JP5332952B2 - 無人搬送車の走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、主として生産システムにおける無人搬送車の走行制御装置に係り、詳しくは走行ルートのメイン誘導テープの分岐点において無人搬送車を分岐誘導テープに沿って旋回誘導する際に、進行方向の制御の精度を向上するようした無人搬送車の走行制御装置に関する。

従来、無人搬送車の制御装置として、特許文献１に開示されたものが提案されている。この制御装置においては、図７に示すように荷物を搬送する自走式の無人搬送車１１が走行ルートに沿って敷設された磁気テープよりなる誘導テープ１２によって誘導されるようになっている。無人搬送車１１には、前記誘導テープ１２を検出する誘導センサ２３が設けられている。この誘導センサ２３は、取付基板２４と、該取付基板２４に車体の幅方向に所定のピッチで配設されたホール素子等の複数（１６個）の検出素子２５〜２５とによって構成されている。そして、誘導テープ１２が複数の検出素子２５〜２５のうちの所定の少数（５個）の検出素子２５〜２５によって常時検出されるように無人搬送車１１の進行方向が制御される。走行路面側の誘導テープ１２を誘導センサ２３の１６個の検出素子２５〜２５に１〜１６の重み付け指数を設定する。ＯＮしている複数の検出素子２５〜２５の重み付け指数の合計値を用いて、その中心位置Ｏ２（誘導テープ１２の中心位置Ｏ１でもある）を演算する。そして、前記無人搬送車１１の中心位置Ｏ３と前記誘導テープ１２の中心位置Ｏ１との距離、つまり偏差Δｄを求め、その偏差Δｄに応じて、左右の駆動輪（図示略）の一方の減速率を設定して減速し、進行方向を補正することにより、前記偏差Δｄが零となるように無人搬送車１１が誘導テープ１２に沿って自動走行するように構成されていた。

又、無人搬送車１１が走行路面に設けた分岐誘導テープ１３に進路を変更する場合には、単に誘導テープ１２に臨む複数の検出素子２５〜２５の中心位置Ｏ２を求めるだけでは旋回動作を適正に行うことが難しい。即ち、図７の上側に示すように、無人搬送車１１の誘導センサ２３がメイン誘導テープ１２及び分岐誘導テープ１３と対応する位置に移動されると、メイン誘導テープ１２の幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ２の誘導テープに誘導センサ２３が対応する。このため、メイン誘導テープ１２及び分岐誘導テープ１３によってＯＮされる検出素子２５の個数が増加し、この有効な複数の検出素子２５〜２５の中心位置Ｏ４が変化し、誘導テープ１２及び分岐誘導テープ１３の中心位置Ｏ６も変化する。この変化する誘導テープの中心位置Ｏ６に誘導センサ２３の中心位置Ｏ３を合わせるように無人搬送車１１が誘導走行されるようになっていた。従って、図７において、二点鎖線で示すように無人搬送車１１が前記分岐誘導テープ１３の中心位置Ｏ５から左側方に変位した移動軌跡Ｔに沿って大きな旋回半径の軌道で誘導されるので、適正な旋回動作を行うことが難しい。

上記の問題を解消するため、特許文献１においては、次のような対策が施されている。即ち、無人搬送車１１の右方向への旋回走行時には、最も旋回方向右側、つまり分岐誘導テープ１３の右側の端縁１３ａに位置する検出素子２５の位置を求め、その検出素子２５の位置に所定数を加減算して、前記誘導センサ２３の中心位置Ｏ３を演算する。そして、前記中心位置Ｏ３を前記分岐誘導テープ１３の中心位置Ｏ５と一致するように旋回動作を制御することにより、無人搬送車１１が右方向に適正に旋回動作されるようになっていた。このように前記分岐誘導テープ１３の右側の端縁１３ａが誘導センサ２３の位置制御の基準となるので、無人搬送車１１の右方向への旋回動作が適正に行われる。

