JPH09305231A - 自走台車の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドリフト誤差を軽減するために方位センサの
リセットを行う場合に台車側の方向誤差によってセンサ
出力に生じ得る角度誤差を解消させる。 【解決手段】 方向変更のため自走台車（１０）をいっ
たん停止させたとき、台車（１０）の基準方位からの変
位角度をゼロにするように台車（１０）を旋回動作させ
る方向修正制御手段（５１〜７８）と、台車（１０）の
基準方位からの変位角度がほぼゼロであることが確認さ
れたとき方位センサ（１５）を基準方向角度にリセット
するリセット手段（４８）と、方位センサ（４８）をリ
セットした後、方向変更のために台車（１０）を次の操
行方向に向けて旋回動作させる方向変更制御手段（２
２）と、次の操行方向に向けられた台車を走行経路に沿
って再走行させる操行制御手段（２２）とを具備した自
走台車の走行制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自走台車の走行を制御
する走行制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自走台車の走行制御のために方位センサ
が用いられる場合が多い。しかし、この方位センサは一
般にドリフトを持っており、それはセンサの誤差角度と
して一般に時間の経過とともに増大する。例えば、それ
は図８に示すような特性をもって増大する。また、セン
サの出力信号を処理する信号処理回路には積分器等が含
まれており、この積分器等もドリフトを持っている。両
者のドリフトが重なってセンサ出力すなわち変位角度信
号の誤差が時間の経過とともに増大していく。

【０００３】そこで、このドリフト誤差を軽減するため
に、走行開始から一定時間経過し、かつ進行方向が走行
開始時の方向にほぼ一致しており変位に対する変位角度
信号の安定性が大きい状態にあるとき、通常の走行制御
処理に割込を発生させて台車の走行を停止させ、その停
止の間に、方位センサにリセットをかけるリセット方式
すなわち出力変位角度信号に修正を加えて走行開始時の
ゼロ値に修正する方式提案されている（特開平６−２３
６２１２号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
方位センサのリセットを行う場合、次のような問題が生
ずる。すなわち、走行開始後、一定時間経過する前に
も、図１１に示すように、方向変更のための旋回や方位
測定のための停止時に自走台車１０の積載状況や床面と
車輪１１ａ，１１ｂとの間のすべり等により、停止時の
自走台車１０の方向が正しい０°方向Ｐから最大０．６
°程度までのずれを生じ得ることが知られている。この
時の誤差角度θがセンサリセット後の方向制御に悪影響
を及ぼすことは明らかである。例えば、図１２におい
て、自走台車１０が図上、左下位置の走行開始点で走行
開始して０°方向に直進走行し、最初の右９０°旋回す
るために“Ｑ点”で走行停止して方位センサをリセット
した場合、台車１０が正しく０°方向を向いているとき
は方位センサの出力と台車の向きとが正しく一致するこ
とになる。しかし、“Ｑ点”で台車が正しく０°方向を
向いていないにもかかわらず、センサ出力がリセットさ
れた場合、方位センサには結果的に台車の実際の向きと
は逆方向の符号をもって相対誤差が生ずることになる。
このときの誤差角度は“Ｑ点”におけるセンサのリセッ
ト動作ごとに累積される。台車１０がｎ往復するとした
場合、最終的に方位センサには最大限、０．６°×ｎに
相当する累積誤差が生ずる。図１２示した例では、５箇
所の“Ｑ点”が存在することにより、０．６°×５＝
３．０°の誤差角度が方位センサに累積される。このよ
うな状況のもとで台車１０が仮に２０ｍ前進走行するも
のとすれば、台車１０は、２０×ｔａｎ ３．０°＝
１．０（ｍ）だけ０°方向から横方向にずれを生ずるこ
とになる。

【０００５】したがって本発明は、ドリフト誤差を軽減
するために方位センサのリセットを行う場合に台車側の
方向誤差によってセンサ出力に生じ得る角度誤差を解消
させることの可能な自走台車の走行制御装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、方位センサによって基準方位からの変位
角度を検出し、その変位角度をゼロにするように、台車
を予め設定された走行経路に沿って所定の方向に走行制
御する自走台車の走行制御装置において、方向変更のた
め台車をいったん停止させたとき、自走台車の基準方位
からの変位角度をゼロにするように自走台車を旋回動作
させる方向修正制御手段と、自走台車の基準方位からの
変位角度がほぼゼロであることが確認されたとき方位セ
ンサを基準方向角度にリセットするリセット手段と、方
位センサをリセットした後、方向変更のために台車を次
の操行方向に向けて旋回動作させる方向変更制御手段
と、次の操行方向に向けられた台車を走行経路に沿って
再走行させる操行制御手段とを具備したことを特徴とす
る。

