JPH06332531A

JPH06332531A - 無人無軌道車

Info

Publication number: JPH06332531A
Application number: JP5116715A
Authority: JP
Inventors: Susumu Nakagawa; 進中川; Kazunari Kitachi; 一成北地; Munekuni Ooshima; 宗訓大島
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1993-05-19
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1994-12-02

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】方位修正区間を通過させることにより、高精
度なデータを取り込まなくても、容易に、高精度な姿勢
または位置の修正と高精度な基準姿勢の設定を行なうこ
とができる無人無軌道車を提供する。【構成】走行距離検出手段からの距離データと方位角
検出手段からの方位角データとに基づき現在座標・方位
ずれを検出し、これらのずれがなくなるように操舵制御
される無人無軌道車において、走行方向に交差する方向
へのずれ検出手段１４を有し、当無軌道車は、走行路に
設けられた方位修正区間Ａを通過し、当方位修正区間
は、基準ガイド体１で規定されており、当区間を通過す
る間に、ずれ検出手段が検出する基準ガイド体に対する
交差方向へのずれをサンプリング入力し、統計的手法に
より処理して、姿勢偏差または座標偏差を求め、当偏差
がなくなるように、姿勢修正または座標修正を行なうと
ともに絶対姿勢を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、方位角センサが検出す
る方位角データを利用して自走する無軌道車の、特に、
方位・位置修正に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、工場内等における荷物搬送に無人
搬送車（無人無軌道車）が使用されるようになってきて
いる。この種の無人搬送車には、路面に布設したガイド
線等を検知しつつ当該ガイド線に沿って走行するものが
あるが、工場内レイアウトの変更に伴う走行径路の変更
があると、そのつど、上記路面に布設したガイド線等を
布設しなおさなければならないという不便さがあった。

【０００３】この不便さをなくすものとして、例えば特
公平１−１４９２２号に開示されているように、レート
ジャイロを搭載し、地図データ（走行路マップ）を格納
した記憶装置を備え、レートジャイロの出力を処理して
検出した車の姿勢が絶対姿勢に対して差がなくなるよう
に操舵制御する方式のものが開発されている。

【０００４】この特公平１−１４９２２号に開示されて
いる無軌道車においては、当該公報の第１図に示されて
いるように、レートジャイロ１と、移動距離を検出する
回転センサ３と、レートジャイロ１からの角速度および
回転センサ３からの移動距離を入力する演算回路４、走
行制御回路５、方向判別回路６、２つの光電センサ７ａ
と７ｂからなる検知物検知器、姿勢検知回路８、初期設
定回路１１を有している。演算回路４は、レートジャイ
ロ１からの角速度を積分して偏位角θを求め、また、単
位時間毎に、偏位角θと回転センサ３の出力値ΔＬとか
ら、当該単位時間内のＸ軸移動距離ΔｘとＹ軸移動距離
Δｙを演算し、現在位置（推測現在位置）ｘ、ｙを求め
る。走行制御回路５は、座標データと各座標における偏
位角データからなる走行路マップを格納した記憶装置を
有し、ｘ、ｙ、θを走行路マップの対応するデータと照
合して、無軌道車が走行路にのるように、走行・操舵指
令を与える。方向判別回路６は、回転センサ３の出力を
取り込み、無軌道車の走行方向を検知する。

【０００５】検知物検知器７ａと７ｂが路上に配設され
た検知物例えば第２図の１４ａを検知すると、走行制御
回路５は、姿勢検知回路８からのデータ信号（検知物検
知器７ａと７ｂがそれぞれ検知物１４ａを検知した時間
と検知時間差のデータ信号）と走行路マップのデータに
基づいて求められた無軌道車の現在位置ｘ₀、ｙ₀を演
算回路４に送り、当該演算回路４は推測現在位置ｘ、ｙ
を修正し、また、所定の手順で、姿勢角θ₀を求める。
この姿勢角θ₀は、下式に基づき求められる。 θ₀＝ｔａｎ^-1ｔ₀ｖ／ｌｔ₀：両光電センサのオン時間ずれｖ：回転センサより求めた単位時間内の一定低速度ｌ：検知物検知器間の長さこのようにして、無軌道車の現在位置ｘ₀、ｙ₀、姿勢
角θ₀が得られると、検知物検知信号ｆまたはｇが演算
回路４に入力されてからの距離分Δｘ、Δｙ、Δθを用
いて、ｘ₀、ｙ₀、θ₀を補正する。レートジャイロ１
がリセットされ、修正が完了する。以後、次の検知物を
検知するまでｘ₀、ｙ₀、θ₀を絶対位置として、レ
ートジャイロ１からの推測位置情報により無軌道車は走
行する。

