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JP2014220890A - Autonomous movable body moving controller, autonomous movable body, and autonomous movable body control method - Google Patents

Autonomous movable body moving controller, autonomous movable body, and autonomous movable body control method Download PDF

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JP2014220890A JP2013097781A JP2013097781A JP2014220890A JP 2014220890 A JP2014220890 A JP 2014220890A JP 2013097781 A JP2013097781 A JP 2013097781A JP 2013097781 A JP2013097781 A JP 2013097781A JP 2014220890 A JP2014220890 A JP 2014220890A
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Abstract

【課題】ユーザによる操作性を向上し、かつ、教示された走行経路を忠実に走行できるよう制御する。【解決手段】移動制御装置2は、切替部27と、速度制御指令部と、モータ制御指令部と、モータ駆動部25と、を備える。切替部27は、走行モードを、自律走行モード又は手動走行モードのいずれかに切り替える。速度制御指令部は、走行モードに基づき、速度制御指令を出力する。モータ制御指令部は、走行モードが手動走行モードである場合には、モータ13a、13bが出力可能なトルクを制限する第1モータ制御指令を出力する。一方、走行モードが自律走行モードである場合には、モータ13a、13bの速度を速度制御指令に追随させる第2モータ制御指令を出力する。モータ駆動部25は、速度制御指令と、モータ制御指令とに基づいて、モータ13a、13bを駆動する。【選択図】図3Control is performed to improve operability for a user and to faithfully travel a taught travel route. A movement control device includes a switching unit, a speed control command unit, a motor control command unit, and a motor drive unit. The switching unit 27 switches the travel mode to either the autonomous travel mode or the manual travel mode. The speed control command unit outputs a speed control command based on the travel mode. When the travel mode is the manual travel mode, the motor control command unit outputs a first motor control command that limits the torque that can be output by the motors 13a and 13b. On the other hand, when the traveling mode is the autonomous traveling mode, a second motor control command for causing the speeds of the motors 13a and 13b to follow the speed control command is output. The motor drive unit 25 drives the motors 13a and 13b based on the speed control command and the motor control command. [Selection] Figure 3

Description

本発明は、教示された走行経路を自律走行する自律移動体、自律移動体の移動制御装置、及び自律移動体の制御方法に関する。   The present invention relates to an autonomous mobile body that autonomously travels along the taught travel route, a movement control device for the autonomous mobile body, and a control method for the autonomous mobile body.

従来、教示された走行経路を自律走行する自律移動体が知られている。例えば、特許文献1には、人間が操作しながら掃除コースに従って掃除機を動かし、そのときの掃除機の進行方向や車輪の回転のデータを記憶装置に記憶させ、次の掃除の際には、記憶装置に記憶させた上記データを読み出して掃除機を動かす、自走式掃除機が開示されている。   Conventionally, an autonomous moving body that autonomously travels along the taught travel route is known. For example, in Patent Document 1, the cleaner is moved according to the cleaning course while being operated by a human, the data on the direction of travel of the cleaner and the rotation of the wheel is stored in a storage device, and at the time of the next cleaning, A self-propelled cleaner that reads the data stored in a storage device and moves the cleaner is disclosed.

特公昭61−3484号公報Japanese Patent Publication No.61-3484

特許文献1に開示された自走式掃除機の場合、人間による自走式掃除機の操作をアシストする機能がないため、人間(ユーザ)が自走式掃除機を操作しにくくなる。そのため、ユーザは、自走掃除機に所望の掃除コースを精度良く教示できない場合がある。   In the case of the self-propelled cleaner disclosed in Patent Document 1, since there is no function for assisting the operation of the self-propelled cleaner by a human, it becomes difficult for a human (user) to operate the self-propelled cleaner. Therefore, the user may not be able to teach a desired cleaning course to the self-propelled cleaner with high accuracy.

本発明の課題は、ユーザによる自律移動体の操作性を向上し、かつ、ユーザにより教示された走行経路を忠実に走行できるよう自律走行体を制御することにある。   It is an object of the present invention to improve the operability of an autonomous moving body by a user and to control the autonomous traveling body so that the traveling path taught by the user can be faithfully traveled.