【０００７】方向修正制御手段は、基準方位からの変位
角度が所定値より大きいときは台車をより高速度で旋回
させ、基準方位からの変位角度が所定値より小さいとき
は台車をより低速度で旋回させるものとするのがよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態によ
る自走台車の走行制御装置について図面を参照して説明
する。

【０００９】まず、図３を参照して本発明による走行制
御の対象となる自走台車１０の走行機構および制御装置
の概略について説明する。

【００１０】図３には矢印Ｐで示す走行方向に走行する
自走台車１０が示されており、左右両側に一対の車輪す
なわち左車輪１１ａおよび右車輪１１ｂを備えている。
車輪１１ａ，１１ｂはそれぞれ左駆動モータ１２ａおよ
び右駆動モータ１２ｂによって独立に回転駆動される。
駆動モータ１２ａ，１２ｂは左ドライバ１３ａおよび右
ドライバ１３ｂによって駆動される。

【００１１】各駆動モータ１２ａ，１２ｂには、一定回
転角度ごとにパルスを発生する左パルス発信器１４ａお
よび右パルス発信器１４ｂが別々に設けられている。こ
れらのパルス発信器の発生パルスの積算値に基づいて車
両の走行距離を求めたり、走行速度を求めたりすること
ができる。また、自律走行のために方位を検出する方位
センサ１５、前方障害物を検出する前方障害物センサ１
６ａ、左側方および右側方の障害物を検出する左側方障
害物センサ１６ｂおよび右側方障害物センサ１６ｃが設
けられている。これらの障害物センサおよびパルス発信
器の各検出信号は制御装置２０に入力される。制御装置
２０には操作パネル１７が付設されており、マニュアル
操作により種々の初期設定等をすることができる。制御
装置２０は入力された各センサの検出出力および操作パ
ネル１７による設定内容に基づきドライバ１３ａ，１３
ｂおよび駆動モータ１２ａ，１２ｂを介して車輪１１
ａ，１１ｂの回転を制御する。

【００１２】図４は制御装置２０とその入出力部のより
詳細な構成を示すものである。制御装置２０は、インタ
フェース２１ａ〜２１ｃ、メインコントローラ２２、お
よびカウンタ２３を備えている。障害物センサ１６ａ、
１６ｂおよび１６ｃの検出信号はインタフェース２１ａ
を介してメインコントローラ２２に入力され、方位セン
サ１５は基準方位に対する自走台車１０の走行方位を検
出し、その方位検出信号をインタフェース２１ｂを介し
てメインコントローラ２２に入力する。操作パネル１７
からは操作者により入力された情報がインタフェース２
１ｂを介してメインコントローラ２２に入力される。さ
らにパルス発信器１４ａ，１４ｂによって発生されたパ
ルスをカウンタ２３によりカウントすることにより自走
台車１０の走行距離に比例するカウント値が得られ、そ
れがメインコントローラ２２に入力される。ここでカウ
ント値に所定の係数を乗ずることによって台車１０の走
行距離が得られ、単位時間あたりの走行距離を演算する
ことによって台車１０の走行速度を得ることができる。

【００１３】メインコントローラ２２は障害物センサ１
６ａ〜１６ｃの各検出出力、方位センサ１５の検出出
力、カウンタ２３のカウント出力、および操作パネル１
７の操作内容に基づいて所定の制御演算を行い、その結
果得られた出力信号を、第３のインタフェース２１ｃを
介してドライバ１３ａ，１３ｂに送出し、これを介して
駆動モータ１２ａ，１２ｂすなわち車輪１１ａ，１１ｂ
の回転を制御し、例えば、図５に示すように、所定の走
行領域５１内を矢印Ｄ１〜Ｄ１１により示す所定の走行
経路を、左手前位置からスタートして走行するとした場
合、Ｄ１直進、右９０度旋回、Ｄ２直進、右９０度旋
回、Ｄ３直進、左９０度旋回、Ｄ４直進、および左９０
度旋回の一連のステップを各センサの検出信号および予
め設定された走行経路に関する情報に基づき制御装置２
０のメインコントローラ２２による駆動モータ１２ａ，
１２ｂの制御を通して繰り返し、走行領域５１内をくま
なく走行することができる。

