回路部１５おいて、メモ
リ１７には予め設定した操作量データが書き込まれてい
る。

この操作量データは８ビツトであり、最上位ビットＤ７
は第１のサーボモータ８ａの回転方向を、残りの７ビツ
１〜ＤＯ−Ｄ６は回転速度を表わしており、次のように
して設定される。

まず、第１の角度センサ１３ａにより現時点に検出した
（換言すると、今回検出した）角度１３、現時へから所
定時間前に検出した（換言すると、前回検出した）角度
Ａおよび第１のサーボモータ８ａの回転速度Ｅのそれぞ
れついてメンバーシップ関数を作成する（第３図（Ａ）
、（Ｂ）、（Ｃ）　）。ここで、角度△、Ｂはそれぞれ
Ｏ〜２５５の値をとり、数値ｒ１２７Ｊは水平面からの
ずれのない水平姿勢状態、数値ｒＯＪは水平面に対して
例えば＝３０’ずれた姿勢状態、数値ｒ２５５Ｊは例え
ば＋３０°ずれた姿勢状態を示している。また、回転速
度ＥはＯ〜２５５の値をとり、数値「１２７」、ｒ１２
８Ｊはともに回転速度「０」を示し、数値ｒ１２７Ｊか
ら数値「○」に減少するにつれて回転速度は逆転方向に
増大し、また、数値「１２８」から数値ｒ２５５Ｊに増
加するにつれて回転速度か同し勾配て正転方向に増大す
る。

次に、これらのメンバーシップ関数に基ついて下記のプ
ロダクション・ルールを作成する。なお、下記ルールニ
示すＮＢ、Ｎ−Ｍ、ＮＳ、ＺＲ，ＰＳ、ＰＭ、ＰＢはフ
ァジィ推論における「あいまい」の程度、例えば「ちょ
うどよい」、「やや小さい」、「とても大きい」などを
表わした符合である。