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係る自律移動体の移動制御装置は、複数の車輪と、複数の車輪のそれぞれに接続された複数のモータとを備え、自律走行と手動操作による手動走行とが可能な自律移動体の移動制御装置である。移動制御装置は、切替部と、速度制御指令部と、モータ制御指令部と、モータ駆動部と、を備える。切替部は、走行モードを、自律移動体を自律走行させる自律走行モード、又は、自律移動体を手動にて走行させる手動走行モードのいずれかに切り替える。速度制御指令部は、走行モードに基づき、モータの速度を制御するための速度制御指令を出力する。モータ制御指令部は、走行モードが手動走行モードである場合には、モータが出力可能なトルクを制限する第1モータ制御指令を出力する。一方、走行モードが自律走行モードである場合には、モータ制御指令部は、モータの速度を速度制御指令に追随させる第2モータ制御指令を出力する。モータ駆動部は、速度制御指令部から出力される速度制御指令と、モータ制御指令部から出力されるモータ制御指令とに基づいて、モータを駆動する。
Hereinafter, a plurality of modes will be described as means for solving the problems. These aspects can be arbitrarily combined as necessary.
An autonomous mobile body movement control device according to an aspect of the present invention includes a plurality of wheels and a plurality of motors connected to each of the plurality of wheels, and is capable of autonomous traveling and manual traveling by manual operation. It is a movement control apparatus of a moving body. The movement control device includes a switching unit, a speed control command unit, a motor control command unit, and a motor drive unit. The switching unit switches the travel mode to either an autonomous travel mode in which the autonomous mobile body travels autonomously or a manual travel mode in which the autonomous mobile body travels manually. The speed control command unit outputs a speed control command for controlling the speed of the motor based on the travel mode. When the travel mode is the manual travel mode, the motor control command unit outputs a first motor control command for limiting the torque that can be output by the motor. On the other hand, when the travel mode is the autonomous travel mode, the motor control command unit outputs a second motor control command that causes the speed of the motor to follow the speed control command. The motor drive unit drives the motor based on the speed control command output from the speed control command unit and the motor control command output from the motor control command unit.

この移動制御装置では、まず、切替部が、走行モードを自律走行モード、又は、手動走行モードのいずれかに切り替えて設定する。次に、速度制御指令部が、走行モードに基づいて、モータの速度を制御する速度制御指令を出力する。そして、モータ制御指令部が、走行モードに基づき、モータ制御指令を出力する。このとき、モータ制御指令部は、走行モードが手動走行モードの時には、モータ制御指令として第1モータ制御指令を出力する。一方、走行モードが自律走行モードの時には、モータ制御指令部は、モータ制御指令として第2モータ制御指令を出力する。
その後、モータ駆動部が、速度制御指令及びモータ制御指令に基づいて、モータを制御する。
In this movement control device, first, the switching unit switches and sets the travel mode to either the autonomous travel mode or the manual travel mode. Next, the speed control command unit outputs a speed control command for controlling the speed of the motor based on the travel mode. The motor control command unit outputs a motor control command based on the travel mode. At this time, the motor control command unit outputs the first motor control command as the motor control command when the travel mode is the manual travel mode. On the other hand, when the travel mode is the autonomous travel mode, the motor control command unit outputs a second motor control command as the motor control command.
Thereafter, the motor drive unit controls the motor based on the speed control command and the motor control command.

このような移動制御装置により、ユーザが自律移動体を手動にて操作するときには、自律移動体のモータから出力されるトルクが制限される。一方、自律移動体が自律走行するときには、モータから出力可能なトルクが制限されることなく、速度制御指令部において作成された速度制御指令に追随するように、モータが制御される。この結果、ユーザが自律移動体を操作しているときには、ユーザは無理な外力を加えることなく自律移動体を操作できる。一方、自律移動体が自律走行するときには、自律移動体は速度制御指令に従って走行できる。   With such a movement control device, when the user manually operates the autonomous mobile body, the torque output from the motor of the autonomous mobile body is limited. On the other hand, when the autonomous mobile body travels autonomously, the torque that can be output from the motor is not limited, and the motor is controlled so as to follow the speed control command created in the speed control command unit. As a result, when the user is operating the autonomous mobile body, the user can operate the autonomous mobile body without applying an excessive external force. On the other hand, when the autonomous mobile body travels autonomously, the autonomous mobile body can travel according to the speed control command.