【０００６】走行開始に際しては、無軌道車を初期位置
検知物１５の手前まで移動させのち、スタートスイッチ
１０をＯＮさせる。これにより、初期設定回路１１の記
憶装置に記憶されている車輪角０度指令および一定低速
指令が読み出され、走行制御回路５に与えられ、無軌道
車は直進する。光電センサ７ａと７ｂが初期位置検知物
１５を検知すると、上記記憶装置に記憶されている初期
位置検知物１５の位置データが演算回路４に入力され、
無軌道車の推測現在位置が修正され、かつ、上記車輪角
０度指令および一定低速指令がリセットされ、無軌道車
が停止して、初期設定が完了する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この従来のものでは、
路面に敷設した一対の検知物を一対のセンサで検知し
て、両センサの検知タイミングのずれ時間ｔ₀、両セン
サの相互間隔ｌおよび走行速度ｖ（一定）に基づき、無
軌道車の現在姿勢θ₀を演算し、以後、次の検知物を検
知するまでは、この姿勢θ₀絶対姿勢として走行する。

【０００８】このように、微小時間内に得た少ないデー
タで、現在姿勢を演算するので、高精度な絶対姿勢θ₀
を得ようとすると、高精度なセンサを設けるとともに検
知物の配設精度を高精度にする必要があり、また、高い
時間分解能が要求され、車速精度も重要になり、センサ
類のコストが高くなるだけではなく、一対の検知物の布
設作業にも時間がかかる等の問題があった。

【０００９】本発明はこの問題を解消するためになされ
たもので、方位修正区間を通過させることにより、高精
度なデータを取り込まなくても、容易に、高精度な姿勢
・座標の修正と高精度な基準姿勢（絶対姿勢）の設定を
行なうことができる無人無軌道車を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項１では、走行距離を検出する移動距離
検出手段からの距離データと走行方位を検出する方位角
検出手段からの方位角データとに基づき現在座標・方位
ずれを検出し、上記方位ずれがなくなるように操舵制御
される無人無軌道車において、上記走行方向に交差する
方向への移動距離を検出するずれ検出手段を有し、当該
無軌道車は、走行路に設けられた方位修正区間を通過
し、当該方位修正区間は、基準ガイド体で規定されてお
り、上記方位修正区間を通過する間に、上記ずれ検出手
段が検出する上記基準ガイド体に対する上記交差する方
向へのずれをサンプリング入力し、このサンプリングデ
ータを統計的手法により処理して、姿勢偏差または座標
偏差を求め、当該偏差がなくなるように、姿勢修正また
は座標修正を行なうとともに絶対姿勢を設定する構成と
した。

【００１１】請求項２では、姿勢修正は、方位修正区間
通過後に行なう構成とした。

【００１２】請求項３では、ずれ検出手段の中心が、車
の旋回中心から外れて配設されている場合において、方
位角検出手段が検出した方位角と上記両中心間距離を用
いて上記ずれ検出手段の検出値を補正する構成とした。

【００１３】請求項４では、方位修正区間は、不連続配
置された基準ガイド体片からなることを特徴とする。

【００１４】請求項５では、方位修正区間は、走行路始
終端部に設けられ、初期方位設定に利用されることを特
徴とする。

【００１５】請求項６では、基準ガイド体は、線もしく
はテープもしくは側壁からなることを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明では、方位修正区間を通過する間に、基
準ガイド体に対する多数のずれデータを取り込み、この
データを統計的手法により処理して、姿勢・座標の偏差
を求め、姿勢または座標の修正を行なう。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の１実施例を図面を参照して説
明する。

【００１８】図１は、例えばバッテリを駆動源とする無
人無軌道車１０の概略を示す斜視図である。１は短尺の
基準ガイドであって、図３に示すように、当該無軌道車
１０の走行路の所定位置Ｐ₀（ｘ₀、ｙ₀）から次の走
行目標Ｍへ向かって所定長だけ伸びており、方位修正区
間Ａを規定している。本例の基準ガイド１は、路面に布
設した磁気テープやフェライトテープや電磁誘導線ある
いは光学反射テープ等からなり、所定位置Ｐ₀から所定
距離範囲に亘って路面に布設されている。基準ガイド１
の長さは、後述する統計的処理に必要な数のデータを取
り込むに足る長さであればよい。

【００１９】１１は車体であり、この無軌道車１０は、
図２に示す操舵駆動機構３０により駆動される一対の操
舵駆動輪１２と、自由輪１３とを備え、基準ガイド１に
対する左右のずれを検出するずれセンサ１４、無軌道車
１０の走行距離を計測する移動距離センサ１５、無軌道
車１０の方位角を測定する方位角センサ１６を搭載して
いる。一対の駆動輪１２はそれぞれ個別に制御される。