特開平８−４４４２７号公報

ところが、上記従来の無人搬送車１１の分岐点における旋回制御方法は、最も旋回方向側に位置する検出素子２５の位置を演算するとともに、その検出素子２５の位置に所定数を加減算して、前記誘導センサ２３の中心位置Ｏ３を演算するようになっていたので、複雑な演算を行なう必要があり、無人搬送車１１の旋回を行わせるための旋回動作プログラムの作成が面倒であるという問題があった。又、無人搬送車１１の旋回動作を円滑に行うことができないという問題もあった。即ち、上記の旋回動作において前記誘導センサ２３の中心位置Ｏ３の小刻みな演算を行って、無人搬送車１１の位置調整を過敏に行う必要があるので、無人搬送車１１の旋回動作が円滑に行われないという問題があった。無人搬送車１１が過敏に反応しないように分岐誘導テープ１３の中心位置と誘導センサ２３の中心位置との偏差が許容範囲を超えた場合にのみ進行方向を制御するプログラムを採用することも考えられるが、この制御プログラムを上記の複雑な演算を行なう旋回制御プログラムに適用することは非常に難しい。

本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、旋回制御に用いる動作プログラムの作成を容易に行うことができるとともに、無人搬送車の旋回走行動作を円滑に行うことができる無人搬送車の走行制御装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、走行路面に敷設されたメインガイド手段及び分岐ガイド手段の検出用の誘導センサを備え、前記誘導センサを無人搬送車の進行方向と交差する方向に所定の間隔をもって配列された複数の検出素子により構成し、制御ユニットにより前記誘導センサの中心位置と、前記メインガイド手段によってＯＮされた所定数の検出素子の中心位置との偏差を演算し、該偏差に基づいて、メインガイド手段の中心位置に誘導センサの中心位置が一致するように誘導走行する無人搬送車において、無人搬送車の分岐走行時には、前記制御ユニットによって旋回方向の内側の前記分岐ガイド手段の側端縁に前記誘導センサの中心位置が一致するように制御され、前記制御ユニットに備えられ、無人搬送車の分岐走行時において、無人搬送車の旋回方向内側へのオフセット量を相殺するためのオフセット量相殺手段は、誘導センサの複数の検出素子のうち有効な複数の検出素子を前記オフセット量を相殺する方向にオフセットすることにより、誘導センサの中心位置が分岐ガイド手段の中心位置と一致するように制御されるようにしたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記両ガイド手段は磁気テープにより構成され、検出素子はホール素子により構成されていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記制御ユニットは、走行路面に配設された旋回を指示するマーカを、車体に設けたマーカセンサが検出した後、前記誘導センサの中心位置を、前記分岐ガイド手段の側端縁に一致させる機能を有することを要旨とする。

（作用）
この発明は、無人搬送車の分岐走行時には、制御ユニットによって旋回方向の内側の分岐ガイド手段の側端縁に誘導センサの中心位置が一致するように制御されるので、複雑な演算動作が不要となり、旋回制御のための動作プログラムの作成を容易に行うことができる。又、無人搬送車の旋回動作時における進行方向の調整が過敏に行われるのを防止するための制御プログラム、即ち、分岐ガイド手段の側端縁と誘導センサの中心位置との偏差が許容範囲内では、無人搬送車の進行方向の調整を行わないようにするための制御プログラムを、基準となる旋回制御プログラムに容易に組み込むことができるため、無人搬送車の旋回動作を円滑に行うことができる。加えて、オフセット量相殺手段は、誘導センサの複数の検出素子のうち有効な複数の検出素子を前記オフセット量を相殺する方向にオフセットすることにより、誘導センサの中心位置が分岐ガイド手段の中心位置と一致するように制御されるので、無人搬送車はオフセットされない状態で分岐ガイド手段に沿って旋回動作される。

本発明によれば、旋回制御に用いる動作プログラムの作成を容易に行うことができるとともに、無人搬送車の旋回走行動作を円滑に行うことができる。

この発明の無人搬送車の直進時の走行制御動作と、右旋回時の走行制御動作を説明するための略体平面図。 この発明の無人搬送車の一実施形態を示す略体平面図。 無人搬送車の略体右側面図。 無人搬送車の走行動作を制御するための制御システムを示すブロック回路図。 無人搬送車の右方向への旋回動作を説明するための略体平面図。 この発明の無人搬送車の走行制御装置の別の実施形態における走行制御動作を説明するための略体平面図。 従来の無人搬送車の直進時及び旋回時の走行制御動作を説明するための略体平面図。

