JPS6231367B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、工場内荷物搬送用あるいは自動走
行機能を有する省力化装置等として広く用いられ
る無人走行車において、該無人走行車の走行経路
教示及び実走行制御に所謂プレイバツク方式を用
いて運行させるようにした無人走行車のプレイバ
ツク走行制御方法に関するものである。

従来、この種の無人走行車としては、無人走行
車の走行床面に誘導電線若しくは光学反射テープ
等の誘導体を配設し、該誘導体に追随して無人走
行車を走行させる制御方式が一般に用いられてい
たが、かかる方式では上記誘導体を配設すること
が必要不可欠であり、そのための工事が極めて面
倒であつた。さらに経路変更に対して柔軟性を欠
くものでもあつた。このような事情に対しては、
無人走行車自身に走行距離検出手段及び走行方位
角検出手段を具備せしめることにより上記誘導体
を無くして走行させることが可能となるが、この
場合当該無人走行車の走行経路中の距離及び方位
角を別途測定手段（例えば三角測量等）によつて
測定する必要が生じ、このために多大な労力と時
間を要するものである。さらに走行経路を頻繁に
変更するような場合には上述欠点は著しく不都合
なことである。

さらにこの種の無人走行車の経路制御において
は、実際に走行する経路が複数かつ多岐にわたる
ことが常態であり、経路制御のために必要な各走
行経路毎の距離あるいは方位角情報等の記憶量を
極小化することが記憶装置の容量上望ましい。

この発明は上述のような事情に鑑みてなされた
ものであり、その主眼とするところは、無人走行
車を予定の走行経路に沿つて手動運転せしめるこ
とにより走行に必要な情報を無人走行車自身に記
憶せしめ、該記憶された情報を以後の自動運転中
に呼び出しつつ所定の走行経路を自動走行させる
ものである。この際に、無人走行車が実走行にお
いて用いる走行距離検出手段及び走行方位角検出
手段を手動運転に係る教示の際、夫々走行距離測
定手段及び走行方位角測定手段として併用して距
離情報、方位角情報を夫々得るものであつて、さ
らに走行経路における出発点、旋回点及び目標点
を結んで成る走行パターンを予め構成しておき、
上記距離情報、方位角情報と上記走行パターンと
合成することによつて所定の走行経路を教示する
ものである。然して本発明は係る手段によつて簡
便な方法で、高精度かつ柔軟性の高い無人走行車
のプレイバツク走行制御方法を提供することを目
的としている。

尚、走行パターンとは走行経路における出発
点、旋回点、目標点の各点を走行順序に従つて接
続するものとした上記点の順序集合を呼称するも
のであり、かつ接続点間には線分（走行経路にお
ける距離に相当する）が仮想されているものとす
る。以下、上記点及び線分を頂点（ｖで表わす）
パス（ｅで表わす）と称するものとし、便宜上走
行パターンをグラフで表現する。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第１図は所謂ジヨブシヨツプ形態の生産シス
テムにおいて各ステーシヨン間のワーク搬送手段
に無人走行車を利用することを示した概略図であ
つて、図において、１は無人走行車、２は中央制
御ステーシヨン、３ａ〜３ｃは移載ステーシヨ
ン、４は充電ステーシヨン、（ｌ）は上記無人走
行車１の走行経路を示す。実際には移載ステーシ
ヨン３ａ〜３ｃに隣接して加工工程、検査工程等
を受け持つジヨブシヨツプが設けられるものであ
り、充電ステーシヨン４は無人走行車が具有する
動力源（蓄電池等）への充電作業を行なうための
ものである。