【００２０】ずれセンサ１４は、無軌道車の旋回中心Ｏ
に、その検出面を路面に向けて、設けられており、図
４、図５に示すように、当該ずれセンサ１４の中心１４
Ａが基準ガイド１の中心線（記号Ｘで示す）に対して左
右にずれると、そのずれ量に対応した大きさの信号（図
４に示す）を出力する。

【００２１】移動距離センサ１５としては、駆動輪１２
に軸結したエンコーダやタコメータ、あるいはドプラー
型速度計、空間フィルタ検出速度を積分する距離計など
が使用される。

【００２２】方位角センサ１６としては、ジャイロ、レ
ートジャイロ等が使用される。

【００２３】ずれセンサ１４、移動距離センサ１５出力
は図２に示す走行制御回路２０の偏差演算部２１にサン
プリング入力される。移動距離センサ１５の出力は、ま
た走行制御部２２に入力される。方位角センサ１６の出
力は走行制御部２２に入力される。

【００２４】次に、無軌道車１０の走行制御について、
図４を参照して説明する。

【００２５】今、無軌道車１０が、方位角センサ１６の
出力を設定方位α₀と比較しながら、Ｘ’方向に向く姿
勢で方位修正区間Ａへ走行してきたものとする。ずれセ
ンサ１４が、基準ガイド１を検知する。説明の便宜上、
基準ガイド１の始点Ｓの座標を、Ｓ（ｘ，ｙ）とし、終
点Ｒの座標を、Ｒ（ｘ，ｙ）とする。これらの座標は、
走行制御部２２の記憶部２２Ａに格納されている。

【００２６】ずれセンサ１４は、走行路中心Ｘに対する
Ｙ方向へのずれ量Δｙに応じた信号を出力し始める。偏
差演算部５は、移動距離センサ１５が出力する距離デー
タＬを取り込み、その単位距離ΔＬ毎に、ｙ方向ずれ量
Δｙをサンプリング入力し、これらサンプリングデータ
から座標Ｐ₁（ｘ₁’，ｙ₁）、Ｐ₂（ｘ₂’，
ｙ₂）、Ｐ₃（ｘ₃’，ｙ₃）・・・Ｐ_n（ｘ_n’，ｙ
_n）を求めて、記憶部２２Ａに格納し、無軌道車１０が
基準ガイド１の終点Ｒを通過すると、方位修正区間Ａ内
に得たこの多複数個のデータから、図６に示すように、
無軌道車１０の中心Ｏの、基準ガイド１の中心Ｘに対す
るＹ方向の距離偏差ｙと基準ガイド１に対する姿勢偏差
αとを、演算する。この演算には、例えば、最小２乗法
等の統計的演算手法を用いる。走行制御部２２は、方位
修正区間Ａ通過直後に、この姿勢偏差αと距離偏差ｙが
なくなるように操舵駆動機構３０を制御する。

【００２７】走行制御部２２は、偏差演算部２１からの
データの取り込みを停止し、以後、上記姿勢修正が完了
した時の方位角センサ１６の出力を絶対姿勢（基準姿
勢）として、走行制御する。

【００２８】このように、本実施例では、方位修正区間
Ａを通過する間に、多数のずれデータを取り込み、この
ずれデータを統計的に処理して、姿勢偏差αまたは距離
偏差ｙを求め、これらの偏差が０になるように、修正を
行なう。

【００２９】従って、検知物設置点を瞬時的に通過した
時に得たデータを処理して現在姿勢を演算する前記従来
の場合のように、高精度なセンサを設けたり、また検知
物の配設精度を高精度にしたりしなくても済み、容易
に、精度の高い姿勢・位置修正を行なうことができる。

【００３０】本実施例では、サンプリングデータを統計
的手法で処理して現在姿勢・位置を求めるので、ずれセ
ンサ１４の精度が高精度でなくても、また基準ガイド１
の設置精度が高精度でなくても、検出精度を高精度にす
ることができる。

【００３１】本実施例では、移動距離センサ１５の出力
とずれセンサ１４の出力とを同一タイミングでサンプリ
ングして処理するので、計測期間中、無軌道車１０は一
定速度で走行する必要は無く、必要精度を保証するデー
タ数を採取するようサンプリング周期を短くすれば、方
位修正区間Ａ内で車速を低下させる必要もない。

