JPH0516045B2

JPH0516045B2 -

Info

Publication number: JPH0516045B2
Application number: JP61250218A
Authority: JP
Inventors: Juji Takiguchi; Sueyoshi Mizuno
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-10-21
Filing date: 1986-10-21
Publication date: 1993-03-03
Also published as: JPS63104111A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は無人走行装置に係わり、特に床面にマ
ーキングすることなく比較的広い領域を自立航法
する無人走行装置に関するものである。

（従来の技術）近年、無人で走行して荷物の搬送を行つたり、
あるいは清掃等を行う無人走行装置が登場し、省
力化や作業の能率化、危険な箇所での人間に代つ
ての作業を行わせるなど、これから益々種々の分
野で利用が期待されている。

ところで従来、この種の装置はビルのロビーな
どを走行させるためには床面にマーキングあるい
は誘導線を布設して誘導ラインとし、車上からこ
れを検知しながら該誘導ラインに沿つて走行させ
る。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、無人走行装置をビルのロビー等
において万遍なく走行させる必要性、例えば、清
掃作業用ロボツトを考えた場合、上記マーキング
方式、誘導線方式ともに作業上不利である。

すなわち、清掃ロボツトとして要求される第１
の点は、室内を隅々まで万遍なく走行することで
あり、従来のような誘導ラインに沿つての誘導方
式では障害物に接しないように誘導ラインを布設
せざるを得ず、また、誘導ラインを布設する関係
上、室内の模様替え等に適応しにくい。

そのため、清掃ロボツトの前後面部及び側面部
それぞれに、その正面から見て左右両サイドの位
置に例えば超音波センサやレーザセンサ等による
測距センサを配置し、壁との距離を測距する構成
とし、部屋の壁面に平行にこの清掃ロボツトを配
置して壁面近傍に位置するときはその壁面対向側
の測距センサにて壁との距離を測定し、これを基
に壁に沿つて走行させ、壁を測距できない時は慣
性航法により直進させるとともに、進行方向に立
ち塞がる壁に近付いた段階でこの行き当たつた壁
に面する測距センサにより、壁との距離を知り、
この壁に沿つて本体の幅分のピツチだけ横行また
は方向転換して本体の幅分のピツチだけ移動して
後、再び先の移動ルートに平行に慣性航法により
進行し、そして、進行方向に立ち塞がる壁に行き
当たつた段階で壁に沿つて本体の幅分のピツチだ
け横行または方向転換して本体の幅分のピツチだ
け移動して後、再び先の移動ルートに平行に上記
慣性航法により走行させると言つたことを繰返す
ようにした方式が考えられている。

しかし、この場合、壁近くを走行中は測距セン
サにより壁との距離を知つてこれを基準に所定距
離を保つべく走行制御するため、壁が平らでなく
凹凸であつたり、ドアのノブ等のように突起物が
あつたりすると、無人走行装置はこの凹凸に対し
て無用な舵取り動作をする。ビルの壁面には構造
物の柱による凹凸がある場合が多いから、このよ
うな動作が行われる結果、無人走行装置の動きが
落着きのないものとなつたり、凹部に入り込みそ
こを対向壁面と間違えてここで横行を行うが為
に、走行ルートが不規則となり、部屋内の走行ル
ートがめちやくちやとなつて走行しない領域が生
じたり、同じ領域を何度も重複して走行するなど
の事態を招き、効率良く且つ、万遍無く清掃する
ことが出来ない。しかも、壁の近くに物がおいて
あることは多く、また、清掃ロボツトで清掃する
ような部屋は一般に広いから、一度走行状態に狂
いが生じると広い部屋は清掃のされない領域がそ
こかしこに生じ、実用に耐えない。故に誘導ライ
ンを用いる方式を利用せざるを得ない。