第２図は無人走行車１が装着する各種構成要素
を明示した概略平面図である。図において、５は
駆動車輪、６は補助車輪、７は駆動車輪５を駆動
する駆動モータであつて本実施例では一対の駆動
車輪５を駆動モータ７により夫々独立して駆動せ
しめ、走行及び操舵の両機能を果たす方式を採用
している。また８は走行距離検出手段としてのエ
ンコーダであり、駆動車輪５と連動するべく配設
される。９は走行方位角を検出するジヤイロ装置
である。さらに１０は制御演算装置、１１は記憶
装置であつて両者は接続してマイクロコンピユー
タの機能を成すものである。１２は駆動モータ７
を制御する駆動装置、１３は駆動モータ７の動力
源たる蓄電池である。１４は走行経路を無人走行
車１に教示せしめる際に必要な教示装置であつ
て、制御演算装置１０に教示中接続され、人間が
該教示装置１４を使つてこれを操作しながら予定
された走行経路に沿つて手動運転させるものであ
る。叙上のように構成要素を具備した無人走行車
１は、駆動車輪５と連動するエンコーダ８により
パルス数として走行距離量を検知し、かつジヤイ
ロ装置９によつて走行方位角を検知できるから、
走行距離及び方位角情報を組み合わせることによ
つて、所望の経路走行を実現するものである。

次にこの実施例の作用動作について以下に詳述
する。

第３図は第１図に示した走行経路（ｌ）を含む
ジヨブシヨツプ生産システムの概略図について、
走行経路中の出発点、旋回点、目標点及びこれら
を結んで成る線分によつて構成された走行経路の
模式図である。第１図において、例えば無人走行
車１が中央制御ステーシヨン２を出発点として目
標点たる移載ステーシヨン３ｃまで走行すると
き、その走行経路の一つは、第３図におけるパス
e₁→e₃→e₅→e₈を通過するものである。一方、移
載ステーシヨン３ａを経由する走行経路も考えら
れ、この場合はパスe₁→e₂→e₄→e₈と進むことに
なる。上述走行経路を夫々L₁，L₂とし、便宜上
走行経路をグラフで表わせば第４図G₁，G₂のよ
うになる。同図からわかるように、一つの走行経
路において、各頂点に一つの旋回角度の規定に必
要な方位角情報を対応せしめ、かつ頂点間を結ぶ
線分、即ちパスに距離情報を対応させ、加えて頂
点の結合順序が規定されれば走行経路は一義的に
定まることになる。尚、頂点の結合順序が決めら
れれば上述パスは、自ら二つの頂点の隣接関係か
ら夫々生成されるので、走行パターンにおいて頂
点のみでよくパスを指定することは本発明におい
ては必要でない。

一方、教示経路情報を出発点から目標点まで一
連の距離情報及び方位角情報を包含したものと考
え、これを一つの単位として記憶することによつ
ても無論所定の経路走行は可能であり、一般にこ
の方式が工業用ロボツト等のプレイバツク制御方
式に用いられている。しかしながら無人走行車の
走行経路制御に係る通常のプレイバツク制御方式
をそのまま適用すると記憶容量の上から不経済が
生ずる。例えば、第４図における走行経路L₁，
L₂において、パスe₁，e₈は同一部分経路であるか
らe₁，e₈に対応する距離情報を二重に記憶する必
要性はないからである。第３図に例示した走行経
路網のような比較的簡単なものでは上記重複情報
量もさほどではないが、第５図に示すような走行
経路網が構成された場合では上述欠点は著しくな
る。例えば第５図に示す走行経路網において、出
発点をステーシヨンST₁、目標点をST₂としてパ
スの数が最小７で済む走行経路を選択するとして
も、第６図のように９通りの走行経路が存在し、
この９通りの走行経路を夫々距離情報、方位角情
報の一連の組み合わせとして記憶する方式を採る
ならば、重複情報量は多大なものとなることは明
らかである。

然して本発明においては、距離情報、方位角情
報を無人走行車の教示作業に係る手動運転の際に
前述グラフの各パス及び頂点を一単位として対応
せしめて記憶する方式を採るものであつて、教示
作業における無人走行車１の手動運転が出発点か
ら目標点まで一連の動作で行われた場合でも、距
離情報、方位角情報の記憶装置８の内部における
格納が分割的であるから、これらを実走行時に走
行パターン指令に従つて編成することにより、必
要最小限の情報で任意の走行経路をプレイバツク
走行させることが可能となるものである。

叙上の実施例に関して以下にさらに詳しく説明
する。上述した走行パターンは、例えば次のよう
な行ベクトルにより指定することが可能である。
即ち、第４図の走行経路L₁に対しては 〔L₁〕＝｛v₁，v₂，v₅，v₄，v₈｝ となる。

