JPS63104111A

JPS63104111A - 無人走行装置

Info

Publication number: JPS63104111A
Application number: JP61250218A
Authority: JP
Inventors: Yuji Takiguchi; 裕司瀧口; Sueyoshi Mizuno; 末良水野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-10-21
Filing date: 1986-10-21
Publication date: 1988-05-09
Also published as: JPH0516045B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は無人本行装置に係わり、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行する無人走行装
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ったり、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っての作業を行わせるな
ど、これから益々棟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
導ラインに沿って走行させる。

（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、清掃作業用ロボッ
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、清掃ロボッ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っ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す、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、清掃ロボッ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
の清掃ロボッ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
れを基に壁に沿って走行させ、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った壁に面する測距
センサにより、壁との距離を知り、この壁に沿って本体
の幅分のピッチだけ横行または方向転換して本体の幅分
のピッチだけ９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
壁に行ぎ当たった段階で壁に沿って本体の幅分のピッチ
だけ横行または方向転換して本体の幅分のピッチだけ移
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っ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
壁との距離を知っ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があったり、ドア
のノブ等のように突起物があったりすると、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ったり、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ゃくちゃと
なっ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
おいであることは多く、また、清掃ロボットで清掃する
ような部屋は一般に広いから、−反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ャイロ装置と、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
里との相対角度を演算する姿勢角演算別能部、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ャ
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ャ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１ｍ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、側面測距セくジンサにより走行方向沿う壁面を検出し、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った段階で本体の幅分のピッ
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った段階で本体の幅分のピッチ
だけ上述のような移動をして後、再び直進的に走行させ
ると言っ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ッチで横にずれながらピル
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、清掃作業ロボットなどに適用
する場合等で必要とする効率的で、規則的な走行ルート
を辿っ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っ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ック図である。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
凸のある壁に沿っ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。３ａ。

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袋＠
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の４つの面における各コーナ一部（それぞれ向かって
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っている。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１機能部は第１図の如き機能
構成となっている。すなわち、第１図は本発明を実現す
るためのハードウェアの構成図であり、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はジャイロケータであり、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ェイスである
動作モード情報入力部、２５はジャイロケータ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ット・ポー
ト、２６は周知のマイクロコンピュータであり、インプ
ット・ポート２５を介して取込まれたデータをもとにプ
ログラムに従っ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。マイクロコンピュータ２６はＲＡＭ
　（ランダム・アクセス・メモリ）２７、ｃｐｕ　＜プ
ロセッサ）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、ＣＰ　Ｕ　２８はこの１１Ｊ　！ｌＩＩ
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ｗＡ域
やデータの一時格納１等に利用される。３０はマイクロ
コンピュータ２６より外部にデータを出力するためのア
ウトプット・ポートである。

３１はこのアウトプット・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は上記アウトプット・ポート３
０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、１９はこの後操舵輪サーボアンプ１
８の出力により駆動制御される後操舵輪モータである。

２１は上記アウトプット・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、２
２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ャ
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図に従って本装
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ットポート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、ＣＰ　
Ｕ　２８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ｉｏ　＜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！Ｉ（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６１２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、ステッ
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
、従って、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
テップ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θＭを演算する
。次に壁１に対して無人走行装［２の方向が所定角度以
内であるか否かをこの相対角度θＭをもとにステップＳ
３において調べる。この相対角度θＭ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、
ステップＳ３は相対角度θＭ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
に入った場合、ステップＳ４に入り、時間経過とともに
生じてくるジャイロケータ出力データθＧＹＲＯ（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１ｆｆｌ対応）を求め、次に時間経過とと
もに生じてくるジャイロケータ出力データθＱＹＲＯす
なわち、姿勢角のデータのドリフトを補正するため、ス
テップＳ４で求めた更新されたヨー角エラーθＥＲＲＯ
Ｒと、現在のジャイロ出力データθＧ　ＹＲＯを加算し
、新たなドリフト含有姿勢角θＨＯＬＤを作り、このθ
ＨＯＬＤを基準にθＧ　ＹＲＯとの差を得てドリフトの
無い姿勢角のデータを作る（ステップ８５）。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１ｔｌＪ
御のためのヨー角制ｔｌｌ量を得、これをヨー角エラー
〇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母ＱＲｔｒとを基に横
変位エラーλＥＲＲＯＲを求める（ステップ８６）。そ
して、この横変位エラーｎＥＲＲｏＲ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１９に与えて前操舵輪４ａ及
び後操舵輪４ｂを１ＩＩＪＩＸする。これにより横変位
を修正する（ステップ８７）。