そこでこの発明の目的とするところは、誘導ラ
インを必要とせずに、しかも、部屋の内部を効率
的に且つ、万遍なく走行できるとともに壁面等に
ある凹凸等にも影響されることのない無人走行装
置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため本発明は次のように構
成する。すなわち、走行装置本体の前側の操舵及
び後側の操舵を行う前操舵輪及び後操舵輪を有し
前操舵輪及び後操舵輪をそれぞれ独立に操舵する
操舵手段と、上記走行装置本体の走行エリアにお
ける側面の壁までの距離を計測するため走行装置
本体の側面のその面における少なくとも両サイド
近傍に少なくとも一対設けられる測距可能距離の
短い測距手段と、慣性航法による上記走行装置本
体の姿勢制御のための姿勢角情報を得るジヤイロ
装置と、上記側面用測距手段の出力する測距デー
タから該測距手段が壁との距離を計測出来るか否
かを判別し計測可能な時は壁との相対角度を演算
する姿勢角演算機能部、この演算した相対角度が
所定角度を超えるか否かを判定し所定角度を超え
るときまたは上記計測不可能なときは上記ジヤイ
ロ装置の出力データにより慣性航法による姿勢制
御出力を、また、超えない時は上記ジヤイロ装置
の出力データと姿勢角演算機能部を求めた相対角
度分の姿勢修正量とをもとにした姿勢制御出力を
前操舵輪制御用として上記操舵手段に与える姿勢
制御出力補正機能部、上記測距データを基に無人
走行装置本体の側面側にある壁面との距離が設定
値となるような横変位制御出力を発生して前及び
後操舵輪制御用として操舵手段を与えるとともに
慣性航法による制御時には横変位制御出力を与え
ないようにする横変位制御機能部よりなる制御手
段とを具備して構成する。

（作用）このような構成において、走行するエリアにお
ける障害物、例えば、壁面までの距離を計測する
ための比較的測距エリアの短い測距手段を無人走
行装置本体の側面に、且つ、その面に対し両サイ
ド近傍に少なくとも１つづつ設け、側面測距セン
サにより走行方向に沿う壁面を検出し、これを基
に走行装置本体と壁との相対角度を求めて、該相
対角度が所定値以内であればこの検出した壁面と
の距離を一定に保ち、且つ、壁面との相対角度が
小さくなるように操舵制御し、また、所定値以上
のとき又は測距不可能な場合は慣性航法で操舵制
御して直線走行する。そして、進行方向に立ち塞
がる壁に行き当たつた段階で本体の幅分のピツチ
だけ直進走行ルートをシフトした位置となるよう
に位置を移動させて後、直線的に戻り、そして、
進行方向に立ち塞がる壁に行き当たつた段階本体
の幅分のピツチだけ上述のような移動をして後、
再び直進的に走行させると言つた制御を繰返すと
言う制御を行う。そのため、マーカあるいは誘導
線等の補助的な誘導ラインを用いずに、壁面のみ
を基準に所定ピツチで横にずれながらビルのロビ
ー等において、室内を一度走行した位置に対して
は重複することなく、且つ、室内をくま無く効率
的に自立走行できるようになり、清掃作業ロボツ
トなどに適用する場合等で必要とする効率的で、
規制的な走行ルートを辿つての走行制御を行うこ
とが出来るようになる。また、基準となる壁面に
凹凸があつてもこれに影響されること無く走行で
きる。

（実施例）以下、本発明の一実施例について第１乃至第６
図を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。また、第２図は無人走行装置をビルのロビ
ー等における凹凸のある壁に沿つて走行させる場
合における走行状態の一例を示したものである。
第２図において、１は壁、２は無人走行装置本
体、３，３′は無人走行装置本体２の側部両端近
傍に設けられた側面用の測距センサである。３
ａ，３ｂは測距センサ３，３′より発せられる測
距ビームのルートを示す。尚、図示しないが測距
センサは上記無人走行装置本体２の進行方向面や
他の側面にも設けられ、障害物の検出や障害物と
の距離を測定して無人走行装置２の走行制御に利
用するようにしている。５は上記無人走行装置本
体２の進行方向走行基準を示している。尚、上記
無人走行装置本体２は前後左右に自在に走行でき
る構造を有しており、測距センサは上記無人走行
装置本体２に４つの面における各コーナー部（そ
れぞれ向かつて両側端部）近傍対称位置に少なく
ともそれぞれ１つづつ設けられる。

第３図、第４図は無人走行装置本体２の操舵の
様子を示しており、無人走行装置本体２は進行方
向を決める前操舵輪４ａ及び後操舵輪４ｂを有し
ていて、それぞれ独立に操舵できる構造となつて
いる。尚、第３図は無人走行装置本体２を走行基
準５を基準に横変位が収束するよう操舵制御する
様子を示しており、第４図は無人走行装置本体２
を走行基準５を基準にヨー角変位Δθが収束する
よう操舵制御する様子を示している。