以下、本発明を具体化した無人搬送車の走行制御装置の一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図２に示すように、無人搬送車１１は工場内に予め設定された走行ルートに沿って走行され、機械部品の自動搬送等を行うようになっている。走行ルートには磁気テープよりなるメインガイド手段としてのメイン誘導テープ１２が所定の幅（例えば５ｃｍ）で敷設されると共に、該メイン誘導テープ１２に斜交するように同じく磁気テープよりなる分岐ガイド手段としての分岐誘導テープ１３が所定の幅（例えば５ｃｍ）で敷設されている。走行ルートにはメイン誘導テープ１２及び分岐誘導テープ１３の側方に位置するように無人搬送車１１に例えば停止、進路変更、速度変更あるいはその他の各種の制御情報の指示を与えるための同じく磁気テープよりなる磁気マーカ１４が複数箇所に敷設されている。

図２及び図３に示すように、無人搬送車１１の車体の下部には、左右一対の前輪１５，１６が設けられ、両前輪１５，１６は電動モータ１７，１８によって個別に回転駆動されるようになっている。車体の下部には、前輪１５，１６の後方に位置するように左右一対の従動輪１９，２０が設けられている。前記車体の内部には駆動エネルギとしてのバッテリー２１及び無人搬送車１１の各種の動作を制御する制御ユニット２２が搭載されている。

前記無人搬送車１１の前側には、前記誘導テープ１２（１３）の設置位置を検出するための誘導センサ２３が配設されている。この誘導センサ２３は、図１に示すように、無人搬送車１１の車幅方向に指向する例えば合成樹脂等の非磁性体よりなる帯状の取付基板２４と、該取付基板２４に無人搬送車１１の車幅方向、すなわち無人搬送車の走行方向と交差する方向に所定間隔で配列された複数個（例えば１４個）のホール素子等からなる検出素子２５〜２５とを備えている。そして、前記複数の検出素子２５〜２５のうちの所定個数（例えば４個）の検出素子２５が前記誘導テープ１２（１３）と対応するように配列されている。前記所定個数の検出素子２５〜２５がＯＮ状態となって、その検出信号が前記制御ユニット２２に出力されるようになっている。

図２に示すように、前記無人搬送車１１の車体の前側には、前記磁気マーカ１４を検出するためのマーカセンサ３１が設けられている。前記マーカセンサ３１は、ホール素子等からなる検出素子によって構成されている。前記マーカセンサ３１によって検出された検出信号（ＯＮ信号、ＯＦＦ信号及び制御情報）は、前記制御ユニット２２に送信されるようになっている。

次に、図４に基づいて、前記制御ユニット２２の構成及び機能について説明する。
図４に示すように、前記制御ユニット２２には各種のデータに基づいて、各種の演算、判定動作を行うための中央演算処理装置（ＣＰＵ）４１が備えられている。前記ＣＰＵ４１には無人搬送車１１の運転制御動作を行うためのプログラム等のデータを予め記憶した読み出し専用のリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４２及び各種データの書き込み読み出し可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４３が接続されている。前記ＣＰＵ４１には前記バッテリー２１によって作動される駆動回路４４を介して前記電動モータ１７が接続され、駆動回路４５を介して前記電動モータ１８が接続されている。前記ＣＰＵ４１には前記検出素子２５〜２５及びマーカセンサ３１によって検出された検出信号がそれぞれ入力されるようになっている。前記ＣＰＵ４１には各種のデータを入力するためのキーボードを備えた操作盤４６が接続されている。

前記ＣＰＵ４１には、前記検出素子２５〜２５から送信された検出信号に基づいて前記電動モータ１７，１８を制御することにより無人搬送車１１を前記誘導テープ１２に沿って走行させるように誘導する誘導制御手段５１が備えられている。前記誘導制御手段５１には、図１に示すように、合計１４個の検出素子２５〜２５のうち中間部に位置する所定個数（この実施形態では８個）の検出素子２５に前記誘導テープ１２の位置を検出する機能が付与されている。図１において、左右両側の四角で表されたそれぞれ３個の検出素子２５は、無人搬送車１１が誘導テープ１２に沿って進行する間は、該誘導テープ１２の検出には用いられないようになっている。