【００１４】自走台車１０を図１２の各“Ｑ”点すなわ
ち当初に設定した進行方向に進行させて９０°右旋回す
る地点で停止させ、方位センサ１５のリセットを行う。
その場合、方位センサ１５の角度データが０°（スター
ト方向）または所定の角度方向に対応する基準角度方向
になるまで台車１０を左右方向にその地点で旋回させ、
方位センサ１５の角度データが０°となったところで台
車１０の旋回を停止させる。この制御動作が本発明に係
る方向修正制御である。図６は０°方向に対し台車１０
がプラス方向の偏差角度＋δをもってずれている場合を
例示しており、この場合は左方向への角度−δの旋回動
作により偏差角度＋δを相殺してゼロにすることができ
る。図７は、０°方向に対し台車１０がマイナス方向の
偏差角度−δをもってずれている場合を例示しており、
この場合は右方向への角度＋δの旋回動作により偏差角
度−δを相殺してゼロにすることができる。この動作の
後、方位センサ１５のリセットを行う。

【００１５】方向修正制御の目標となる方位センサ１５
の角度データは多少の誤差を含んでいるものであり、図
８に示すように、誤差が急激に増加する前の、誤差の小
さい時点ｔa で方位センサ１５をリセットするようにす
れば角度誤差を可及的に小さくすることができる。リセ
ット点は、この条件を満たすように適宜設定すればよ
い。

【００１６】以下に方向修正制御の概要について述べ
る。台車１０が比較的大きな偏差角度をもって停止した
場合、左右両車輪１１ａ，１１ｂを微小速度で回転さ
せ、台車１０を低速（３．０°／ｓ）で旋回させ、方位
センサが０°（スタート方向）を検出したら旋回停止と
する。台車１０が旋回によりオーバーランするのを防止
し、正確に０°（スタート方向）で旋回停止させるた
め、設定速度を複数段階、例えば２段階とするのがよ
い。すなわち、例えば±０．５°以上の角度誤差をもっ
てずれている場合、やや高めの旋回速度（例えば、３．
０°／ｓ）を設定し、±０．５°以内の角度誤差の場合
は低めの旋回速度（例えば、０．５°／ｓ）を設定す
る。

【００１７】ここに示す速度３．０°／ｓまたは０．５
°／ｓは実験的に求められる最適値とすればよい。本例
においては、絶対方位０°（スタート方向）を基準とし
て説明しているが、絶対方位９０°または１８０°を基
準とする場合でも上記と同様に適用可能である。

【００１８】一定時間経過後の方位センサ１５のリセッ
トの前にも停止時に車輪と床面との間のスリップ等によ
り、車輪の回転から算出した車輪１１ａ，１１ｂの制御
角度と方位センサ１５の検出角度との間に差が生じて累
積され、その累積誤差のため台車１０が設定した軌道か
ら外れ得ることはすでに述べたが、本発明によれば方向
変更等のため、設定した直進方向（通常はスタート時の
０°方向）で台車１０が停止する比較的短い時間で、誤
差の少ない時に、方位センサ１５をリセットしてしまう
ので誤差が累積されない。また、方向修正に際しては通
常の旋回速度よりも遅い速度で左右に旋回させ、また設
定した直進方向（０°方向）に近くなった時さらに旋回
速度を遅くして設定した直進方向（０°方向）になった
ことを検出して停止させる。これにより、旋回動作に基
づくすべり、旋回時のオーバーランが無くなり、高精度
の停止を実現することができる。

【００１９】以下、フローチャートを参照し、メインコ
ントローラ２２によって実行される台車走行のための演
算制御について図９以下を参照しながら詳述する。

【００２０】１．メインルーチン 図９において、自走台車１０を方位センサ１５からの角
度データを基に０°方向（または他の設定方向、例えば
９０°または１８０°等）へ走行させる（ステップ４
１）。カウンタ２３のカウント内容に基づいて台車１０
の走行距離を算出し（ステップ４２）、その走行距離が
所定値を超えるか否かを判断し（ステップ４３）、超え
ていれば台車１０を減速停止させ（ステップ４４）、方
向修正制御を行い（ステップ４５）、台車１０の向きを
進行開始時または他の設定方向に合わせる。この方向修
正制御については別途、図１および図２のサブルーチン
を参照して詳述する。走行距離が所定値を超えていない
ときは、ステップ４１〜４３を繰り返し、台車１０の走
行を続ける。方向修正制御の後、方位センサ１５が前回
サンプリングを行った時点から一定時間経過しているか
否かをチェックし（ステップ４６）、一定時間経過して
いる場合は方位センサ１５のサンプリングを行う（ステ
ップ４７）とともに方位センサ１５のリセットを行い
（ステップ４８）、台車１０の向きの角度データを０°
または設定方向にリセットする。前回行った方位センサ
１５のサンプリングからまだ一定時間経過していない場
合は、方位センサ１５のサンプリングを行わない。