■ルールＩ Ａ＝ＮＭかつＢ＝ＮＭのときはＥ＝ＮＭとする。

■ルール２ Ａ＝ＮＭかつＢ＝ＮＳのときはＥ＝ＮＳとする。

◎ルール３ Ａ＝ＮＭかつＢ−ＺＲのときハＥ　＝　Ｚ　Ｒとする。

■ルール４ Ａ＝ＮＭかつＢ＝ＰＳのときはＥ＝ＰＭとする。

■ルール５ Ａ＝ＮＭかつＢ＝ＰＭのときはＥ＝ＰＢとする。

■ルール６ Ａ＝ＮＳかつＢ＝ＮＭのときはＥ＝ＮＭとする。

■ルール７ Ａ＝ＮＳかつＢ＝ＮＳのときはＥ＝ＮＳとする。

■ルール８ Ａ＝ＮＳかつＢ＝ＺＲのときはＥ＝ＺＲとする。

■ルール９ Ａ＝ＮＳかつＢ＝ＰＳのときはＥ＝ＮＭとする。

■ルール１０ Ａ＝ＮＳかつＢ＝ＰＭのときはＥ＝ＮＳとする。

■ルール１１ Ａ＝ＺＲかつＢ＝ＮＭ（７）ときはＥ＝ＮＭとする。

■ルール１２ Ａ＝ＺＲかつＢ＝ＮＳのときはＥ＝ＮＳとする。

［相］ルール１３ Ａ＝ＺＲかつＢ＝ｚＲのときはＥ＝ＺＲとする。

■ルール１４ Δ＝ＺＲかつＢ＝ＰＳのときはＥ＝ＰＳとする。

◎ルール１５ Ａ＝ＺＲかつＢ＝ＰＭのときはＥ＝ＰＭとする。

■ルール１６ Ａ＝ＰＳかつＢ＝ＮＭのときはＥ＝ＮＢとする。

■ルール１７ Ａ＝ＰＳかつＢ＝ＮＳのときはＥ＝ＮＭとする。

■ルール１８ Ａ＝ＰＳか−）Ｂ＝ＺＲ（７）ときはＥ＝ＺＲとする。

■ルール１９ Ａ＝ＰＳかつＢ＝ＰＳのときはＥ＝ＰＳとする。

■ルール２０ Ａ＝ＰＳかつＢ＝ＰＭのときはＥ＝ＰＭとする。

■ルール２１ Ａ＝ＰＭかつＢ＝ＮＭのときはＥ＝ＮＢとする。

■ルール２２ Ａ＝ＰＭかつＢ＝ＮＳのときはＥ＝ＮＭとする。

■ルール２３ Ａ＝ＰＭかつＢ＝ＺＲ（７）ときはＥ＝ＺＲとする。

■ルール２４ △＝ＰＭかつＢ＝ＰＳのときはＥ＝ＰＳとする。

■ルール２５ Ａ＝ＰＭかつＢ＝ＰＭのときはＥ＝ＰＭとする。

次に、公知のマックス−ミニマム法および重心法を用い
て、今回角度Ｂと前回角度Ａの［２５６Ｊ　Ｘ　ｒ２５
６Ｊの各組み合わせに対応させて回転速度Ｅ（換言する
と、操作量であり回転方向も含む。）を求める。この操
作量データと回転方向および回転速度との関係は第４図
に示すようなものである。

このように、操作量データはファジー推論により設定さ
れ、メモリ１７においては、今回角度Ｂ、前回角度Ａに
よって指定されるアドレスに、対応する操作量データが
書き込まれている。この操作量データは上記したように
８ビツトからなり、最上位ビットＤ７で第１のサーボモ
ータ８ａの回転方向を指示し、残りの７ビツトで操作量
の絶対値（回転速度）を指示している。なお、最上位ビ
ットＤ７の「１」は正転、ｒＯＪは逆転を指示するもの
とする。

第２図において、前段のラッチ１８、後段のラッチ１９
はそれぞれ角度検出タイミングクロック（図示しないＣ
ＰＵから送出されてくる信号）に同期して動作し、前段
のラッチ１８の出力は今回角度を示すとともにメモリ１
７のアドレスを指定する１６ビツトからなるアドレス情
報における上位８ビツトを構成し、一方、後段のラッチ
１９の出力は前回角度を示すとともに上記１６ビツトか
らなるアドレス情報における下位８ビツトを構成する。

反転回路２０は、メモリ１７から読み出されてきた８ビ
ットの操作量データのうちの最」−位ビツｈ　Ｄ　７か
「Ｏ」、すなわち逆転指示のとき、７ビツ］〜の操作量
の絶対値データの各ビットを反転し最上位ビットＤ７か
「１」、すなわち正転指示のときは操作■の絶対値デー
タに対する反転処理を行なわない。

分周器２１は、図示しないＣＰＵからのモータ回転用ク
ロックを反転回路２０の出力信号により定めた分周比て
分周する。

サーボアンプ２２はメモリ１７から読み出された８ピッ
ｌ−（７）　４Δ・１作量データのうちの最上位ビット
Ｄ７を回転方向データとし、分周器２１からの分周パル
スを回転パルスとして増幅し第１のサーボモータ８ａに
駆動電流を出力する。

第１のサーボモータ８ａはサーボアンプ２２からの駆動
電流に基ついた回転速度て正転または逆転する。

以上説明したように第１のサーボモータ８ａ制御用回路
部１５は構成されている。このような構成は第２のサー
ボモータ制御用回路部１６についても同様である。

次に、このように構成された水平維持制御装置の動作例
について説明する。

液体運搬車］が水平姿勢状態、換言すると、載置プレー
ト６か水平状態にあるときは、第１、第２の角度センサ
１３ａ、＋３ｂの出力はそれぞれＯｏに対応した出力に
旬、持され、今回角度Ｂ、前回角度Ａともに０°である
ため、メモリ１７からは第１、第２のサーボモータ８ａ
、８ｂを停止状態に維持させる操作量データ（数値ｒ１
２７Ｊに対応する。）か出力され、第１、第２のサーポ
モタ８ａ、８ｂは停止状態に維持される。

そして、運搬途中に液体運搬車１か床面の凹凸上を走行
し、載置プレー１・６か水平面から１′れな生しるよう
になると、このときのずれは第１、第２の角度センサ１
３ａ、１３ｂによって検出され、今回角度Ｂは前段ラッ
チ１８から、前回角度Ａは後段ラッチ１つから出力され
、この今回角度Ｂ、前回角度△（Ａ○〜Ａ１５）で指定
されたメモリ１７のアドレスから、対応する操作量デー
タが読み出され、この操作量データのうち最上位ビット
Ｄ７か「ＯＪのときは反転回路２０は操作量データの絶
″Ａ値のビットＤＯ〜Ｄ６を反転し、−力量」二値ビッ
トＤ７か［］」のときはなんら反転させ１゛、反転回路
２０の出力はサーボアンプ２２によって増幅されて第１
、第２のサーボモータ８ａ８ｂに駆動電流か出力される
。

