JP2023047537A - Autonomous moving body - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自律移動体に関する。 The present invention relates to an autonomous mobile body.
自律移動体に関する従来技術として、例えば、特許文献1に開示された荷物運搬ロボットが知られている。特許文献1に開示された荷物運搬ロボットは、2つの車輪と、機体と、姿勢センサと、アクチュエータと、移動装置と、制御部と、を有する。2つの車輪は、同軸上に配置される2つの車軸にそれぞれ連結され、回転可能に支持されている。機体は、荷物を搭載可能な荷台を有する。姿勢センサは、機体の姿勢を検出する。アクチュエータは、姿勢センサでの検出結果に基づき2つの車輪をそれぞれ回転駆動して機体の姿勢を保持する力を発生させる。移動装置は、荷台を機体に対して移動可能である。制御装置は、移動装置を動作制御して機体の荷台に搭載された荷物を機体の姿勢の安定化方向に移動させる。 As a conventional technology related to an autonomous mobile body, for example, a load-carrying robot disclosed in Patent Document 1 is known. The load-carrying robot disclosed in Patent Document 1 has two wheels, a body, an attitude sensor, an actuator, a moving device, and a control section. The two wheels are respectively connected to two coaxially arranged axles and rotatably supported. The aircraft has a loading platform on which luggage can be loaded. The attitude sensor detects the attitude of the aircraft. The actuator rotates the two wheels based on the detection result of the attitude sensor, and generates a force that maintains the attitude of the aircraft. The moving device is capable of moving the loading platform with respect to the fuselage. The control device controls the operation of the moving device to move the load mounted on the carrier of the aircraft in the direction of stabilizing the posture of the aircraft.
特許文献1に開示された荷物運搬ロボットによれば、荷物運搬ロボットの荷台にベルトコンベアを配置し、荷物を姿勢の安定化方向に移動させることにより、合成重心位置が常に設計位置付近にあるように補正動作を行う。その結果、荷物運搬ロボットは、荷物搭載時の水平バランス崩れを防止することができ、安定した荷物運搬を実現できるとしている。 According to the cargo transport robot disclosed in Patent Document 1, a belt conveyor is arranged on the loading platform of the cargo transport robot, and by moving the cargo in the posture stabilization direction, the combined center of gravity position is always near the design position. corrective action is performed. As a result, the cargo transport robot can prevent horizontal imbalance when loading cargo, and can realize stable cargo transportation.
しかしながら、特許文献1に開示された荷物運搬ロボットは、荷物を姿勢の安定化方向に移動させるため、姿勢センサおよび移動装置のほか、荷の重量を測定する荷重センサと、荷物の高さを検出する高さセンサと、を必要とする。したがって、この種の荷物運搬ロボットは、製造コストが嵩むほか、荷物を姿勢の安定化のための制御が複雑になるという問題がある。また、この種の荷物運搬ロボットは、走行中に急制動したときに、転倒するおそれがある。 However, the load carrying robot disclosed in Patent Document 1 moves the load in the direction in which the posture is stabilized. and a height sensor that Therefore, this type of load carrying robot has the problem that the manufacturing cost increases and the control for stabilizing the posture of the load becomes complicated. In addition, there is a risk that this type of cargo transport robot will topple over when it is suddenly braked while traveling.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、荷の載置により重心の偏りが生じても走行中の急制動による進行方向への転倒のリスクを低減できる自律移動体の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce the risk of overturning in the direction of travel due to sudden braking during travel even if the center of gravity is biased due to the placement of a load. It lies in the provision of mobile units.