無人走行装置本体２の制御機能部は第１図の如
き機能構成となつている。すなわち、第１図は本
発明を実現するためのハードウエアの構成図であ
り、図において３，３′は前述の測距センサであ
り、例えば超音波センサやレーザセンサ等を用い
ていて、対向する障害物との距離を測定するもの
である。これらのうち、測距センサ３は側部前側
を、また、測距センサ３′は側部後側に位置して
いる。

２３はジヤイロケータであり、直線方向に対す
る車の軸線方向の成す角（姿勢角）を検出するも
のである。２４は走行しながら各種作業を行うイ
ンターフエイスである動作モード情報入力部、２
５はジヤイロケータ２３および距離センサ３，
３′および動作モード情報入力部２４に接続され、
これらのデータを取込むインプツト・ポート、２
６は周知のマイクロコンピユータであり、インプ
ツト・ポート２５を介して取込まれたデータをも
とにプログラムに従つて所定の処理を行い制御出
力を発生するためのものである。マイクロコンピ
ユータ２６はRAM（ランダム・アクセス・メモ
リ）２７、CPU（プロセツサ）２８、ROM（リー
ド・オンリー・メモリ）２９より構成され、
ROM２９には制御プログラムが格納されてい
て、CPU２８はこの制御プログラムに従い上記
取込んだデータをもとに制御のための演算処理を
行う。RAM２７はその際の作業領域やデータの
一時格納等に利用される。３０はマイクロコンピ
ユータ６より外部にデータを出力するためのア
ウトプツト・ポートである。３１はこのアウトプ
ツト・ポート３０を介して得た出力を増幅して上
記無人走行装置本体２の走行系を制御するための
駆動出力を得る走行輪サーボアンプ、３２はこの
走行輪サーボアンプ３１の出力により駆動制御さ
れる走行輪モータである。１８は上記アウトプツ
ト・ポート３０を介して得た後操舵出力を増幅し
て上記無人走行装置本体２の後操舵系を制御する
ための駆動出力を得る後操舵輪サーボアンプ、１
９はこの後操舵輪サーボアンプ１８の出力により
駆動制御される後操舵輪モータである。２１は上
記アウトプツト・ポート３０を介して得た前操舵
出力を増幅して上記無人走行装置本体２の前操舵
系を制御するための駆動出力を得る操舵輪サーボ
アンプ、２２はこの前操舵輪サーボアンプ２１の
出力により駆動制御される前操舵輪モータであ
る。

ROM２９に書き込まれているプログラムをフ
ローチヤートで示すと第６図のようになる。

ここで、第２図ないし第４図および第６図に従
つて本装置の作用を説明する。

第２図の如き壁面を検出して走行制御する場合
において、無人走行装置本体２は壁１の片隅に置
いてプログラムをスタートさせ、走行を開始させ
る。無人走行装置本体２は壁１側にあり、壁１側
の測距センサ３，３′が壁１との距離をそれぞれ
測距する。そして、CPU２８はプログラムによ
りインプツトポート２５を介して上記測距センサ
３，３′の測距データを取込む。そして、CPU２
８はこの測距センサ３，３′のデータを用い、予
め設定しておいた壁１までの距離を保つ制御（横
変位量制御）と、走行基準５に対する相対角度
Δθが零になる制御（ヨー角制御）により操舵角
を修正する処理を行い制御出力を出す。これは走
行制御方法として周知である。

そこで、ここでは無人走行装置本体２が誘導の
基準である壁面状態が例えばドアや柱などの構造
物による凹凸により複雑に変化しても壁面に左右
されることなく無人走行装置２が真直ぐ走行する
ように走行制御する。