【００３２】なお、方位修区間Ａは、走行路の始終端部
に配設して、座標、姿勢の初期設定に利用すれば、特別
な初期設定機構は不要になる。

【００３３】２輪駆動の無軌道車１０は、一般に、左右
輪に速度むらが生じることは避けがたく、また車輪の真
円度や変形で小さなヨー角振動を起こしながら走行す
る。図１の無軌道車１０では、ずれセンサ１４を当該無
軌道車１０の旋回中心Ｏに設けているので、このヨー角
振動の影響は受けないが、要求仕様によっては、旋回中
心Ｏから外れた位置、例えば図７示す如く車体の端部に
配設しなくてはならない場合が生じる。

【００３４】このような場合には、図８に示すように、
方位修正区間Ａ通過中、方位角センサ１６の出力θを偏
差演算部２１に取り込み、図９に示す旋回中心Ｏとずれ
センサ１４の中心１４Ａ間距離Ｋを用いて、距離偏差ｙ
を下記のように補正する。

【００３５】Δｙ＝ｙーＫｓｉｎθ 上記実施例では、基準ガイド１は連続体であるが、路面
の状態や施工面から連続体を布設できない場合には、図
１０に示すように、複数のガイド片１Ａを不連続配置し
て、方位修正区間Ａを構成する。このようにすれは、Ｓ
／Ｎ比の高い少量のデータで精度のよい姿勢修正を行な
うことができる。

【００３６】よい。

【００３７】

【発明の効果】本発明は以上説明した通り、走行路中
に、所定距離の方位修正区間を設け、当該区間では、基
準ガイド体に対するずれをサンプリング検出し、この多
数のサンプリングデータを統計的手法により処理して、
姿勢偏差を求め、当該姿勢偏差がなくなるように、基準
姿勢を設定して姿勢修正を行なうから、検知点通過時の
数少ないデータから現在姿勢を得て姿勢修正する従来の
場合に比し、容易に、精度の良い姿勢修正を行なうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の無軌道車を示す斜視図であ
る。

【図２】上記実施例における制御系を示すブロック図で
ある。

【図３】上記実施例における方位修正区間の配置図であ
る。

【図４】上記実施例の動作を説明するための無軌道車の
姿勢の１例を示す図である。

【図５】上記実施例におけるずれセンサの出力波形図で
ある。

【図６】上記実施例の動作を説明するためのタイムチャ
ートである。

【図７】本発明の他の実施例の無軌道車を示す斜視図で
ある。

【図８】上記他の実施例における制御系を示すブロック
図である。

【図９】上記他の実施例の動作を説明するための無軌道
車の姿勢の１例を示す図である。

【図１０】本発明の更に他の実施例の無軌道車を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１基準ガイド１Ａ基準ガイド片１０無軌道車１１操舵駆動機構１４ずれセンサ１５移動距離センサ１６方位角センサ２０走行制御回路２１偏差演算部２２走行制御部３０操舵駆動機構Ａ方位修正区間Ｏ旋回中心

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行距離を検出する移動距離検出手段か
らの距離データと走行方位を検出する方位角検出手段か
らの方位角データとに基づき現在座標・方位ずれを検出
し、上記座標ずれまたは方位ずれがなくなるように操舵
制御される無人無軌道車において、上記走行方向に交差する方向への移動距離を検出するず
れ検出手段を有し、当該無軌道車は、走行路に設けられ
た方位修正区間を通過し、当該方位修正区間は、基準ガ
イド体で規定されており、上記方位修正区間を通過する
間に、上記ずれ検出手段が検出する上記基準ガイド体に
対する上記交差する方向へのずれをサンプリング入力
し、このサンプリングデータを統計的手法により処理し
て、姿勢偏差または座標偏差を求め、当該偏差がなくな
るように、姿勢修正または座標修正を行なうとともに絶
対姿勢を設定することを特徴とする無人無軌道車。
【請求項２】姿勢修正または座標修正は、方位修正区
間通過後に行なうことを特徴とする請求項１記載の無人
無軌道車。
【請求項３】ずれ検出手段の中心が、車の旋回中心か
ら外れて配設されている場合において、方位角検出手段
が検出した方位角と上記両中心間距離を用いて上記ずれ
検出手段の検出値を補正することを特徴とする請求項１
または２記載の無人無軌道車。
【請求項４】方位修正区間は、不連続配置された基準
ガイド体片からなることを特徴とする請求項１〜３記載
の無人無軌道車。
【請求項５】方位修正区間は、走行路始終端部に設け
られ、初期方位設定に利用されることを特徴とする請求
項１〜４記載の無人無軌道車。
【請求項６】基準ガイド体は、線もしくはテープもし
くは側壁からなることを特徴とする請求項１〜５記載の
無人無軌道車。