上記の課題を解決するために、本発明は、移動体本体と、前記移動体本体に設けられる複数の駆動輪と、前記駆動輪を駆動する走行駆動装置と、前記走行駆動装置を制御する制御装置と、を備え、全方向への走行および旋回を可能とする自律移動体において、前記複数の駆動輪のそれぞれに設けられる駆動モータと、前記移動体本体に設けられる荷台と、前記駆動モータのトルクを検出するトルク検出部と、を備え、前記制御装置は、前記トルク検出部により検出される前記駆動モータのトルクに基づいて前記荷台における荷の偏りより生じるトルクの差異を求め、前記トルクの差異が予め設定された閾値以上のとき、前記移動体本体の旋回によりトルクの小さい前記駆動モータの前記駆動輪が前記移動体本体の進行方向側に向かうように前記走行駆動装置を制御することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a mobile body, a plurality of drive wheels provided on the mobile body, a travel drive device for driving the drive wheels, and a control system for controlling the travel drive device. an autonomous mobile body capable of traveling and turning in all directions, comprising: a drive motor provided for each of the plurality of drive wheels; a cargo bed provided on the mobile body; and a torque detection unit for detecting torque, wherein the control device obtains a difference in torque caused by unevenness of the load on the loading platform based on the torque of the drive motor detected by the torque detection unit, and detects the torque. When the difference is equal to or greater than a preset threshold value, the traveling drive device is controlled such that the drive wheels of the drive motor with small torque are oriented toward the moving direction of the moving body due to the turning of the moving body. Characterized by
本発明では、荷台に荷が載置されているとき、トルク検出部は駆動モータのトルクを検出し、制御装置は、自律移動体の重心と荷の重心との合成重心の偏りより生じるトルクの差異を求める。そして、トルクの差異が予め設定された閾値以上のとき、制御装置は、移動体本体の旋回によりトルクの小さい駆動モータの駆動輪が進行方向側に向かうように走行駆動装置を制御する。トルクの小さい駆動モータの駆動輪が進行方向側に向かうことで自律移動体の重心と荷の重心との合成重心は、移動体本体の進行方向側に位置しない。その結果、自律移動体の走行時に急制動が行われても進行方向への自律移動体の転倒のリスクを低減できる。また、荷の重心の偏りの有無を駆動モータのトルクによって判別することができるので、荷の重心の偏りの有無を判別するための手段を別に設ける必要がなく、製作コストを抑制できる。 In the present invention, when a load is placed on the loading platform, the torque detection unit detects the torque of the drive motor, and the control device detects the torque generated by the deviation of the combined center of gravity of the center of gravity of the autonomous moving body and the center of gravity of the load. Look for differences. When the difference in torque is equal to or greater than a preset threshold value, the control device controls the traveling drive device so that the drive wheels of the drive motor with smaller torque move toward the traveling direction due to the turning of the mobile body. Since the drive wheels of the drive motor with small torque are directed toward the direction of travel, the combined center of gravity of the center of gravity of the autonomous mobile body and the center of gravity of the load is not located on the side of the travel direction of the main body of the mobile body. As a result, even if sudden braking is performed while the autonomous mobile body is running, the risk of the autonomous mobile body tipping over in the traveling direction can be reduced. In addition, since it is possible to determine whether or not the center of gravity of the load is biased by the torque of the drive motor, there is no need to separately provide means for determining whether or not the center of gravity of the load is biased, and manufacturing costs can be reduced.
また、上記の自律移動体において、前記制御装置は、前記移動体本体の走行停止後の旋回又は前記移動体本体の走行開始前の旋回により前記トルクの差異を求める構成としてもよい。
この場合、制御装置は、移動体本体の走行停止後の旋回又は移動体本体の走行開始前の旋回によりトルクの差異を求めるので、停止後の走行又は走行開始後において急制動が行われても進行方向への自律移動体の転倒のリスクを低減できる。
Further, in the autonomous moving body described above, the control device may be configured to obtain the difference in the torque by turning the moving body main body after stopping traveling or turning the moving body main body before starting traveling.
In this case, the control device obtains the torque difference by turning after the moving body stops running or by turning before starting running of the moving body body. It is possible to reduce the risk of the autonomous mobile body overturning in the direction of travel.
また、前記の自律移動体において、前記制御装置は、前記移動体本体の走行により前記トルクの差異を求める構成としてもよい。
この場合、移動体本体の走行を停止することなく、移動体本体の走行により駆動モータのトルクの差異を求めることができるので、移動体本体の走行中に荷の重心の偏りの有無を判別することができる。
Further, in the above-described autonomous mobile body, the control device may be configured to obtain the difference in the torque as the mobile body travels.
In this case, it is possible to determine the difference in the torque of the drive motor while the mobile body is traveling without stopping the traveling of the mobile body. be able to.
また、前記の自律移動体において、前記移動体本体の中心から進行方向側の範囲を進行方向側範囲とするとともに、前記移動体本体の中心から進行方向側の反対側の範囲を反対方向側範囲とし、前記制御装置は、前記トルクの差異が予め設定された閾値以上のとき、前記トルクの小さい前記駆動モータの前記駆動輪が、前記反対方向側範囲から前記進行方向側範囲に位置するように前記走行駆動装置を制御する構成としてもよい。
この場合、トルクの差異が予め設定された閾値以上のとき、制御装置は、移動体本体の旋回によりトルクの小さい駆動モータの駆動輪が反対方向側範囲から進行方向側範囲に位置する。このため、自律移動体の重心と荷の重心との合成重心は、移動体本体の進行方向側範囲に位置せず、自律移動体の走行時に急制動が行われても進行方向への自律移動体の転倒のリスクを低減できる。
Further, in the autonomous moving body, the range on the traveling direction side from the center of the moving body body is defined as the traveling direction side range, and the range on the side opposite to the traveling direction side from the center of the moving body body is the opposite direction side range. and, when the difference in torque is equal to or greater than a preset threshold, the drive wheels of the drive motor having the small torque are positioned from the opposite direction side range to the advancing direction side range. The travel drive device may be controlled.