第６図により操舵角演算を説明する。すなわ
ち、ステツプS1において、測距センサンサ３，
３′の測距データの真偽を判定する。すなわち、
測距センサ３，３′は被測距物に対する測距可能
距離が短いものを利用しており、従つて、測距不
可能ならば測距データ値は大きな値を出力するこ
とになるので、しきい値を適宜に設定してこれと
測距データ値を比較する等して測距データの真偽
を判定し、測距データが使用し得るか否かを判別
する。その結果、測距可能すなわち、測距データ
が真であればステツプS2に移り、測距センサ３，
３′の測距データにより無人走行装置２と壁１と
の相対角度θ_Mを演算する。次に壁１に対して無人
走行装置２の方向が所定角度以内であるか否かを
この相対角度θ_MをもとにステツプS3において調
べる。この相対角度θ_Mがある一定角度より大きい
場合、壁１に凹凸があることを意味しており、ス
テツプS3は相対角度θ_Mの大小によりこれを調べ
るためのルーチンである。この判定の結果、一定
角度以内に入つた場合、ステツプS4に入り、時
間経過とともに生じてくるジヤイロケータ出力デ
ータθ_GYRG（すなわち、姿勢角のデータ）のドリフ
トを補正するため、このドリフト対応分の値を求
める基準値となるヨー角エラー（姿勢制御量対
応）を求め、次に時間経過とともに生じてくるジ
ヤイロケータ出力データθ_GYROすなわち、姿勢角
のデータのドリフトを補正するため、ステツプ
S4で求めた更新されたヨー角エラーθ_ERRORと、現
在のジヤイロ出力データθ_GYROを加算し、新たな
ドリフト含有姿勢角θ_HOLDを作り、このθ_HOLDを基
準にθ_GYROとの差を得てドリフトの無い姿勢角の
データを作る（ステツプS5）。そして、測距セン
サ３，３′の出力を基に姿勢角を得てこれと先の
ドリフトの無い姿勢角のデータとにより姿勢制御
のためのヨー角制御量を得、これをヨー角エラー
θ_ERRORとして利用するともに前操舵輪４ａの制御
に用いる。

次に横変位を修正すべく、測距センサ３，３′
の出力と走行開始時に設定する基準横変位量l_REF
とを基に横変位エラーl_ERRORを求める（ステツプ
S6）。そして、この横変位エラーl_ERROR分の制御量
を前操舵輪サーボアンプ２１と後操舵輪サーボア
ンプ１８に与え、前操舵輪及び後操舵輪駆動出力
を得、前操舵輪モータ２２及び後操舵輪モータ１
９に与えて前操舵輪４ａ及び後操舵輪４ｂを制御
する。これにより横変位を修正する（ステツプ
S7）。

一方、ステツプS1で条件分析した結果、偽と
なつた場合、すなわち、上記測距センサ３，３′
が測距不能になつた場合は、慣性航法により走行
するので壁を基準とする横変位修正は行わない。
そのため横変位エラーl_ERRORは用いないので、
l_ERRORは零とし（ステツプS9）、また、ジヤイロケ
ータの出力とする姿勢角のデータθ_GYROのみによ
り一直線の進行方向に対する相対角度が零になる
制御（ヨー角制御）を行うためにステツプS4で
実施したような壁を基準として更新されたヨー角
エラーθ_ERRORを用いてのドリフト補正は行わず、
慣性航法に移る直前に求めたヨー角エラーθ_ERROR
を基準としてジヤイロケータ２３の出力する姿勢
角のデータθ_GYROの差を求め、操舵角修正量を得
て（ステツプS7）、これを前操舵角の制御量l_ERROR
としてアウトプツト・ポート３０を介して前操舵
輪サーボアンプ２１に与え、増幅して前操舵輪モ
ータ２２を駆動制御する。また、後操舵角の制御
量l_ERRORはS9において零としたので零として制御
し、また、零なるl_ERRORとS10において得たθ_ERROR
を加えて前操舵輪サーボアンプ２１に与え、ここ
で増幅して前操舵輪モータ２２を駆動制御し、直
進するように制御する。

また、ステツプS3において、相対角度θ_Mが指
定角度以上であれば壁１に凹凸があることを意味
しているので、この場合も壁１を基準としての姿
勢制御は行わない。すなわち、この場合もステツ
プS3からステツプS9に入り、上述同様に横変位
エラーl_ERRORは零とし、また、ヨー角エラーθ_ERROR
の更新も行わず（ステツプS10）、ジヤイロレー
タ２３の出力データθ_GYROを用いての姿勢制御量
を前操舵角制御量l_ERRORとして得、これを前操舵
輪サーボアンプ２１に与え、ここで増幅して前操
舵輪モータ２２を駆動制御する。そして、後操舵
角の制御量l_ERRORはS9において零としたので零と
して制御し、また、零なるl_ERRORとS10において得
たθ_ERRORを加えて前操舵輪サーボアンプ２１に与
え、ここで増幅して前操舵輪モータ２２を駆動制
御し、直進するように制御する。