従って、ユーザによる自律移動体の操作性を向上できる。そして、自律移動体は、ユーザにより教示された走行経路を忠実に走行できる。   Therefore, the operability of the autonomous mobile body by the user can be improved. The autonomous mobile body can travel faithfully on the travel route taught by the user.

モータ駆動部は、電力制御部と、電力供給部と、を有していてもよい。電力制御部は、速度制御指令及びモータ制御指令に基づいて決定される制御パラメータに基づいて、電力指示値を算出する。電力供給部は、電力指示値に基づいて、モータにモータ駆動電力を供給する。   The motor drive unit may include a power control unit and a power supply unit. The power control unit calculates a power instruction value based on a control parameter determined based on the speed control command and the motor control command. The power supply unit supplies motor driving power to the motor based on the power instruction value.

このようなモータ駆動部を用いることで、モータに供給されるモータ駆動電力により、モータから出力可能なトルクやモータの回転速度を制御できる。その結果、モータ駆動部によるモータの制御が容易になる。   By using such a motor drive unit, the torque that can be output from the motor and the rotation speed of the motor can be controlled by the motor drive power supplied to the motor. As a result, the motor control by the motor drive unit is facilitated.

電力制御部の制御パラメータは制御ゲインを含んでいてもよい。この場合、電力制御部は、制御ゲイン記憶部と、制御ゲイン設定部と、を有している。制御ゲイン記憶部は、所定の数の予め決定された制御ゲインを記憶する。制御ゲイン設定部は、モータ制御指令に基づき、制御ゲイン記憶部に記憶された所定の数の制御ゲインから、1つの制御ゲインを選択する。
ここで、制御ゲインとは、モータの制御値(例えば、モータの回転速度や、モータ駆動電力など)を目標値に到達させるために必要な、モータへの制御量を決定する定数である。
The control parameter of the power control unit may include a control gain. In this case, the power control unit includes a control gain storage unit and a control gain setting unit. The control gain storage unit stores a predetermined number of predetermined control gains. The control gain setting unit selects one control gain from a predetermined number of control gains stored in the control gain storage unit based on the motor control command.
Here, the control gain is a constant that determines a control amount to the motor that is necessary for a motor control value (for example, a motor rotation speed, motor drive power, etc.) to reach a target value.

電力制御部の制御パラメータを制御ゲインとし、制御ゲインをモータ制御指令に基づき決定することにより、1つの電力制御部のみを用いて、特性の異なる複数の制御を行える。その結果、モータ駆動部の構造を単純にできる。   By using the control parameter of the power control unit as the control gain and determining the control gain based on the motor control command, a plurality of controls having different characteristics can be performed using only one power control unit. As a result, the structure of the motor drive unit can be simplified.

制御ゲイン設定部は、モータ制御指令が第2モータ制御指令の場合には、第2制御ゲインを選択し、モータ制御指令が第1モータ制御指令の場合には、第2制御ゲインよりも小さな値を有する第1制御ゲインを選択してもよい。
これにより、電力制御部は、走行モードが手動走行モードのときに、モータへ入力されるモータ駆動電力を抑制できる。従って、走行モードが手動走行モードのときに、モータから出力可能なトルクを制限できる。
The control gain setting unit selects the second control gain when the motor control command is the second motor control command, and is smaller than the second control gain when the motor control command is the first motor control command. May be selected.
Thereby, the power control unit can suppress the motor driving power input to the motor when the traveling mode is the manual traveling mode. Therefore, when the travel mode is the manual travel mode, the torque that can be output from the motor can be limited.