【００２１】（方向修正制御サブルーチン）図１および
図２を参照して方向修正制御サブルーチンについて説明
する。まず偏差角度の正負（プラス・マイナス）、方向
修正制御で用いる角度状態フラグの値の定義について説
明する。図１０に示すように、目標方位、例えば、絶対
方位０°、９０°、１８０°等を基準としてそれを相対
的な意味での０°とし、その右半分がプラスの偏差角度
領域、左半分がマイナスの偏差角度領域であると定義す
る。また角度状態フラグＳＳＰＦＧと、その時の台車１
０の動作との対応を以下に示すように設定する。

【００２２】 偏差角度 ＳＳＰＦＧ 自走台車動作 −１８０°〜−０．５° １ 高速右旋回 −０．５°〜０° ２ 低速右旋回 ０°〜０．５° ３ 低速左旋回 ０．５°〜１８０° ４ 高速左旋回 角度データがプラスのときは図１のステップ５３以下の
フローチャートに従う制御を実行し、角度データがマイ
ナスのときは図２のステップ７１以下のフローチャート
に従う制御を実行する。

【００２３】さて、図９のステップ４８に引き続き、図
１において方位センサ１５からの角度データを読み込み
（ステップ５１）、読み込んだ偏差角度が負か否かをチ
ェックする（ステップ５２）。偏差角度が負の場合はス
テップ７１（図２）に進む。偏差角度が負でなかった場
合はさらに偏差角度が０．０°か否かをチェックする
（ステップ５３）。ここで、０．０°であった場合、す
なわち台車１０がスタート時方向または設定方向と一致
しているときは減速停止させる（ステップ５４）。０．
０°でなかった場合、すなわち偏差角度が正のある値を
もっている場合は、フラグＳＳＰＦＧの値が３以上か否
かを判断し（ステップ５５）、ＳＳＰＦＧ≦２、すなわ
ち台車１０の状態が右旋回によりマイナス偏差角度から
プラス偏差角度へ変化したときは偏差角度値に応じて低
速または高速に左旋回させるべく、まず台車１０の減速
・停止を行う（ステップ５６）。ステップ５２で偏差角
度の正負を判断し、正のみのケースが対象になっている
はずであるから、通常はＳＳＰＦＧ≧３である。したが
って、ＳＳＰＦＧ≦２のときは、ステップ５２からステ
ップ５５までの間に右旋回したことになる。ここで偏差
角度の再チェック、すなわち偏差角度が０．５°以上か
否かをチェックする（ステップ５７）。ステップ５５に
おいて、ＳＳＰＦＧ≧３のときはステップ５６を実行す
ることなくステップ５７を実行する。このとき通常は正
の偏差角度状態になっている。ステップ５７において、
偏差角度が０．５°以上であるときは、フラグＳＳＰＦ
Ｇを“４”にセットし（ステップ５８）、目標角度方向
から遠い角度状態にあるものとして高速データを取得し
（ステップ５９）、また偏差角度が０．５°以下である
ときは、フラグＳＳＰＦＧを“３”にセットし（ステッ
プ６０）、目標角度方向に近い角度状態にあるものとし
て低速データを取得し（ステップ６１）、それぞれ取得
した高速データまたは低速データで左車輪１１ａを後退
方向に、右車輪１１ｂを前進方向にそれぞれ駆動して左
方向旋回を実施する（ステップ６２）。この後、再びス
テップ５１へ戻る。