すなわち、条件分岐が成立する間は慣性航法に
よりジヤイロケータ２３の出力のみで進行するこ
とになり、壁の凹凸に影響されなくなる。

無人走行装置本体２が直進してその進行方向面
の測距センサが立ち塞がる壁に近付き、測距可能
な範囲になると、該測距センサから測距データが
出力されるので、CPU２８はこのデータより進
行方向の壁が近付いたことを知り、このデータが
所定値に達すると未走行領域側に向け、且つ、今
までの走行線に平行に所定ピツチ横にシフトした
位置で逆方向に戻るように所定距離横行または方
向転換して位置変更してから走行開始する。この
横行量またはシフト量は清掃ロボツトの場合、一
度に清掃出来る幅分程度である。すなわち、正面
の測距センサにより壁に突き当たつたことを検知
すると、現在の走行ルートに平行に所定幅分だけ
移動すべくCPU２８は操舵輪モータ１９，２２
の制御出力を発生し、且つ、走行輪モータ３２の
制御出力を発生し、無人走行装置本体の移動を行
う。その後、再び慣性航法に切換えて無人走行装
置本体２を前回と逆方向に走行させ、上述の動作
を実行させる。このような動作を繰返すことによ
り、指定走行範囲を一定のピツチで万遍なく走行
することが出来る。

清掃を進めて無人走行装置本体２が対向面の壁
１に沿う位置に来ると今度はその面の測距センサ
が測距可能な範囲になる。すると、マイクロコン
ピユータ２６はこのセンサの出力するデータを基
にしての横変位量制御（横変位エラーl_ERRORに基
づく予め設定しておいた壁１までの距離を保つ制
御）と、ヨー角制御（壁１に対する相対角度が零
になる制御）により操舵角を修正しながら走行す
べく制御し、進行方向の壁に突き当たると作業を
終了する。

無人走行装置本体２のマイクロコンピユータ２
６の持つ制御機能は機能ブロツクで示すと第５図
の如きである。図において６は上記無人走行装置
本体２を慣性航法により誘導するためのジヤイロ
出力データ（姿勢角データθ_GYRO）、３ａ，３ｂは
測距センサ３，３′の出力データ、７は上記測距
センサ３，３′の測距データ３ａ，３ｂより、測
距可能であるか否かを調べとともに測距可能な時
は測距データ３ａ，３ｂを基に上記無人走行装置
本体２と上記壁１との相対角θ_Mを演算する姿勢角
演算機能部であり、第４図のΔθの制御系を担う
ものである。８はこの姿勢角演算機能部７の結果
がある角度（例えば2°程度）以上のとき、指令Ａ
を出力して第５図に示した３つの各スイツチ
SWa〜SWcの状態を現在状態から反転操作する
姿勢角範囲判定機能部である。

９は上記ジヤイロ出力データ（θ_GYRO）６に含
まれるドリフト分を考慮したドリフト含有姿勢角
データ（θ_HOLD）、１０はジヤイロ出力データθ_GYRO
６をドリフト含有姿勢角データ（θ_HOLD）９にて
修正したヨー角真値と姿勢角演算機能部７の姿勢
角制御出力との合成による姿勢修正出力であるヨ
ー角エラーデータ（θ_ERROR）、１１はドリフト含有
姿勢角データ（θ_HOLD）９から上記ジヤイロ出力
データ（θ_GYRO）６を引いたヨー角真値のゲイン
（K1）で、上記スイツチSWbはこのヨー角真値ゲ
イン１１を利用しない場合にこのヨー角真値ゲイ
ン１１を用いての補正機能をバイパスさせ、ま
た、ヨー角真値ゲイン１１を利用してゲイン調整
する際にはバイパスを解放する機能を指してい
る。これらはヨー角制御系を形成している。