この際の第１、第２のサーボモータ８ａ、８ｂの回転方
向および回転速度は、前回角度へと今回角度Ｂとに対応
させて」二連したようなファジィ推論にもとついて設定
されており、第１、第２のサポモータ８ａ、８ｂは載置
プレート６を水平状態にｔ（１，持させる方向に動作す
る。

■第２実施例 この実施例の水平維持制御装置は、上記第１実施例と同
様、制御対象か液体運搬車ｌである場合にこの液体運搬
車１の姿勢を水平姿勢状態に制御する水平維持制御装置
である。

たたし、この液体運搬車１ば第５図に示すように、３個
以上の車輪２の付いた台車３の」−血中心線位置から支
持壁２３か垂直に立設され、この支持壁２３はその先端
部において液体容器５の載置プレート６を揺動自在に線
支持する。そして、台車３には、載置プレート６の姿勢
状態を表わす互いに直交する１つの軸線Ｘてあって載置
プレート６か水平姿勢状態にあるとき水平面に含まれる
軸線Ｘ、の水平面に対する角度を調節する１つの角度調
節機構７か設けられている。この角度調節機構７は上記
第１実施例における第１の（幾横７８と同様に構成され
ている。また、載置プレー１・６には、上記軸線Ｘの水
平面に対する角度を検出するだめの１つの角度センサ１
３が設けられている。

この角度センサ１３は上記第１実施例における第１の角
度センサ１３ａと同様に構成されている。

また、制御ユニット１４は上記第１実施例における第１
のサーボモータ８ａ制御用回路部１５と同様に構成され
ている。そして、この制御ユニット１４のメモリ１７に
は上記第１実施例と同様に、ファジィ推論により設定し
た操作量データが書き込まれている。

そして、この実施例の動作は上記第１実施例の第１のサ
ーボモータ８ａを制御する動作と同様である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の全体概略構成図、 第２図はその制御ユニットにおける第１のサーボモータ
制御用回路部の構成図、 第３図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）はメモリに書き
込まれる操作量データの作成方法の説明図、 第４図は同じく操作量データ作成方法の説明図１３．１
３ａ、１３　ｂ　・・・角度センサ、１４・・・制御ユ
ニット、 １７・・・メモリ、 Ｘ、Ｙ・・・軸線。 特　　許　　出　　願　　人 東洋工業株式会社 代　　　　　理　　　　　人

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御対象の姿勢状態を表わす互いに直交する２つ
   の軸線であって前記制御対象が水平姿勢状態にあるとき
   水平面を形成する２つの軸線のそれぞれの軸線と、水平
   面とのなす角度を検出する角度センサと、 前記２つの軸線のそれぞれの軸線の水平面に対する角度
   を調節する角度調節機構と、 予め前記角度に対応させてフアジー推論に基づき設定し
   た操作量データが前記角度センサからの角度信号により
   指定されるアドレスに書き込まれ前記角度信号により、
   該当する操作量データが読み出されるメモリを備えてお
   り、前記角度調節機構に対して前記メモリから読み出さ
   れた操作量データに基づいた操作量信号を出力する制御
   ユニットと、 からなり、前記制御対象の姿勢を水平姿勢状態に制御す
   るよう構成したことを特徴とする水平維持制御装置。
2. （２）制御対象の姿勢状態を表わす１つの軸線であって
   前記制御対象が水平姿勢状態にあるとき水平面に包含さ
   れる軸線と、水平面とのなす角度を検出する角度センサ
   と、 前記軸線の水平面に対する角度を調節する角度調節機構
   と、 予め前記角度に対応させてフアジー推論に基づき設定し
   た操作量データが前記角度センサからの角度信号により
   指定されるアドレスに書き込まれ、前記角度信号により
   、該当する操作量データが読み出されるメモリを備えて
   おり、前記角度調節機構に対して前記メモリから読み出
   された操作量データに基づいた操作量信号を出力する制
   御ユニットと、 からなり、前記制御対象の姿勢を水平姿勢状態に制御す
   るよう構成したことを特徴とする水平維持制御装置。