In this case, when the difference in torque is equal to or greater than a preset threshold value, the control device positions the drive wheels of the drive motor with small torque from the opposite direction side range to the advancing direction side range due to turning of the moving body main body. For this reason, the composite center of gravity of the center of gravity of the autonomous mobile body and the center of gravity of the load is not located in the range on the traveling direction side of the body of the mobile body. It can reduce the risk of body falls.
本発明によれば、荷の載置により重心の偏りが生じても走行中の急制動による転倒のリスクが低減可能な自律移動体を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the autonomous mobile body which can reduce the risk of overturning by sudden braking during driving|running|working can be provided, even if the center of gravity is biased by placing a load.
以下、本発明の実施形態に係る自律移動体について図面を参照して説明する。本実施形態の自律移動体は、荷を無人で搬送する荷搬送用の自律移動体である。 An autonomous mobile body according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The autonomous mobile body of this embodiment is an autonomous mobile body for transporting cargo that unmannedly transports cargo.
図1、図2に示すように、自律移動体10は、複数の駆動輪12を有する移動体本体11を備えている。移動体本体11の上部には荷台13が設けられている。駆動輪12は全方向移動車輪である。全方向移動車輪とは、車軸(図示せず)と一体回転するほか、車軸の軸線A方向への移動を可能とする車輪であり、例えば、オムニホイールである。本実施形態では、移動体本体11には4つの駆動輪12が設けられている。なお、4つの駆動輪12を区別する場合には、第1の駆動輪12A、第2の駆動輪12B、第3の駆動輪12C、第4の駆動輪12Dと表記する。第1の駆動輪12A、第2の駆動輪12Bは移動体本体11における正面側の駆動輪であり、第3の駆動輪12C、第4の駆動輪12Dは移動体本体11における後面側の駆動輪である。
As shown in FIGS. 1 and 2 , the autonomous
自律移動体10は、駆動輪12の回転数および回転方向が制御されることにより、移動体本体11の向きを維持した状態での全方向への移動が可能である。また、自律移動体10は、移動体本体11の向きを変更しながらの移動が可能であるほか、移動しない状態での移動体本体11の向きの変更が可能であり、例えば、全く移動のない旋回である超信地旋回が可能である。図2に示すように、移動体本体11の中心Pが超信地旋回の中心となる。なお、ここでいう「全方向」とは、移動体本体11が走行する路面上や床面上での移動方向を示す。
The autonomous moving
移動体本体11の上部に設けた荷台13は、略長方形の平坦面にて形成されている。荷台13の長手方向は各車軸の軸線Aと角度45°を成す。図1、図2では、荷Wを仮想線により示す。荷台13には、荷Wを荷台13に直接するようにしてもよいが、物品を収容することができる折り畳みコンテナボックスや段ボール箱といった収容箱を荷Wとして荷台13に載置してもよい。
A
図3に示すように、自律移動体10は、駆動輪12を駆動させる走行駆動装置14を備える。走行駆動装置14は、駆動輪12を回転させるための駆動モータ15と、駆動モータ15を駆動するモータドライバ16と、を備えている。駆動モータ15およびモータドライバ16は、駆動輪12毎に設けられる。このため、駆動モータ15およびモータドライバ16の数は駆動輪12の数と同じである。モータドライバ16は、制御装置17からの指令に応じて駆動モータ15の回転数を制御する。制御装置17は、モータドライバ16を介して駆動モータ15の回転数を制御することで、移動体本体11の進行方向を制御可能である。また、モータドライバ16は、駆動モータ15に流れる電流値を検出することが可能であり、駆動モータ15のトルクは駆動モータ15に流れる電流値によって検知可能である。したがって、モータドライバ16は、駆動モータ15のトルクを検出するトルク検出部に相当する。駆動モータ15のトルクは軸線Aを回転中心とする回転におけるトルクである。因みに、モータドライバ16は、駆動モータ15の電流値を常に検出する。
As shown in FIG. 3 , the autonomous