１２は上記姿勢角演算機能部７の出力を上記ヨ
ー角エラーデータ（θ_ERROR）１０の更新にどの程
度寄与させるかを決めるためのゲイン（K2）、２
２は上記ヨー角エラーデータ（θ_ERROR）１０と横
変位エラーのデータ（l_ERROR）１６の加算値を制
御量として受け電力増幅する前操舵輪サーボアン
プ、２２は前操舵輪サーボアンプ２１の出力によ
り動作して前操舵輪４ａの操舵を行う前操舵輪モ
ータである。

１４は上記測距データ３ａ，３ｂを基に壁等の
障害物との距離を求めるべく測距データ３ａ，３
ｂのうち基準横変位量データ（l_REF）に近い方の
測距データl_Mを判定して出力する測距データ判定
機能部、１３は予め設定する基準横変位量データ
（l_REF）で、無人走行装置２を上記壁１からどの程
度離して走行させるかを決めるものである。１５
は基準横変位量データ（l_REF）１３に対するl_Mの
差の値にて得られる横変位修正量である横変位エ
ラー（l_ERROR）１６の増幅率を決めるためのゲイ
ン（K3）であり、基準横変位量に収束させる早
さを決める要素である。これらは第３図の横変位
量Δyの制御系を形成している。

１８は上記横変位エラー（l_ERROR）１６を制御
量１７として受け電力増幅する後操舵輪サーボア
ンプ、１９は後操舵輪サーボアンプ１８の出力に
より動作して後操舵輪４ｂの操舵を行う後操舵輪
モータである。

上記スイツチSWaはθ_ERRORの更新を行うか否か
を定める機能を示すものであり、また、上記スイ
ツチSWcはヨー角エラーθ_ERRORに対し、姿勢角演
算機能部７の出力する姿勢角演算値θ_Mの補正する
か否かを定めるための機能を示したもので、この
スイツチSWcが閉じているとき、姿勢角演算機
能部７の出力する姿勢角演算値θ_Mは乗算部にて修
正操舵ゲイン（K2）12分増幅されてからドリフ
ト分の修正がなされたジヤイロ出力データθ_GYRO
となる。

次に上記機能ブロツクの作用を説明する。本装
置では上記無人走行装置本体２が壁等の障害物に
衝突しないように走行させ、また、壁に沿つて走
行させる時はその壁面を基準にするため、測距セ
ンサ３，３′を本体側面に取付けてある。また、
測距センサは壁などの障害物に近付いた時だけそ
の測距データ姿勢制御に用いるべく、測距センサ
３，３′の測距範囲は狭いものとしてある。そし
て或る程度の距離以上障害物と無人走行装置本体
とが離れている場合及び壁との相対角度θ_Mが指定
角度以上の時は慣性航法により直接的に誘導する
構成としてある。すなわち、本装置では上記無人
走行装置本体２を走行中に、測距センサ３，３′
による壁等に対する測距不可能な位置にとなつた
時及び相対角度θ_Mが指定角度以上の時には姿勢角
演算機能部７の働きにより、姿勢角範囲判定機能
部８のが作動して、指令Ａを出力する。この指令
ＡはスイツチSWa，〜SWcの状態を反転させる
指令である。そのため、スイツチSWa，SWcが
開き、また、SWbが閉じるので姿勢角演算機能
部７の出力やドリフト含有姿勢制御角データ
θ_HOLD９の更新機能は無くなり、慣性航法による
直線的誘導のため、ジヤイロ出力データ（θ_GYRO）
６のみを利用して前操舵輪サーボアンプ２１より
駆動出力を得、これにより前操舵輪モータ２２を
制御してヨー角制御し直進するようになる。これ
により、測距不可能な時、或いは壁に大きな凹凸
がある時は慣性航法により今までの走行軸線方向
を基準として走行することになり、壁の凹凸等の
影響を受けずに済む。尚、θ_GYROθのドリフト補
正は最後に更新された_HOLDを用いて行われる。ま
たこの時は測距不可能であつたり、或いは、壁の
凹凸が大きい状態にあるので、測距データを用い
ての横変位の修正も行わない。そのため、横変位
エラーl_ERRORは用いないので、これを遮断すべく
例えばl_ERRORの出力系統に指令Ａに連動するスイ
ツチを設けるなどしてl_ERRORは零とし（ステツプ
S9）、後操舵角の制御は行わない。