モータ駆動部は、電力値検出部と、電力制限部と、をさらに有していてもよい。電力値検出部は、モータ駆動電力の電力値を検出する。電力制限部は、モータ制御指令が第1モータ制御指令である場合に、モータ駆動電力の上限を所定の第1電力値に制限する。
これにより、走行モードが手動走行モードのときに、モータに入力されるモータ駆動電力の上限値を確実に制限できる。この結果、走行モードが手動走行モードのときに、モータが出力可能なトルクを確実に制限できる。
The motor driving unit may further include a power value detecting unit and a power limiting unit. The power value detection unit detects the power value of the motor driving power. The power limiting unit limits the upper limit of the motor driving power to a predetermined first power value when the motor control command is the first motor control command.
Thereby, when the travel mode is the manual travel mode, the upper limit value of the motor driving power input to the motor can be reliably limited. As a result, when the travel mode is the manual travel mode, it is possible to reliably limit the torque that can be output by the motor.

走行モードが手動走行モードのときに、モータ駆動電力が所定の時間以上所定の閾値を超えた場合、電力制限部は、モータ駆動電力の上限を第2電力値に制限してもよい。
これにより、所定の時間以上、モータへ過剰なモータ駆動電力が入力されることを抑制できる。その結果、自律移動体を手動操作する際に、ユーザが長時間無理な外力を加えて自律移動体を操作する必要がなくなる。その結果、ユーザによる自律移動体の操作性が向上する。
When the driving mode is the manual driving mode and the motor driving power exceeds a predetermined threshold for a predetermined time or longer, the power limiting unit may limit the upper limit of the motor driving power to the second power value.
Thereby, it can suppress that excessive motor drive electric power is input into a motor more than predetermined time. As a result, when the autonomous mobile body is manually operated, the user does not need to apply an excessive external force for a long time to operate the autonomous mobile body. As a result, the operability of the autonomous mobile body by the user is improved.

移動制御装置は、速度制御指令部へ走行指示を出力する主制御部をさらに備えていてもよい。この場合、速度制御指令部は、主制御部からの走行指示に基づいて速度制御指令を演算する。また、主制御部から出力される走行指示は、走行モードが自律走行モード時に自律走行する走行経路に基づいた位置情報と時刻情報とを含んでいてもよい。
これにより、速度制御指令部は、位置情報と時刻情報を含む走行指示に基づいて、容易に走行経路を忠実に走行できる速度制御指令を演算できる。
The movement control device may further include a main control unit that outputs a travel instruction to the speed control command unit. In this case, the speed control command unit calculates a speed control command based on a travel instruction from the main control unit. Further, the travel instruction output from the main control unit may include position information and time information based on a travel route for autonomous travel when the travel mode is the autonomous travel mode.
As a result, the speed control command unit can calculate a speed control command that can easily travel on the travel route faithfully based on the travel instruction including the position information and the time information.

本発明の他の見地に係る自律移動体は、複数の車輪と、複数のモータと、切替部と、速度制御指令部と、モータ制御指令部と、モータ駆動部と、を備える。複数のモータは、複数の車輪に接続される。切替部は、走行モードを、自律走行を行う自律走行モード、又は、手動にて操作される手動走行モードのいずれかに切り替える。速度制御指令部は、走行モードに基づき、モータの速度を制御するための速度制御指令を出力する。モータ制御指令部は、走行モードが手動走行モードである場合には、モータが出力可能なトルクを制限する第1モータ制御指令を出力する。一方、走行モードが自律走行モードである場合には、モータ制御指令部は、モータの速度を速度制御指令に追随させる第2モータ制御指令を、モータ制御指令として出力する。モータ駆動部は、速度制御指令とモータ制御指令とに基づいて、モータを駆動する。   An autonomous mobile body according to another aspect of the present invention includes a plurality of wheels, a plurality of motors, a switching unit, a speed control command unit, a motor control command unit, and a motor drive unit. The plurality of motors are connected to the plurality of wheels. The switching unit switches the traveling mode to either an autonomous traveling mode in which autonomous traveling is performed or a manual traveling mode that is manually operated. The speed control command unit outputs a speed control command for controlling the speed of the motor based on the travel mode. When the travel mode is the manual travel mode, the motor control command unit outputs a first motor control command for limiting the torque that can be output by the motor. On the other hand, when the travel mode is the autonomous travel mode, the motor control command unit outputs a second motor control command that causes the speed of the motor to follow the speed control command as a motor control command. The motor driving unit drives the motor based on the speed control command and the motor control command.