移動体本体11にはセンサ18および制御装置17が搭載されている。センサ18としては、制御装置17に障害物を検出させることが可能なものが用いられる。本実施形態のセンサ18は、レーザーレンジファインダ(LRF)である。レーザーレンジファインダは、レーザーを周辺に照射し、レーザーが当たった部分から反射された反射光を受信することで距離を測定する距離計である。本実施形態では、水平方向への照射角度を変更しながらレーザーを照射する二次元のレーザーレンジファインダが用いられている。
A
本実施形態では、図1、図2に示すように、センサ18が移動体本体11の正面および後面にそれぞれ設けられている。センサ18を区別する場合、一方のセンサ18を第1センサ18Aとし、他方のセンサ18を第2センサ18Bとする。本実施形態では、第1センサ18A、第2センサ18Bのいずれか一方が進行方向側に位置し、他方が進行方向の反対側に位置する。例えば、図1、図2では、第1センサ18Aは自律移動体10の進行方向側である前方を臨み、第2センサ18Bは進行方向の反対側である後方を臨む。この場合、自律移動体10が前方へ走行するとき、第1センサ18Aがレーザー光Lを照射し、第2センサ18Bは作動しない。図1、図2では、自律移動体10の進行方向を白抜き矢印により示す。なお、図示はしないが、第2センサ18Bが自律移動体10の前方を臨む状態で自律移動体10が前方へ走行するとき、第2センサ18Bがレーザー光を照射し、後方を臨む第1センサ18Aは作動しない。本実施形態では、図2に示すように、移動体本体11の中心Pから進行方向側の範囲を進行方向側範囲とするとともに、移動体本体11の中心Pから進行方向側の反対側の範囲を反対方向側範囲とする。
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2,
図3に示すように、制御装置17は、CPU20と、RAMおよびROM等からなる記憶部21と、を備えている。制御装置17は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路(ASIC)を備えていてもよい。制御装置17は、コンピュータプログラムに従って動作する1つ以上のプロセッサ、ASIC等の1つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせを含む回路として構成し得る。
As shown in FIG. 3, the
記憶部21は、処理をCPU20に実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。記憶部21には、移動体本体11を制御するための種々のプログラムが記憶されているほか、移動体本体11の移動を行なう移動空間に関する環境地図が記憶されている。環境地図は、移動体本体11が移動空間を移動しながら作成する地図である。環境地図を使って移動体本体11の自己位置推定を行なう技術は、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)と称される。記憶部21、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。
The
制御装置17には、自律移動体10を操作するための操作部22が接続されている。操作部22は自律移動体10に対して操作により走行指示を含む各種の指示を出すことができる複数のボタン(図示せず)を有している。また、図示はされないが、自律移動体10は、報知器を備えている。報知器は、例えば、自律移動体10が作業者の近傍で旋回するとき等、特定の条件を満たしたときに周囲に対して警報を出す機器であり、制御装置17により制御される。報知器が出す警報は音声あるいは発光による。
An
ところで、荷台13に荷Wが載置されるとき、自律移動体10の重心と荷Wの重心との合成重心は、自律移動体10の重心よりも高くなる。そして、荷Wの重心が進行方向側範囲に偏っていると、自律移動体10の重心と荷Wの重心との合成重心は、自律移動体10の重心よりも高く、かつ、進行方向側範囲に位置する。合成重心が高く、かつ、進行方向側範囲に偏るほど、走行時の急制動により転倒のおそれが高くなる。そこで、本実施形態では、荷Wの重心の偏りが生じているとき、制御装置17の記憶部21には、荷台13における荷Wの偏りに応じて自律移動体10を旋回させるためのプログラムが格納されている。荷台13における荷Wの偏りに応じて自律移動体10を旋回させるための手順は、図4のフロー図に示す。
By the way, when the load W is placed on the
図4に示すように、まず、制御装置17は自律移動体10が停止したか否かを判別する(ステップS01)。自律移動体10が停止したと制御装置17が判別すると、制御装置17は、自律移動体10を一方へ向けて旋回させる(ステップS02)。ステップS01で自律移動体10が停止していないと判別されるとステップS01を繰り返す。次に、自律移動体10の旋回時の駆動モータ15の電流値を検出する(ステップS03)。ステップS03では各駆動モータ15に流れる電流値が各モータドライバ16によってそれぞれ検出される。次に、各電流値に基づいて各駆動モータ15のトルクを算出する(ステップS04)。電流値の検出のための旋回は、限定的旋回であり、各駆動モータ15のトルクを算出できる程度の範囲でよく、例えば、旋回角度は10°程度でよい。
As shown in FIG. 4, first, the