【００２４】ステップ５２において偏差角度がマイナス
であった場合は、ステップ５５以下に類似したステップ
７１以下（図２）が実行される。この場合は、フラグＳ
ＳＰＦＧの値が３以上か否かを判断し（ステップ７
１）、ＳＳＰＦＧ≧３、すなわち台車１０の状態が左旋
回によりプラス偏差角度からマイナス偏差角度へ変化し
たときは、偏差角度値に応じて低速または高速に右旋回
させるため、台車１０の減速・停止を行う（ステップ７
２）。ここで偏差角度の再チェック、すなわち偏差角度
が−０．５°以下か否かをチェックする（ステップ７
３）。ステップ７１において、ＳＳＰＦＧ≦２であった
ときはステップ７２を実行することなくステップ７３を
実行する。このとき通常は負の偏差角度状態になってい
る。ステップ７３において、偏差角度が−０．５°以下
（偏差角度が左方向に０．５°以上ずれた値）であると
きは、フラグＳＳＰＦＧを“１”にセットし（ステップ
７４）、目標角度方向から遠い角度状態にあるものとし
て高速データを取得し（ステップ７５）、また偏差角度
が−０．５°以上（偏差角度が−０．５°〜−０．１°
の範囲内）であるときは、フラグＳＳＰＦＧを“２”に
セットし（ステップ７６）、目標角度方向に近い角度状
態にあるものとして低速データを取得し（ステップ７
７）、それぞれ取得した高速データまたは低速データで
左車輪１１ａを前進方向に、右車輪１１ｂを後退方向に
それぞれ駆動して右方向旋回を実施する（ステップ７
８）。この後、再びステップ５１（図１）へ戻る。

【００２５】

【発明の効果】以上述べた本発明の自走台車の走行制御
装置によれば、ドリフト誤差を軽減するために方位セン
サのリセットを行う場合に台車側の方向誤差によって相
対的にセンサ出力に生じ得る角度誤差を解消し、長時間
にわたって高精度で自走台車の走行制御を実施すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における方向修正制御の
手順を示すフローチャート。

【図２】本発明の一実施の形態における方向修正制御の
手順を示すフローチャート。

【図３】本発明の方向修正制御を適用する自走台車の走
行機構および制御装置の概略を示す説明図。

【図４】図３の装置における制御装置の詳細を示すブロ
ック図。

【図５】本発明を適用する自走台車の走行経路の一例を
示す経路図。

【図６】台車がプラスの角度誤差をもって走行停止した
状態を示す説明図。

【図７】台車がマイナスの角度誤差をもって走行停止し
た状態を示す説明図。

【図８】方位センサの角度誤差を補償するために行うリ
セット動作の実行タイミングを説明する線図。

【図９】本発明の方向修正制御を含んで行われる台車走
行制御のメインルーチンを示すフローチャート。

【図１０】本発明に係る角度状態フラグの設定内容を説
明するための説明図。

【図１１】自走台車が所定距離を走行して停止した時の
台車の角度誤差について説明するための説明図。

【図１２】自走台車の走行経路と方位センサのリセット
点および方向修正制御点の一例を示す説明図。

【符号の説明】

１０ 自走台車 １１ａ、１１ｂ 車輪 １２ａ，１２ｂ 駆動モータ １３ａ，１３ｂ ドライバ １４ａ、１４ｂ パルス発信器 １５ 方位センサ １６ａ〜１６ｃ 障害物センサ １７ 操作パネル ２０ 制御装置 ２１ａ〜２１ｃ インタフェース ２２ メインコントローラ ２３ カウンタ Ｄ１〜Ｄ１１ 走行経路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】方位センサによって基準方位からの変位角
   度を検出し、その変位角度をゼロにするように、台車を
   予め設定された走行経路に沿って所定の方向に走行制御
   する自走台車の走行制御装置において、 方向変更のため台車をいったん停止させたとき、前記自
   走台車の前記基準方位からの変位角度をゼロにするよう
   に前記自走台車を旋回動作させる方向修正制御手段と、 前記自走台車の前記基準方位からの変位角度がほぼゼロ
   であることが確認されたとき前記方位センサを基準方向
   角度にリセットするリセット手段と、 前記方位センサをリセットした後、前記方向変更のため
   に前記台車を次の操行方向に向けて旋回動作させる方向
   変更制御手段と、 次の操行方向に向けられた台車を前記走行経路に沿って
   再走行させる操行制御手段とを具備したことを特徴とす
   る自走台車の走行制御装置。
2. 【請求項２】前記方向修正制御手段は、前記基準方位か
   らの変位角度が所定値より大きいときは前記台車をより
   高速度で旋回させ、前記基準方位角度からの変位角度が
   所定値より小さいときは前記台車をより低速度で旋回さ
   せるものであることを特徴とする請求項１に記載の自走
   台車の走行制御装置。