一方、無人走行装置本体２の側面にある測距セ
ンサ３，３′による壁等に対する測距可能な位置
にある時には測距した距離に応じ、次のように制
御する。

側面の測距センサ３，３′による測距データが
得られた際はこの測距データが制御距離以上近付
かないようにまた、必要以上離れないように制御
する。

この場合を第６図の操舵角演算プログラムに合
せて説明すると、ステツプS1において、測距デ
ータの状態より測距センサ３，３の壁に対する測
距可能な範囲であるか否かを判定した結果、測距
可能であれば、姿勢角演算機能部７は測距センサ
３，３′の測距データ３ａ，３ｂにより壁１との
相対角度θ_Mを演算する（ステツプS2相当）。姿勢
角範囲判定機能部８はこの相対角度θ_Mが、ある一
定角度より大きいか否かを調べる（ステツプS3
相当）。相対角度θ_Mがある一定角度以内に入つた
場合は壁に大きな凹凸が無いことを意味している
ので、姿勢角範囲判定機能部８は指令Ａは出さな
い。そのため、スイツチSWa，〜SWcの状態は
もとの状態であるから、スイツチSWaは閉、ス
イツチSWbは開、スイツチSWcは閉の状態にあ
る。これによりジヤイロケータの出力するジヤイ
ロ出力データ（θ_GYRO）６と該ジヤイロ出力デー
タ６のドリフト分の修正用のフイードバツク信号
であるヨー角エラー（θ_ERROR）１０の合成値分が
補正値としてドリフト含有姿勢制御角データ
（θ_HOLD）９に与えられ更新される。そして、更新
された（θ_HOLD）を基準にジヤイロ出力データ
（θ_GYRO）６の差分が求められ、姿勢角のデータと
成り、さらにこれにヨー角真値ゲイン（K1）11
分のゲイン補正が加えられた後、姿勢角演算機能
部７の求めた姿勢角にゲイン（K2）12分のゲイ
ン修正を施したものとを加えて、前操舵輪サーボ
アンプ２１に制御出力として与えられ（ステツプ
S4相当）、前操舵制御による姿勢制御が成され
る。これにより第４図の如く、姿勢角Δθが走行
基準５に対し零となるように修正する。ここで、
現在のヨー角エラーθ_ERRORを相対角度θ_MでK1＋
K2＝１の関係を保ちながら修正するが、このと
き、K2＞K1とすれば壁１の大きなうねりにも十
分対応できるようになる。

また測距センサ３，３′の出力により測距デー
タ判定機能部１４で得たデータl_Mと走行開始時に
設定する基準横変位量（l_REF）１３とを基にその
差を得、これにゲイン（K3）１５を乗じて横変
位エラー（l_ERROR）１６を求める（ステツプS6）。
そして、この横変位エラーl_ERROR分の制御量を前
操舵輪サーボアンプ２１の後操舵量サーボアンプ
１８に与え、前操舵輪及び後操舵輪駆動出力を
得、前操舵輪モータ２２及び後操舵輪モータ１９
に与えて前操舵輪４ａ及び後操舵輪４ｂを制御す
る。これにより第３図の如く、横変位Δvを走行
基準５の位置に修正する（ステツプS7）。

これにより、壁と所定の間隔を存して壁面に沿
いつつ走行することが可能になる。尚、ヨー角エ
ラー（θ_ERROR）１０は時間経過とともに生じてく
るジヤイロケータ出力データ（θ_GYRO）６のドリ
フトを補正するのに用いている。