次に、制御装置17は、駆動モータ15のトルクの差異としてのトルクの比率Rが閾値Rth以上であるか(R≧Rth)否かを判別する(ステップS05)。自律移動体10において4個ある駆動輪12A~12Dの駆動モータ15のトルクの比率Rとしては、第1の駆動輪12Aの駆動モータ15のトルクT1と、第2の駆動輪12Bの駆動モータ15のトルクT2との比率R(T1/T2)と、第1の駆動輪12Aの駆動モータ15のトルクT1と、第3の駆動輪12Cの駆動モータ15のトルクT3との比率R(T1/T3)と、第1の駆動輪12Aの駆動モータ15のトルクT1と、第4の駆動輪12Dの駆動モータ15のトルクT4との比率R(T1/T4)と、第2の駆動輪12Bの駆動モータ15のトルクT2と、第3の駆動輪12Cの駆動モータ15のトルクT3との比率R(T2/T3)と、第2の駆動輪12Bの駆動モータ15のトルクT2と、第4の駆動輪12Dの駆動モータ15のトルクT4との比率R(T2/T4)と、第3の駆動輪12Cの駆動モータ15のトルクT3と、第4の駆動輪12Dの駆動モータ15のトルクT4との比率R(T3/T4)と、が考えられる。
Next, the
本実施形態における判別の対象となるトルクの比率Rは、第1の駆動輪12Aの駆動モータ15のトルクT1と、第4の駆動輪12Dの駆動モータ15のトルクT4との比率R(T1/T4)である。同様に、制御装置17は、第2の駆動輪12Bの駆動モータ15のトルクT2と第3の駆動輪12CのトルクT3との比率R(T2/T3)が閾値Rth以上であるかを判別する。つまり、判別の対象となるトルクの比率Rは、正面側の駆動輪12A(12B)の駆動モータ15と後面側の駆動輪12C(12D)の駆動モータ15とのトルクの比率である。なお、トルクの比率R(T1/T4)およびトルクの比率R(T2/T3)の両方を算出してもよく、いずれか一方のトルクの比率Rを算出するようにしてもよい。荷台13における荷Wの重心に偏りがある場合、荷Wの重心と近い駆動輪12の駆動モータ15では旋回時のトルクTが大きくなり、荷Wの重心から遠い駆動輪12の駆動モータ15では旋回時のトルクTが小さくなる。なお、閾値Rthは予め設定される値であり記憶部21に記憶されている。
The torque ratio R to be determined in this embodiment is the ratio R (T1/ T4). Similarly, the
ステップS05では、制御装置17がトルクの比率Rが閾値Rth以上である(R≧Rth)と判別すると、荷台13の向きを変更するようにトルクの小さい駆動モータ15の駆動輪12が進行方向側に向かう一方へ反転(旋回)をさせる(ステップS06)。具体的には、荷台13における荷Wの重心が進行方向側範囲に位置する状態から荷Wの重心が反対方向側範囲に位置する状態となるように自律移動体10を180°反転して旋回させる。なお、このとき、報知器が旋回とともに警報を出してもよい。自律移動体10の旋回が終了するとステップS01へ戻る。なお、ステップS05で制御装置17が、駆動モータ15のトルクの比率Rが閾値Rth以上でない(R<Rth)と判別すると、電流値の検出のための旋回とは逆方向である他方へ向けて旋回させ、自律移動体10を限定的旋回前の原位置に復帰させる(ステップS07)。
In step S05, when the
次に、本実施形態の自律移動体10の動作について説明する。自律移動体10は、センサ18によりレーザー光を照射し、自己位置を推定しつつ環境地図を作成して走行する。制御装置17は、自律移動体10と障害物とが接触しないように、自律移動体10と障害物との距離を所定値以上に保つ障害物回避処理を行う。
Next, operation|movement of the autonomous
自律移動体10が、作業者(図示せず)が荷Wを取り扱う作業場に到着すると、自律移動体10は作業者の近傍で待機する。図5(a)に示すように、自律移動体10では、第1センサ18Aが進行方向側を臨む。作業者は荷Wを荷台13に載置し、荷役作業を終了する。そして、作業者は、荷役作業終了後に自律移動体10の操作部22のボタンを押して、自律移動体10に対して走行開始を指示する。
When the autonomous
ところで、例えば、図5(a)に示すように、荷台13に載置された荷Wの重心Gwが進行方向側範囲に偏っていることがある。この場合、平面視における自律移動体10の重心Gvと荷Wの重心Gwとの合成重心(図示せず)の位置が自律移動体10の中心から進行方向側範囲に位置する。このため、各駆動輪12が受ける荷重は合成重心の位置に応じて異なる。荷Wの重心Gwが偏った状態で一旦、自律移動体10が移動(荷Wを取り扱うときの微小な移動も含む)して停止すると、駆動モータ15の電流値を検知するために旋回する。このとき、自律移動体10の重心Gvと荷Wの重心Gwとの合成重心が進行方向側範囲に位置しているので、合成重心に近い側の駆動モータ15と合成重心から遠い側の駆動モータ15とはトルクの差が生じる。
By the way, for example, as shown in FIG. 5(a), the center of gravity Gw of the load W placed on the
駆動モータ15のトルクの比率Rが閾値Rth以上である場合には、自律移動体10は180°反転して旋回される。図5(b)に示すように、旋回後の自律移動体10では、自律移動体10の重心Gvと荷Wの重心Gwとの合成重心を進行方向側範囲の反対側である反対方向側範囲とする。このとき、移動体本体11の第2センサ18Bが進行方向側に位置するが、移動体本体11の180°の一方への旋回によって第2センサ18Bが前方の障害物を検出するセンサ18となり、第1センサ18Aは後方を臨むため作動を停止する。そして、自律移動体10は、第2センサ18Bにより前方の障害物を検出しつつ、目的地へ向けて自律走行を開始する。
