JPS6316308A - 無人移動体の走行制御方式 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、移動体の走行制御方式に関し、特に操縦者
なしで移動可能な無人移動体の走行制御方式に利用して
効果的な技術に関する。

［従来技術］ 近年、自動車や搬送車などの移動体を無人で走らせるた
めの技術が種々研究されており、例えば所定のコースに
従って移動体を走らせる誘導方式あるいは電波等による
遠隔操縦方式については、既に幾つか実用化されている
ものもある。

また、移動する人間に送信器を持たせると共に車両には
受信器を搭載して、送信器から送られて来る電波の方向
を検出してその方向へ車両を移動させるようにした自動
追尾式の移動車両システムも提案されている。

しかも、上記自動追尾式の移動システムにあっては、超
音波センサ等を搭載して進行方向の障害物の有無を検出
し、障害物を検出した場合には移動を停止して衝突を回
避するようにしたものもある。

［発明が解決しようとする問題点コ 従来の追尾式の無人移動体にあっては、電波すなわち目
標の方向と、障害物の有無のみを検出するようになって
おり、車両と目標や障害物との距離までは計測していな
かった。そのため、目標に接近した場合に、目標を障害
物とみなして停止してしまうという不都合があった。つ
まり、目標に向かって移動し、ある距離のところまで近
づいたなら停止するという動作それ自体は特に問題とな
らない。ところが、障害物を検出して停止するような場
合には、次の手動もしくは予めプログラムされた手順に
従って実行される回避動作のことを考慮すると、検出物
が目標である場合と同じような距離をおいて停止させる
のは望ましくないことがある。

［発明の目的］ この発明の目的は、目標を月相して移動するようにされ
た追尾式の無人移動体において、目標と障害物とを明確
に区別して認識し、無駄な停止や回避動作を行なわない
で済むような走行制御技術を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、この発明は、目標物から発せ
られる無指向性信号をその方位と共に検出できる受信器
からなる目標物の方向探知手段を２個以上設けて目標の
方位と距離を測定すると共に、超音波のような指向性の
ある信号を発射する装置を設けて進行方向へ向けて発射
させ、その反射波を検出して進行方向の前方の物体を検
知し、かつその物体までの距離を測定し、上記方向探知
手段により測定された目標物までの距離とから障害物か
否かの判定を行なうようにするものである。

［作用コ 上記した手段によると、目標物とそれ以外のものとの区
別を明確に行なえると共に、目標物の手前にある他の物
体のみを障害物として認識でき、目標物より遠い位置に
ある物体は障害物と認識しないようにすることができる
。

［実施例コ 第１図には本発明に係る移動体の走行制御方式を適用す
るための無人移動車両システムの一実施例が示されてい
る。

この実施例の車両には、差動機構６を有する後輪５ａ、
５ｂを回転駆動するための走行駆動モータ７と、前輪２
を有する操舵軸を回転させるための旋回駆動手段として
の操舵用モータ１１とが設けられ、これらのモータ７及
び１１はコンピュータ２２によってコントローラ２５を
介して制御されるようになっている。

つまり、コンピュータ２２が走行駆動モータ７の駆動制
御を行なって、所望の速度で車両を前進又は後退させる
と共に、操舵用モータ１１を制御して、車両の向き（進
行方向）を適宜変更するようになっている。

また、この実施例では、電波等の無指向性信号の発生源
を目標として、それに向かって車両を走行できるように
するため、指定性を有するアンテナとこのアンテナを回
転させて電波到来方向にアンテナを向かせるためのサー
ボモータ等からなる方向探知手段としての一対の受信装
置１ｔ４０ａ、４０ｂが車両の左右両側部に設けられて
いる。

そして、各受信装置１４０ａ、４０ｂのアンテナが電波
発生源の方向を向いた状態での角度から、三角測量法に
よって目標の方位と目標までの距離をコンピュータ２２
によって計算して求めるようになっている。

しかも、上記計測を短い周期で繰返し行なうことにより
目標の移動ベクトルも求めることができ、これによって
、自己の走行状態との関係で最適の操舵各及び車速を決
定して、モータ７及び１１を制御して最短距離で目標に
接近することができる。