一方、ステップＳ１で条件分析した結果、偽となった場
合、すなわち、上記測距センサ３゜３′が測距不能にな
った場合は、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ｊ２Ｅ
ＲＲｏＲは用いないので、ＩＩＥ＊ｐｏＲは零としくス
テップ３９）、また、ジャイロケータの出力する姿勢角
のデータθＱＹＲＯ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Ｗ＜ヨー角制ｗＪ）を行うため
にステップ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θＥＲＲＯＲ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〇
ＥＲＲＯＲを基準としてジャイロケータ２３の出力する
姿勢角のデータθ。ＹＲＯの差を求め、操舵角修正量を
得て（ステップＳ７）、これを前操舵角の制御量βＥＲ
ＲＯＲとしてアウトプット−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２
２を駆動制御する。また、後操舵角の制ｔｉｌｌ量ｆｆ
ｉεＲＲＯＲはＳ９において零としたので零として制御
し、また、零なるＪ２ＥＲＲＯＲと８１０において得た
θＥＲＲＯＲ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、ステップＳ３において、相対角度θＭ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、この場合もステップＳ３からステップＳ９に
入り、上述同様に横変位エラーＱＥＲＲｏｖｔは零とし
、また、ヨー角エラー〇ＥＲＲＯＲの更新も行わず（ス
テップ５１０）、ジャイロレータ２３の出力データθ０
ＹＲＯを用いての姿勢制御量を前操舵角制御量（ｌＥ＊
＊ｏ＊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」Ｑｔ−ＲＲｏＲはＳ９にお
いて零としたので零として制御し、また、零なる１２Ｅ
ＲＲｏＲと８１０において得たθＥＲＲＯＲ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ャ
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ぎ、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、ＣＰ
Ｕ２８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ッチ横にシフ
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。この横行端
またはシフト量は清掃ロボットの場合、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
壁に突き当たっ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　ＣＰ　Ｕ　２８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
行範囲を一定のピッチで万）ｉ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、マイクロコンピュータ２６はこのセ
ンサの出力するデータを基にしての横変位吊制（ＩＩ（
横変位エラー（ｌＥＲＲｏＲ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、ヨー角制御く壁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
作業を終了でる。

無人走行装置本体２のマイクロコンピュータ２６の持つ
制御機能は機能ブロックで示すと第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ャイロ出力データ（姿勢角データθ
Ｇ　Ｙ　ＲＯ）　、３　ａ　。

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、３ｂＪ：す、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θ２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
ッチ５Ｗａ−８Ｗｃ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は上記ジャイロ出力データ（θ０ＹＲＯ）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はジャイロ出力データ（θＧＹＲＯ）
６をドリフト含有姿勢角データ〈θ８゜ＬＯ）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（θＥＲＲＯＲ）、１１はドリフト含有姿勢角データ
（θＨＯＬＤ　）９から上記ジャイロ出力データ（θ０
ＹＲＯ）６を引いたヨー角真値のゲイン（Ｋ１）で、上
記スイッチ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は上記姿努角演ｎ機能部７の出力を上記ヨー角エラ
ーデータ（θＥＲＲＯＲ）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）、２２は上記ヨー
角エラーデータ（θＥＲＲＯＲ）１０と横変位エラーの
データ（ＩＥ＊＊ｏＲ）１６の加算値を制御量として受
は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輸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。

３ｂのうち基準横変位員データ（λＲＥＦ）に近い方の
測距データ２Ｍ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湧データ（ｆｆｉＲ
ＥＦ）で、無人走行装＠２を上記壁１からどの程ｆｉｗ
ｉシて走行させるかを決めるものである。１５は塁準横
変位因データ（１２ＲＥＦ）１３に対する２Ｍの差の値
にて得られる横変位修正ｍである横変位エラー（λＥＲ
ＲＯＲ）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（ｊ２＋：ＲＲｏＲ）１６を制
御ｆ１１７として受は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。

上記スイッチＳ　Ｗ　ａはθＥＲＲＯＲ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、上記スイッ
チＳＷＣはヨー角エラーθＥＲＲＯＲに対し、姿勢角演
算機能部７の出力する姿勢角演算値０Ｍ分の補正をする
か否かを定めるための機能を示したもので、このスイッ
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θＭは乗算部にて修正操舵ゲイン（Ｋ
２）１２分増幅されてからドリフト分の修正がなされた
ジャイロ出力データθａＹＲｏとなる。