When the torque ratio R of the
図6(a)に示すように、自律移動体10が自律走行時に急制動を行っても、合成重心が進行方向の反対側である反対方向側範囲に位置するので、荷Wおよび自律移動体10が進行方向側へ転倒することはない。なお、180°の旋回を行わず、荷Wの重心Gwが進行方向側範囲に偏ったままでは、自律移動体10の重心Gvと荷Wの重心Gwとの合成重心は、自律移動体10の重心Gvよりも高く、かつ、進行方向側範囲に位置する。合成重心が高く、かつ、進行方向側範囲に偏るほど、図6(b)に示すように、走行時の急制動により生じるモーメントにより自律移動体10の進行方向側への転倒のおそれが高くなる。
As shown in FIG. 6( a ), even if the autonomous
なお、駆動モータ15のトルクの比率Rが閾値Rth以上ではない場合には、電流値の検出のための旋回方向とは逆方向へ旋回し、自律移動体10は原位置へ復帰する。そして、自律移動体10は第1センサ18Aにより進行方向の障害物を検出しつつ、目的地へ向けて自律走行を開始する。
When the torque ratio R of the
本実施形態の自律移動体10は以下の効果を奏する。
(1)荷台13に荷Wが載置されているとき、モータドライバ16は駆動モータ15のトルクを検出し、制御装置17は、自律移動体10の重心Gvと荷Wの重心Gwとの合成重心の偏りより生じるトルクの差異としてのトルクの比率Rを求める。そして、トルクの比率Rが予め設定された閾値Rth以上のとき、制御装置17は、移動体本体11の旋回によりトルクの小さい駆動モータ15の駆動輪12が進行方向側に向かうように走行駆動装置14を制御する。トルクの小さい駆動モータ15の駆動輪12が進行方向側に向かうことで自律移動体10の重心Gvと荷Wの重心Gwとの合成重心は、移動体本体11の進行方向側に位置しない。その結果、自律移動体10の走行時に急制動が行われても進行方向側への自律移動体10の転倒のリスクを低減できる。また、荷の重心Gwの偏り有無を駆動モータ15のトルクによって判別することができるので、荷Wの重心Gwの偏りの有無を判別するための手段を別に設ける必要がなく、自律移動体10の製作コストを抑制できる。
The autonomous
(1) When the load W is placed on the
(2)制御装置17は、自律移動体10の走行停止後の旋回又は自律移動体10の走行開始前の旋回によりトルクの比率Rを求めるので、自律移動体10の停止後の走行又は走行開始後において急制動が行われても進行方向への自律移動体10の転倒のリスクを低減できる。
(2) Since the
(3)制御装置17は、自律移動体10の走行を停止することなく、自律移動体10の走行により駆動モータ15のトルクの差異を求めることができるので、自律移動体10の走行中に荷Wの重心Gwの偏りの有無を判別することができる。
(3) The
(4)移動体本体11の移動停止後の旋回は、駆動モータ15のトルクを検出可能な旋回範囲とすることから、移動体本体11の限定的旋回によって駆動モータ15のトルクを検出することができる。したがって、荷台13における荷Wの偏りを判別するために必要な消費エネルギーを抑制することができる。
(4) Since the rotation of the moving
(5)本実施形態は、移動体本体11の旋回の中心Pから進行方向側の範囲を進行方向側範囲とするとともに、移動体本体11の旋回の中心Pから進行方向側の反対側の範囲を反対方向側範囲としている。制御装置17は、トルクの差異が予め設定された閾値以上のとき、トルクの小さい駆動モータ15の駆動輪12が、反対方向側範囲から進行方向側範囲に位置するように走行駆動装置14を制御する。このため、トルクの比率Rが予め設定された閾値Rth以上のとき、制御装置17は、移動体本体11の旋回によりトルクの小さい駆動モータ15の駆動輪12が反対方向側範囲から進行方向側範囲に位置する。このため、自律移動体10の重心Gvと荷Wの重心Gwとの合成重心は、移動体本体11の進行方向側範囲に位置せず、自律移動体10の走行時に急制動が行われても進行方向への自律移動体10の転倒のリスクを低減できる。
(5) In the present embodiment, the range on the traveling direction side from the turning center P of the moving body
(変形例)
次に、変形例について説明する。変形例に係る自律移動体10は、停止後の旋回だけでなく移動時における移動体本体11の旋回によって、駆動モータ15の電流値を求めて、駆動モータ15のトルクを求める。移動時における旋回としては、自律移動体10が進路変更のために移動時に旋回する経路を走行する場合が相当する。この場合、図7に示すフロー図により荷台13における荷Wの偏りに応じて自律移動体10を旋回させる。
(Modification)
Next, a modified example will be described. The autonomous moving
図7に示すフロー図では、制御装置17が、自律移動体10が移動中に旋回する経路(以下「特定旋回経路」)を走行しているか否かを判別する(ステップS101)。制御装置17は、自律移動体10が移動中に旋回していることを検知できるので、特定旋回経路を走行しているか否かは判別することができる。そして、特定旋回経路では、進行方向を変更するための旋回が行われるので駆動モータ15の荷Wの重心Gwの偏りを示すトルクを求めることができる。次に、特定旋回経路における駆動モータ15の電流値を検出する(ステップS102)。因みに、モータドライバ16は駆動モータ15の電流値を常に検出する。ステップS101で自律移動体10が特定旋回経路を走行していないと判別されるとステップS101を繰り返す。