第２図には、上記受信装置４０ａ、４０ｂ及びその制御
回路の具体的な構成例を示す。

受信装置４０ａ、４０ｂは各々、指向性ループアンテナ
と無指向性垂直アンテナを組合せた組合せアンテナ４１
ａ、４１ｂと、このアンテナ４１ａ、４１ｂを鉛直な軸
の回りに回転させるためのサーボモータ４２ａ、４２ｂ
と、アンテナ４１ａ。

４１ｂの初期方位からの回転角を検出するためのエンコ
ーダ４３ａ、４３ｂとから構成されている。

また、上記サーボモータ４２ａ、４２ｂを制御するモー
タ制御回路４５ａ、４５ｂには、上記アンテナ４１ａ、
４１ｂからの受信信号が入力されており、その受信信号
が最も強くなる方向にアンテナが向くように、サーボモ
ータ４２ａ、４２ｂにフィードバックをかける。そして
、そのときのエンコーダ４３ａ、４３ｂからのパルス信
号を、パルスカウンタ４６ａ、４６ｂで計数し、その計
数値をコンピュータ２２へ供給して、各々のアンテナの
方位θ□、θ２を計算し、方位θ１．θ２と２つのアン
テナの間隔とから三角測量法により、目標（発信源）Ｋ
までの方位と距離を求めるようになっている。

上記モータ制御回路４５ａ、４５ｂ及びパルスカウンタ
４６ａ、４６ｂは、第１図のシステムにおけるコントロ
ーラ２５内に設けられる。

さらにこの実施例では、走行中、特に進行方向に存在す
る障害物を検出するため、超音波などの指向性の高い信
号を発射する送信器と、その反射波を検出する受信器と
からなる障害物検知手段３０を設け、この検知器からの
検出信号に基づいてコンピュータにより障害物となるか
否かの判定を行なうとともに、障害物とみなした場合、
適当な手順に従って回避動作を行なうようになっている
。

特に限定されるわけではないが、この実施例では障害物
検知手段３０を３個用意して車両の左右および中央の３
箇所に取り付け、第３図に示すように検知手段３０ａで
車両の進行方向中央を、また検知手段３０ｂと３０ｃで
左斜め前方と右斜め前方をそれぞれ分担し、全体として
車両が進行すると予想される範囲の障害物の検出を行な
うようになっている。

第４図には、上記障害物検知手段３０の制御回路の構成
例を示す。

送信器３１を駆動するドライバ２８は、コンピュータ２
２から供給される基準クロックＡに基づいて、例えば１
秒間隔で駆動信号を送信器３１に供給して送信波Ｂを発
射させる（第５図参照）とともに、カウンタ２９にスタ
ート信号を送って計数動作を開始させる。そして、発射
された送信波Ｂが車両の進行方向前方の物体に当って反
射した反射波Ｃが受信器３２により検出されると、その
反射波検ａ時点でカウンタ２９の計数動作を停止させる
ようになっている（ドライバ２８およびカウンタ２９は
、第１図の回路ではコントローラ２５内に設けられてい
る）。

このとき、カウンタ２９が動作している時間は、車両か
らその進行方向前方の物体までの距離に比例することに
なる。そこで、コンピュータ２２は送信波Ｂが発射され
てから反射波Ｃが検出されるまでの間にカウンタ２９が
計数した値を読み取って車両と進行方向上の物体との距
離を演算する。

上記のようにして、受信装置４０ａ、４０ｂからの信号
に基づいて計測された目標物Ｋまでの距離及び方位と、
超音波センサ３１ａ〜３１ｃからの信号に基づいて計測
された障害物Ｅまでの距離及び方位を比較して、その障
害物Ｅが本当に車両にとっての障害物となるか判定する
。つまり、障害物Ｅが目標物によりも遠くにあれば障害
物と認定しないでそのまま、もしくは速度を落して走行
を続け、障害物Ｅが目標物によりも手前にあれば障害物
と認定して、一旦停止したり、予め設定されたプログラ
ムに従って適当な手順で障害物を回避する動作を行なう
ようになっている。ただし、目標に近づきすぎたら停止
する。

このように、上記実施例の追尾式無人移動体にあっては
、障害物と目標とを認識できるので、各々異なった距離
まで接近したときに停止させるように制御できる。従っ
て、それぞれの使用環境あるいはシステム構成に応じて
、障害物又は目標のいずれの接近禁止範囲を広くするか
自由に選択でき、システム構成上の自由度が高く、極め
て便利である。