以上のように本発明は、測距範囲が比較的短い
測距センサを無人走行装置本体の少なくとも側面
に、その面における両サイド近傍に少なくとも１
つづつ設け、側面測距センサにより走行方向沿う
壁面を検出し、この検出出力をもとに無人走行装
置本体と壁との相対角度θ_Mおよび壁面との距離を
求めて、該相対角度が所定値以内であれば側面測
距センサの検出出力をもとにこの検出した壁面と
の相対角度（第４図のΔθ）を零に、そして壁面
との距離は一定に保つように（第３図のΔyを走
行基準５に近付ける）、また、該相対角度が所定
値以上であるかまたは測距不能状態の時、或いは
測距センサの測距データ変化が大きい時はジヤイ
ロ出力データのみをもとにして慣性航法で直線走
行する。そして、進行方向に立ち塞がる壁に行き
当たつた段階で本体の幅分のピツチだけ移動して
後、走行基準の線に沿つて前回と逆の方向に進行
し、そして、進行方向に立ち塞がる壁に行き当た
つた段階で本体の幅分のピツチだけ移動して後、
再び上記基準の線に沿つて前回と逆の方向に走行
させると言つた制御を繰返すようにしたものであ
る。そのため、マーカあるいは誘導線等の補助的
な誘導ラインを用いずに、壁面のみを基準に所定
ピツチで横にずれながらビルのロビー等におい
て、室内を重複することなく、且つ、万遍なく走
行できるようになり、清掃作業ロボツトなどに適
用する場合等で必要とする効率的で、規制的な走
行ルートを辿つての走行制御を行うことが出来る
ようになる。また、壁面は凹凸があつてもこれに
影響をされずに上記走行制御が出来るようにな
る。

尚、本発明は上記し且つ、図面に示す実施例に
限定すること無くその要旨を変更しない範囲内で
適宜変形して実施し得るものである。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように本発明によれば、誘導ラ
インを必要とせずに、しかも、ビルのロビー等を
効率的に万遍なく走行できるとともに基準となる
壁面にうねりや凹凸があつても目的の走行が可能
な無人走行装置を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図乃至第４図はその作用を説明するための
図、第５図は本装置の姿勢制御の機能ブロツク
図、第６図は姿勢制御の作用を説明するためのフ
ローチヤートである。１……壁、２……無人走行車両、３，３′……
測距センサ、３ａ，３ｂ……測距データ、４ａ，
４ｂ……前及び後操舵輪、５……走行基準、６…
…ジヤイロ出力データ、７……姿勢角演算機能
部、８……姿勢角判定機能部、９……ドリフト含
有姿勢角データ、１０……ヨー角エラーデータ、
SWa〜SWc……スイツチ、１３……基準横変位
量、１４……測距データ判定機能部、１８……後
操舵輪サーボアンプ、１９……後換舵輪モータ、
２１……前操舵輪サーボアンプ、２２……前操舵
輪モータ、２３……ジヤイロケータ、２４……動
作モード情報、２５……インプツト・ポート、２
６……マイクロコンピユータ、２７……RAM
（ランダム・アクセス・メモリ）、２８……CPU
（プロセツサ）、２９……ROM（リード・オンリ
ー・メモリ）、３０……アウトプツト・ポート、
３１……走行輪サーボアンプ、３２……走行輪モ
ータ。

Claims

【特許請求の範囲】

１走行装置本体の前側の操舵及び後側の操舵を
行う前操舵輪及び後操舵輪を有し前操舵輪及び後
操舵輪をそれぞれ独立に操舵する操舵手段と、上
記走行装置本体の走行エリアにおける側面の壁ま
での距離を計測するため走行装置本体の側面のそ
の面における少なくとも両サイド近傍に少なくと
も一対設けられる測距可能距離の短い測距手段
と、慣性航法による上記走行装置本体の姿勢制御
のための姿勢角情報を得るジヤイロ装置と、上記
側面用測距手段の出力する測距データから該測距
手段が壁との距離を計測出来るか否かを判別し計
測可能な時は壁との相対角度を演算する姿勢角演
算機能部、この演算した相対角度が所定角度を超
えるか否かを判定し所定角度を超えるときまたは
上記計測不可能なときは上記ジヤイロ装置の出力
データにより慣性航法による姿勢制御出力を、ま
た、超えない時は上記ジヤイロ装置の出力データ
と姿勢角演算機能部の求めた相対角度分の姿勢修
正量とをもとにした姿勢制御出力を前操舵輪制御
用として上記操舵手段を与える姿勢制御出力補正
機能部、上部測距データを基に無人走行装置本体
の側面側にある壁面との距離が設定値となるよう
な横変位制御出力を発生して前及び後操舵輪制御
用として操舵手段に与えるとともに慣性航法によ
る制御時には横変位制御出力を与えないようにす
る横変位制御機能部よりなる制御手段とを具備し
てなる無人走行装置。