In the flow chart shown in FIG. 7, the
制御装置17が、自律移動体10が特定旋回経路を走行しているか否かを判別すると、検出された電流値に基づきトルクを算出する(ステップS103)。次に、駆動モータ15のトルクの比率Rが閾値Rth以上であるか(R≧Rth)否かを判別する(ステップS104)。制御装置17が、トルクの比率Rが閾値Rth以上である(R≧Rth)と判別すると、自律移動体10が停止したときに、トルクの小さい駆動モータ15の駆動輪12が反対方向側範囲から進行方向側範囲に向かうように自律移動体10を反転(旋回)させる(ステップS105)。ステップS105で制御装置17が、駆動モータ15のトルクの比率Rが閾値Rth以上でない(R<Rth)と判別すると、ステップS101へ戻る。
When the
本変形例では、停止後の旋回により荷台13における荷Wの重心Gwの偏りの有無を判別できるほか、移動中の特定旋回経路において荷台13における荷Wの重心Gwの偏りの有無を判別できる。移そして、トルクの比率Rが閾値Rth以上である(R≧Rth)であって、移動後に停止したとき、トルクの小さい駆動モータ15の駆動輪12が進行方向側に向かう一方へ向かう反転(旋回)をさせることができる。
In this modification, it is possible to determine whether or not the center of gravity Gw of the load W on the
本発明は、上記の実施形態(変形例を含む)に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments (including modifications), and various modifications are possible within the scope of the invention. For example, the following modifications may be made.
○ 上記の実施形態(変形例を含む)では、4個の駆動輪を備えた自律移動体について例示したが、駆動輪は4輪に限定されない。駆動輪は3輪以上であればよい。
○ 上記の実施形態(変形例を含む)では、トルクの差異としてトルクの比率を用いたが、これに限らない。トルクの差異は、例えば、トルク差(量)であってもよい。この場合、トルク差に対する閾値を設定する。
○ 上記の実施形態(変形例を含む)では、荷の重心の偏りの有無を判別するために停止後に旋回するとしたが、これに限らない。例えば、移動中の特定旋回経路においてのみ荷の重心の偏りの有無を判別するようにしてもよい。
○ 上記の実施形態(変形例を含む)では、荷の偏りの有無を判別するために停止後に旋回の方向を一方としたが、これに限定されない。停止後の旋回は他方の方向であってもよい。また、荷台の向きを変更するための旋回方向についても一方、他方のいずれであってもよい。
○ 上記の実施形態(変形例を含む)では、重心の位置が偏っている荷を荷台に載置した場合について駆動モータのトルクの差異を求めたが、これに限らない。例えば、重心の位置が偏らない荷を荷台上で偏った位置に載置し、自律移動体の重心と荷の重心との合成重心が進行方向側範囲に位置する場合についても、駆動モータのトルクの差異が求められる。
○ 上記の実施形態(変形例を含む)では、トルクの小さい駆動モータの駆動輪が移動体本体の反対方向側範囲から進行方向側範囲に向かうように自律移動体を一方向へ180°旋回するとしたが、これに限定されない。自律移動体は、例えば、90~180°の範囲で一方向又は他方向への旋回を行うようにしてもよく、トルクの小さい駆動モータの駆動輪が旋回後の状態で進行方向側範囲に位置すればよい。
○ 上記の実施形態(変形例を含む)では、自律移動体はセンサにより障害物を回避して自律走行するとしたが、これに限らない。例えば、自律移動体は、センサにより検出された障害物のうち、特定の条件を満たす障害物を障害物とせずに追従すべき追従対象としてもよい。この場合、センサは追従対象検知体に相当し、追従対象は、例えば、自律移動体に対して荷を取り扱う作業者であってもよい。
O In the above-mentioned embodiment (including the modification), the autonomous mobile body provided with four driving wheels was illustrated, but the driving wheels are not limited to four wheels. Three or more drive wheels may be provided.
(circle) although the ratio of a torque was used as a torque difference in said embodiment (a modification is included), it is not restricted to this. The torque difference may be, for example, a torque difference (amount). In this case, a threshold is set for the torque difference.