なお、実施例の車両（第１図）に、差動機構６を有する
走行駆動車輪としての後軸５ａ、５ｂの各々に対応して
その回転数を検出するためのエンコーダを設け、このエ
ンコーダからの検出信号を計数してコンピュータ２２に
入力し、左右の車輪の回転数を計算してその平均値をと
って走行距離を知ると共に、回転数の差より方位すなわ
ち車両の進行方向を知るようにする。このようにして、
エンコーダからの信号によって自己の位置を認識しなが
ら、例えばＩＣカセットのような記憶装置に格納されて
いるコース情報に従って、走行駆動モータ７や操舵用モ
ータ１１を制御して、予め設定された走行禁止域へ進入
しないように操舵しながら、目標に向かって移動させる
ようにしてもよし）。

さらに、上記実施例では、目標の方向探知に利用する無
指向性通信媒体として電波を用いているが、この発明は
それに限定されず、光や音などを利用することもできる
。

また、実施例では障害物探知に利用する指向性の高い信
号として超音波を用いているが、赤外線を用いたり、あ
るいは指向性を有するアンテナによって電波（目標探知
の電波とは周波数の異なる電波）を発射して、その反射
波を検出することにより障害物を検知するようにしても
よい。超音波センサは、実施例のように３つでなく、１
ってあってもよい。

［発明の効果コ 以上説明したごとくこの発明は、目標を目脂して移動す
るようにされた追尾式の無人移動体に才いて、目標物か
ら発せられる無指向性信号をそＱ方位と共に検出できる
受信器からなる目標物のプ向探知手段を２個以上設けて
目標の方位と距離右測定すると共に、超音波のような指
向性のあるイ；号を発射する装置を設けて進行方向へ向
けて発身させ、その反射波を検出して進行方向の前方の
ゼ体を検知し、かつその物体までの距離を測定し、上記
方向探知手段により測定された目標物までＣ距離とから
障害物か否かの判定を行なうようにしたので、目標物と
それ以外のものとの区別が明何に行なえると共に、目標
物の手前にある他の物４（のみを障害物として認識でき
、目標物より遠い代置にある物体は障害物と認識しない
ようにすることができるという作用により、無駄な停止
や回連動作を行なわないで済むという効果がある。

また、障害物および目標に各々異なった距離まで接近し
たときに車両を停止させるように制御できるので、障害
物又は目標のいずれの接近禁止範囲を広くするか自由に
選択でき、システム構成上の自由度が向上されるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る移動体の走行制御方式を適用す
る無人移動車両システムの一実施例を示すブロック構成
図、 第２図は、目標の方向探知装置及びその制御回路の実施
例を示す構成図、 第３図は、障害物検知手段による検知範囲と目標の方向
探知との関係を示す説明図、 第４図は、障害物検出回路の構成例を示すブロック図、 第５図は、障害物検出回路の動作タイミングを示す説明
図、 ２・・・・前輪、５ａ、５ｂ・・・・走行駆動用車輪（
後軸）、７・・・・回転駆動手段（走行駆動モータ）、
１１・・・・旋回駆動手段（操舵用モータ）、２２・・
・・制御装量（コンピュータ）、３０・・・・障害物検
知手段、３１・・・・超音波送信器、３２・・・・受信
器、４０ａ、４０ｂ・・・・方向探知手段（受信装置）
、４１ａ、４１ｂ・・・・アンテナ、４２ａ、４２ｂ−
サーボモータ、４３ａ、４３ｂ・・・・エンコーダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）走行駆動用車輪及びその回転駆動手段と、操舵軸
   に結合された車輪及びその旋回駆動手段と、上記回転駆
   動手段及び旋回駆動手段の駆動制御を行なう制御装置と
   、目標物から発せられる無指向性通信媒体の方位を検出
   する方向探知手段を備え、上記目標物に向かって自立移
   動可能に構成された無人移動体であって、上記方向検知
   手段を２個以上設けて目標物までの距離を計測すると共
   に、指向性通信媒体を送信してその反射波を検出して障
   害物を検知する障害物検知手段を設け、この障害物検知
   手段からの検知信号に基づいて障害物までの距離を計測
   して、上記２つの計測値に基づいて障害となるか否かの
   判定を行なうようにしたことを特徴とする無人移動体の
   走行制御方式。