前記ＣＰＵ４１には、無人搬送車１１の旋回走行時に各種の制御信号を出力する旋回時誘導走行手段５２が備えられている。この旋回時誘導走行手段５２によって、図１に示すように、例えば無人搬送車１１が右方向へ旋回しようとする際に、誘導テープ１２の検出動作に用いられる有効な特定の検出素子２５〜２５の中心位置Ｏ２（ 無人搬送車１１の中心位置）を、誘導テープ１２及び分岐誘導テープ１３の右側端縁１２ａ，１３ａに一致させた状態で、無人搬送車１１を右方向に旋回動作させる機能を有している。従って、無人搬送車１１の中心位置、つまり誘導センサ２３の中心位置Ｏ２は、図１に示すように、分岐誘導テープ１３の幅寸法の二分の一だけオフセットされた状態で旋回動作されることになる。

次に、前記のように構成された無人搬送車の動作について説明する。
図１に示すように、走行ルートに設けられた前記誘導テープ１２に沿って無人搬送車１１が走行している間は、合計１４個の検出素子２５のうち有効な複数（８個）の検出素子２５によって検出された検出信号が制御ユニット２２のＣＰＵ４１の誘導制御手段５１に送信され、該誘導制御手段５１によって次のように制御される。８個の検出素子２５〜２５に１〜８の重み付け指数が設定され、ＯＮしている検出素子２５の重み付け指数の合計値を用いて、その中心位置、つまり誘導テープ１２の中心位置Ｏ１が演算され、該中心位置Ｏ１と、無人搬送車１１の中心位置Ｏ２との偏差Δｄが演算される。そして、演算された偏差Δｄに基づいて、前輪１５，１６の一方の減速率が設定されて減速され、前記偏差Δｄが零となるように無人搬送車１１の進行方向が補正されることにより、自動走行が制御される。

無人搬送車１１が図２に示すように誘導テープ１２から分離した分岐誘導テープ１３の前方にある磁気マーカ１４に接近し、前記マーカセンサ３１によって前記磁気マーカ１４が検出されると、この磁気マーカ１４の制御情報（右旋回）が前記制御ユニット２２のＣＰＵ４１に送信される。そして、図１に示すように、制御ユニット２２からの制御信号に基づいて無人搬送車１１が右旋回される。

無人搬送車１１の右旋回動作が開始されると、図４に示すＣＰＵ４１の旋回時誘導走行手段５２が次のように無人搬送車１１を制御する。即ち、図１に示すように、無人搬送車１１の中心位置Ｏ２（誘導センサ２３の中心位置Ｏ２）が誘導テープ１２の右側の端縁１２ａに一致するように無人搬送車１１の進行方向が制御される。そして、無人搬送車１１が図１及び図５に示すように、誘導テープ１２の中心位置Ｏ１から誘導テープ１２の幅寸法の二分の一の距離Δｅだけ右方向にオフセットされた状態で、前記誘導テープ１２及び分岐誘導テープ１３の右側の端縁１２ａ，１３ａに沿って無人搬送車１１が右方向に旋回動作される。

上記実施形態の無人搬送車の走行制御装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、無人搬送車１１の左右方向への旋回動作時において、前記誘導センサ２３（無人搬送車１１）の中心位置Ｏ２を、前記誘導テープ１２の中心位置Ｏ１ではなく、誘導テープ１２の左右のいずれか一方の端縁１２ａに一致させた状態で、無人搬送車１１を分岐誘導テープ１３の旋回方向内側の右側又は左側の端縁１３ａに沿って旋回動作するようにした。このため、無人搬送車１１の旋回動作の旋回半径が小さくなって、無人搬送車１１の旋回動作を円滑に行うことができる。

（２）上記実施形態では、前記誘導センサ２３の中心位置Ｏ２を誘導テープ１２及び分岐誘導テープ１３の旋回方向の内側の端縁１２ａ，１３ａに一致させるだけの単純な旋回制御のため、無人搬送車１１を旋回制御する動作プログラムの作成を容易に行うことができる。又、旋回動作のプログラムにおいて、誘導センサ２３の中心位置Ｏ２を、分岐誘導テープ１３の右側又は左側の端縁１３ａに一致させるだけのため、旋回動作プログラムに無人搬送車１１の進行方向の調整が過敏に行われないようにするための制御プログラム、即ち、分岐誘導テープ１３の端縁１３ａと誘導センサ２３の中心位置Ｏ２との偏差が許容範囲内では、無人搬送車１１の進行方向の調整を行わないようにするための制御プログラムを、基準となる旋回制御プログラムに容易に組み込むことができるため、無人搬送車１１の旋回動作を円滑に行うことができる。