次に上記機能ブロッ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が檗等の障害物に衝突しないよう
に走行させ、また、壁に沿って走行させる時はその壁面
を基準にするため、測距殆センサ３，３′を本体８面に取付けである。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
タを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。そして成る程度の距離以
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θＭが指定角度以上の時は慣性航法により
直線的に誘導する構成としである。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った時
及び相対角度θＭが指定角度以上の時には姿勢角演算機
能部７の動きにより、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はスイッチＳＷａ
、〜ＳＷＣの状態を反転させる指令である。そのため、
スイッチ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（θＨＯ
ＬＤ）９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、ジャイロ出力データ（θＧＹＲＯ）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
凹凸等の影費を受けずに済む。尚、θＱＹＲＯθのドリ
フト補正は最後に更新されたＨＯＬＯを用いて行われる
。またこの時は測距不可能であったり、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ＱＥＲｖｔｏＲは用いないので、これを遮断すべく例え
ばｎＨＲＲｏＲの出力系統に指令Ａに連動するスイッチ
を設けるなどして（ｌＥ＊ＲｏＲは零としくステップＳ
９）、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υ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限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、ステップ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θＭを演算する（ステップＳ２
相当）。姿勢角範囲判定機能部８はこの相対角度θＭが
、ある一定角度より大きいか否かを調べる（ステップＳ
３相当）。相対角度θＭがある一定角度以内に入った場
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、
スイッチＳＷａ。

〜ＳＷｃの状態はもとの状態であるから、スイッチＳＷ
ａは閉、スイッチＳＷｂは開、スイッチＳＷＣは閉の状
態にある。これによりジャイロケータの出力するジャイ
ロ出力データ（θＱＹＲＯ）６と該ジャイロ出力データ
６のドリフト分の修正用のフィードバック信号であるヨ
ー角エラー〈θＥ　ｖｔ　ＲＯＲ）　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（θＨＯＬ
Ｄ）９に与えられ更新される。そして、更新されたθＨ
ＯＬＤを基準にジャイロ出力データ（θ。ＹＲＯ）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
テップ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煤工する。

ここで、現在のヨー角エラー〇ＥＲＲＯＲを相対角度θ
７．でに１＋に２＝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
ｄ能部１４で得たデータλＭと走行開始時に設定する基
準横変位ω（ｎＲＥｒ）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（ｆｉＥ＊
ＲｏＲ）１６を求める（ステップＳ６）。そして、この
横変位エラーｒｌＥＲＲｏＲ分の制御間を前操舵輪サー
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１す、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
Δｙを走行基準５の位置に修正する（ステップ８７）。

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（θＥＲＲ
ＯＲ）１０は時間経過とともに生じてくるジャイロケー
タ出力データ（θＧＹＲＯ）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（θ９）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
ータ変化が大ぎい時はジャ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った段階で本体の幅分のピッチだけ
移動して後、走行基準の線に沿っ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った
段階で本体の幅分のピッチだけ移動して後、再び上記基
準の線に沿って前回と逆の方向に走行させると言った制
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ッ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、清掃作業ロボットなどに適用す
る場合等で必要とする効率的で、規則的な走行ルートを
辿っての走行制御を行うことが出来るようになる。また
、壁面は凹凸があってもこれに影Ｖ？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、ピ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
があっ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ック図、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
買の姿勢制御の機能ブロック図、第６図は姿勢制御の作
用を説明するだめのフローチャートである。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・・・ジャ
イロ出力データ、７・・・姿勢角演算毀能部、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・・
・スイッチ、２１・・・前操舵輪サーボアンプ、２２・
・）舵輪モータ、２３・・・ジャイロケータ、２４・・
・動作モード情報、２５・・・インプット・ボート、２
６・・・マイクロコンピュータ、２７・・・ＲＡＭ　（
ランダム・アクセス・メモリ）、２８・・・ＣＰＵ　（
プロセッサ）、２９・・・ＲＯＭ（リード・オンリー・
メモリ）、３０・・・アウトプット・ボート、３１・・
・走行輪サーボアンプ、３２・・・走行輪モータ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

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ャイロ装置と、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ャイロ装置の
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ャ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
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。