ただし〔L₁〕は走行経路L₁に対応する走行パタ
ーンの行ベクトル表示である。従つて走行パター
ン〔L₁〕が走行経路L₁の各頂点の指定及び順序に
より規定されるから、次段階では教示作業によつ
て記憶されている全走行経路網の距離及び方位角
情報のうち、必要な情報が選択されて呼び出され
上記走行パターンと合成されることになる。

この合成に際して、教示作業により記憶されて
いる距離及び方位角情報は第７図に示すようなマ
トリクス構造に格納されていると好都合である。
即ち、当該記憶情報マトリクスをｎ次正方マトリ
クスＭとし、各マトリクス要素ｍ（ｉ，ｊ）にお
いて、ｉ＜ｊの要素には頂点ｖ_iから頂点ｖ_jへ向
う方位角情報θ_ijを、ｉ＞ｊの要素には頂点ｖ_i，
ｖ_j間の路距情報ｄ_ijを格納するものである。ここ
において、方位角情報θ_ijは正負の値をとりうる
ものであつて、θ_ij＝−θ_jiの関係を有すべく約
束する。頂点ｖ_iからｖ_jへ向うときの方位角θ_ij
を教示すれば、逆方向（ｖ_j→ｖ_i）へ走行すると
きの方位角θ_jiも自ら定まるからである。また距
離情報に関しては明らかにｄ_ij＝ｄ_jiである。係
る手段によれば、ｉとｊの大小により方位角情
報、距離情報の記憶密度を節約しても何んら不都
合は生じないものである。

このように予め教示作業を経て記憶された距離
及び方位角情報に基づいて、例えば無人走行車を
走行経路L₁に沿つて運行させたいときには、ま
ず上述走行パターン〔L₁〕が指定される。次に指
定された行ベクトル〔L₁〕の第一列，第二列要素
v₁，v₂からマトリクスＭのｍ（１，２）要素であ
るθ₁₂が呼び出され、続いてv₂，v₅からｍ（２，
５）要素に対応するθ₂₅が呼び出され、以下同様
にして次のような方位角に関する行ベクトル
｛θ｝が形成される。

｛θ｝＝｛θ₁₂，θ₂₅，−θ₄₅，θ₄₈｝…… 式において、−θ₄₅＝θ₅₄の関係が用いられて
いる。同様の手段により距離情報に関しても行ベ
クトル｛ｄ｝が定まる。

｛ｄ｝＝｛d₂₁，d₅₂，d₅₄，d₈₄｝ …… 上記のように編成された方位角及び距離の行ベ
クトル｛θ｝，｛ｄ｝を当該順序に従つて第４図の
グラフG₁上に配列すれば、第８図のようにな
り、走行パターンと実体量である距離及び方位角
情報量が合成されたことになり、これは言うまで
もなく走行経路L₁に対応する教示経路である。

叙上のようにして合成された教示経路に沿つて
以後無人走行車は運行されることになるが、実走
行時の具体的走行制御手段について若干補足す
る。前述処理過程を経て合成された教示経路は、
一連の走行制御信号として駆動装置１２へ入力さ
れるものであつて、特に距離情報は駆動車輪５の
回転数を制御するためのパルス数として出力され
るものである。そこで距離ｄ_ij進行させるときの
制御パルス数をＮ_ijとすれば、上述一連の走行制
御信号は、例えば走行経路L₁に対して第９図の
ようになる。

尚この場合、方位角の規定は無人走行車１の２
つの駆動車輪５の回転速度を夫々制御することに
より実現できるもので、特に旋回点（v₂，v₅，v₄
等）では、駆動車輪の回転速度を正負かつ等値に
することにより無人走行車自体は走行することな
くその場でその姿勢（進行すべき方位角）を変え
ることが可能であり、方位角の規定は容易に達成
し得るものである。