次に、この発明の別の実施形態を、図６を中心に説明する。この実施形態においては、前述した実施形態と異なる構成は、図４に示す制御ユニット２２のＣＰＵ４１の機能のみであるため、構成の説明を省略する。

この実施形態においては、図４に示す前記制御ユニット２２のＣＰＵ４１に対し、無人搬送車１１（誘導センサ２３）の中心位置Ｏ２を、分岐誘導テープ１３の中心位置Ｏ５と一致させるためのオフセット量相殺手段（図示略）が設けられている。このオフセット量相殺手段は、次の動作を行う。図６に示すように、誘導センサ２３の中心位置Ｏ２が誘導テープ１２の右側の端縁１２ａに設定され、無人搬送車１１全体が図５に示すように右方向に距離Δｅだけオフセットされている（Ｍ１参照）。このため、前記誘導センサ２３の検出素子２５〜２５のうち誘導テープ１２を検出するための有効な所定数（実施形態では８個）の検出素子２５〜２５を、図６のＭ２で示すように、前記距離Δｅ（オフセット量）を相殺する方向に変更するようにしている。従って、図６の最上側に示すように誘導センサ２３の中心位置Ｏ２を分岐誘導テープ１３の中心位置Ｏ５と一致させる制御が可能とになり、前述した無人搬送車１１のオフセット量（距離Δｅ）が相殺される。このため、無人搬送車１１はオフセットされない状態で分岐誘導テープ１３に沿って旋回動作される。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記誘導センサ２３の検出素子２５の個数を１４個以外に、例えば１５個以上の任意の個数にしてもよい。

・前記誘導テープ１２，１３に代えて、例えば、反射テープあるいは複数本の銅電線等のガイド手段を用いてもよい。これらの場合には、誘導センサ２３のホール素子よりなる検出素子２５に代えて、対応する他の検出素子が用いられる。

Δｄ…偏差（オフセット量）、Ｏ１，Ｏ２，Ｏ５…中心位置、１１…無人搬送車、１２…メインガイド手段としてのメイン誘導テープ、１３…分岐ガイド手段としての分岐誘導テープ、２２…制御ユニット、２３…誘導センサ、２５…検出素子、３１…マーカセンサ。

Claims (3)

1. 走行路面に敷設されたメインガイド手段及び分岐ガイド手段の検出用の誘導センサを備え、前記誘導センサを無人搬送車の進行方向と交差する方向に所定の間隔をもって配列された複数の検出素子により構成し、制御ユニットにより前記誘導センサの中心位置と、前記メインガイド手段によってＯＮされた所定数の検出素子の中心位置との偏差を演算し、該偏差に基づいて、メインガイド手段の中心位置に誘導センサの中心位置が一致するように誘導走行する無人搬送車において、
   無人搬送車の分岐走行時には、前記制御ユニットによって旋回方向の内側の前記分岐ガイド手段の側端縁に前記誘導センサの中心位置が一致するように制御され、
   前記制御ユニットに備えられ、無人搬送車の分岐走行時において、無人搬送車の旋回方向内側へのオフセット量を相殺するためのオフセット量相殺手段は、誘導センサの複数の検出素子のうち有効な複数の検出素子を前記オフセット量を相殺する方向にオフセットすることにより、誘導センサの中心位置が分岐ガイド手段の中心位置と一致するように制御されるようにしたことを特徴とする無人搬送車の走行制御装置。
2. 請求項１において、前記両ガイド手段は磁気テープにより構成され、検出素子はホール素子により構成されていることを特徴とする無人搬送車の走行制御装置。
3. 請求項１又は２において、前記制御ユニットは、走行路面に配設された旋回を指示するマーカを、車体に設けたマーカセンサが検出した後、前記誘導センサの中心位置を、前記分岐ガイド手段の側端縁に一致させる機能を有することを特徴とする無人搬送車の走行制御装置。

Images