(circle) although said embodiment (including a modified example) presupposed that it turns after stopping in order to discriminate|determine the presence or absence of the bias|inclination of the gravity center of load, it is not restricted to this. For example, it may be determined whether or not the center of gravity of the load is biased only on a specific turning path during movement.
O In the above-described embodiments (including modifications), the turning direction is set to one after stopping in order to determine whether or not the load is uneven, but the present invention is not limited to this. The turning after stopping may be in the other direction. Also, the turning direction for changing the direction of the loading platform may be either one or the other.
O In the above-described embodiments (including modifications), the difference in the torque of the drive motor is obtained when a load with a biased center of gravity is placed on the platform, but the present invention is not limited to this. For example, even if a load whose center of gravity is not biased is placed at a biased position on the loading platform, and the combined center of gravity of the center of gravity of the autonomous mobile body and the center of gravity of the load is located in the range on the traveling direction side, the torque of the drive motor difference is required.
○ In the above embodiments (including modifications), when the autonomous moving body turns 180° in one direction so that the drive wheels of the drive motor with small torque move from the opposite direction side range of the moving body main body to the traveling direction side range, However, it is not limited to this. For example, the autonomous mobile body may turn in one direction or in the other direction within a range of 90 to 180 degrees, and the driving wheels of the drive motor with small torque are positioned in the traveling direction range after turning. do it.
(circle) in said embodiment (a modification is included), although the autonomous mobile body avoided the obstacle by a sensor and autonomously traveled, it does not restrict to this. For example, the autonomous mobile body may set an obstacle that satisfies a specific condition among the obstacles detected by the sensor as an obstacle to be followed instead of being regarded as an obstacle. In this case, the sensor corresponds to the object to be tracked, and the object to be tracked may be, for example, a worker who handles cargo with respect to the autonomous mobile body.
10 自律移動体
11 移動体本体
12(12A、12B、12C、12D) 駆動輪
13 荷台
14 走行駆動装置
15 駆動モータ
16 モータドライバ(トルク検出部)
17 制御装置
18(18A、18B) センサ
20 CPU
21 記憶部
22 操作部
A 軸心(車軸)
R 比率
Rth 閾値
T1、T2、T3、T4 トルク
W 荷
10
17 control device 18 (18A, 18B)
21
R Ratio Rth Threshold T1, T2, T3, T4 Torque W Load
Claims (4)
前記移動体本体に設けられる複数の駆動輪と、
前記駆動輪を駆動する走行駆動装置と、
前記走行駆動装置を制御する制御装置と、を備え、
全方向への走行および旋回を可能とする自律移動体において、
前記複数の駆動輪のそれぞれに設けられる駆動モータと、
前記移動体本体に設けられる荷台と、
前記駆動モータのトルクを検出するトルク検出部と、を備え、
前記制御装置は、前記トルク検出部により検出される前記駆動モータのトルクに基づいて前記荷台における荷の偏りより生じるトルクの差異を求め、
前記トルクの差異が予め設定された閾値以上のとき、前記移動体本体の旋回によりトルクの小さい前記駆動モータの前記駆動輪が前記移動体本体の進行方向側に向かうように前記走行駆動装置を制御することを特徴とする自律移動体。 a mobile body;
a plurality of drive wheels provided on the mobile body;
a travel drive device that drives the drive wheels;
a control device that controls the traveling drive device,
In an autonomous mobile body that can run and turn in all directions,
a drive motor provided for each of the plurality of drive wheels;
a loading platform provided on the moving body main body;
a torque detection unit that detects the torque of the drive motor,
The control device obtains a difference in torque caused by unevenness of the load on the loading platform based on the torque of the drive motor detected by the torque detection unit,
When the difference in torque is equal to or greater than a preset threshold value, the traveling drive device is controlled so that the drive wheels of the drive motor having a small torque are oriented toward the moving direction of the moving body due to turning of the moving body. An autonomous mobile body characterized by:
前記移動体本体の中心から進行方向側の反対側の範囲を反対方向側範囲とし、
前記制御装置は、
前記トルクの差異が予め設定された閾値以上のとき、前記トルクの小さい前記駆動モータの前記駆動輪が、前記反対方向側範囲から前記進行方向側範囲に位置するように前記走行駆動装置を制御することを特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の自律移動体。 The range on the traveling direction side from the center of the moving body main body is defined as the traveling direction side range,
The range on the side opposite to the traveling direction side from the center of the moving body main body is defined as the opposite direction side range,
The control device is
When the difference in torque is equal to or greater than a preset threshold value, the travel drive device is controlled such that the drive wheels of the drive motor having the small torque are positioned from the opposite direction side range to the traveling direction side range. The autonomous mobile body according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
Priority Applications (1)
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JP2021156504A JP2023047537A (en) | 2021-09-27 | 2021-09-27 | Autonomous moving body |
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