第１０図は本発明に係る制御方策を具現する制
御装置のブロツク図であつて、距離情報、方位角
情報を記憶するデータ記憶回路１２１と走行パタ
ーン、走行加減速モード等を記憶するプログラム
記憶回路１２２は前記記憶装置１１内に、駆動モ
ータ７のサーボ制御を行うサーボ回路１２３は前
記駆動装置１２内に存するものであり、中央演算
回路１２４等の他の回路は前記制御演算装置１０
内に設けられているものである。ゲート回路１２
５及び１２６は教示作業中に教示装置からの指令
により開閉されるもので、特に距離情報は、エン
コーダ８よりパルス数の形で距離検出回路１２７
で計測され、教示中開かれているゲート回路１２
６を経て、データ記憶回路１２１内に格納され
る。ジヤイロ装置９からは方位角信号が出力され
るが、これは方位角検出回路１２８に入力されて
主にデイジタル変換され、ゲート回路１２６を経
てデータ記憶回路１２１に方位角情報として格納
される。無人走行車を自動運転させる際には、上
記記憶された距離及び方位角情報をデータ記憶回
路１２１から呼び出し、また走行パターンをプロ
グラム記憶回路１２２から呼び出して中央演算回
路１２４において合成し、一連の走行制御信号
（第９図参照）の形で出力する。該走行制御信号
は自動運転中のみ通過可能なゲート回路１２５を
経て比較回路１２９に入力され、さらに比較回路
内で距離検出回路１２７、方位検出回路１２８か
らの距離情報、方位角情報と逐次比較されて駆動
モータ４を駆動制御するサーボ回路１２３まで入
力されるものである。

以上のように、この発明によれば無人走行車の
走行経路指定を所謂プレイバツク方式によつて実
現されるものとしたもので、別途走行経路の距離
あるいは方位角情報を測定する手段を必要とせ
ず、しかも走行経路が全体として平面でなく上下
方向にうねり等を含んでいても、正確な距離情報
がテイーチング走行により与えられるので、路面
の状態による誤差がなく原理上高精度な再生走行
を具現できる。さらに本発明においては距離情
報、方位角情報を目標点、旋回点等の各頂点及び
各頂点間のパスごとに割り当て、分割的に記憶す
る手段を採つたので記憶容量を最小限に抑えるこ
とができ、加えて、上記情報と走行パターンを合
成する手段のみで多種類の走行経路を簡単に構成
することが可能であり、経路変更等に極めて柔軟
に対処し得るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は無人走行車システムの概略図、第２図
はこの発明の一実施例における無人走行車及び経
路教示装置の構成を示す平面概略図、第３図は第
１図の走行経路に対応する走行経路の模式図、第
４図は第３図に示す走行経路から抽出した走行パ
ターンの表示グラフ、第５図は複雑な走行経路網
の場合の走行経路の模式図、第６図は第５図に対
応する走行経路の説明図、第７図は記憶装置内に
格納される距離及び方位角情報の記憶情報マトリ
クス図、第８図は走行経路の一説明図、第９図は
走行制御信号の模式図、第１０図はこの発明の一
実施例における制御系統のブロツク図である。 図について、１は無人走行車、１１は記憶装
置、８は距離検出手段としてのエンコーダ、９は
方位角検出手段としてのジヤイロ装置、ｄは距離
情報、（θ）は方位角情報である。尚、図中、同
一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 予め定められた走行経路に沿つて無人走行車
   を自動運転させる無人走行車のプレイバツク走行
   制御方法において、最初に、上記走行経路に対応
   する出発点、旋回点、目標点の各点の順序集合か
   ら成る走行パターンを予め構成して上記無人走行
   車に具備された記憶装置に記憶させ、上記無人走
   行車を予定の走行経路に沿つて手動運転せしめ、
   該手動運転中に上記走行パターンの各点間の距離
   情報及び方位角情報を上記無人走行車が具備する
   距離検出手段及び方位角検出手段により検出する
   と共に、該検出された情報を、上記走行パターン
   の順序集合に基いて取り出せるように、上記記憶
   装置にマトリクス状に配列して記憶させ、その
   後、上記走行パターンと該走行パターンの各点間
   の距離情報及び方位角情報とを合成して成る教示
   経路情報に基づいて、上記無人走行車を自動運転
   せしめることを特徴とする無人走行車のプレイバ
   ツク走行制御方法。