このような自律移動体においては、ユーザが自律移動体を手動にて操作するときには、自律移動体のモータから出力されるトルクが制限される。一方、自律移動体が自律走行するときには、モータから出力可能なトルクが制限されることなく、速度制御指令部において作成された速度制御指令に追随するように、モータが制御される。この結果、ユーザが自律移動体を操作しているときには、ユーザは無理な外力を加えることなく自律移動体を操作できる。一方、自律移動体が自律走行するときには、自律移動体は速度制御指令に従って走行できる。   In such an autonomous mobile body, when the user manually operates the autonomous mobile body, the torque output from the motor of the autonomous mobile body is limited. On the other hand, when the autonomous mobile body travels autonomously, the torque that can be output from the motor is not limited, and the motor is controlled so as to follow the speed control command created in the speed control command unit. As a result, when the user is operating the autonomous mobile body, the user can operate the autonomous mobile body without applying an excessive external force. On the other hand, when the autonomous mobile body travels autonomously, the autonomous mobile body can travel according to the speed control command.

従って、ユーザによる自律移動体の操作性を向上できる。そして、自律移動体は、ユーザにより教示された走行経路を忠実に走行できる。   Therefore, the operability of the autonomous mobile body by the user can be improved. The autonomous mobile body can travel faithfully on the travel route taught by the user.

本発明のさらに他の見地に係る制御方法は、複数の車輪と車輪のそれぞれに車輪を回転可能に接続された複数のモータとを備え、自律走行と手動操作による手動走行とが可能な自律移動体の制御方法である。制御方法は、以下のステップを含む。
◎走行モードを、自律移動体を自律走行させる自律走行モード、又は、自律移動体を手動にて走行させる手動走行モードのいずれかに切り替えるステップ。
◎走行モードに基づき、モータの速度を制御するための速度制御指令を出力するステップ。
◎走行モードが手動走行モードである場合には、モータが出力可能なトルクを制限する第1モータ制御指令を出力し、走行モードが自律走行モードである場合には、モータの速度を速度制御指令に追随させる第2モータ制御指令を、モータ制御指令として出力するステップ。
◎速度制御指令とモータ制御指令とに基づいて、モータを駆動するステップ。
A control method according to still another aspect of the present invention includes a plurality of wheels and a plurality of motors connected to the respective wheels so as to be rotatable, and is capable of autonomous travel and manual travel by manual operation. It is a body control method. The control method includes the following steps.
◎ Switching the travel mode to either an autonomous travel mode in which the autonomous mobile body travels autonomously or a manual travel mode in which the autonomous mobile body travels manually.
A step of outputting a speed control command for controlling the speed of the motor based on the running mode.
◎ When the travel mode is the manual travel mode, the first motor control command for limiting the torque that can be output by the motor is output. When the travel mode is the autonomous travel mode, the motor speed is set to the speed control command. Outputting a second motor control command to be followed as a motor control command.
A step of driving the motor based on the speed control command and the motor control command.

このような制御方法により、ユーザが自律移動体を手動にて操作するときには、自律移動体のモータから出力されるトルクが制限される。一方、自律移動体が自律走行するときには、モータから出力可能なトルクが制限されることなく、速度制御指令部において作成された速度制御指令に追随するように、モータが制御される。この結果、ユーザが自律移動体を操作しているときには、ユーザは無理な外力を加えることなく自律移動体を操作できる。一方、自律移動体が自律走行するときには、自律移動体は速度制御指令に従って走行できる。   With such a control method, when the user manually operates the autonomous mobile body, the torque output from the motor of the autonomous mobile body is limited. On the other hand, when the autonomous mobile body travels autonomously, the torque that can be output from the motor is not limited, and the motor is controlled so as to follow the speed control command created in the speed control command unit. As a result, when the user is operating the autonomous mobile body, the user can operate the autonomous mobile body without applying an excessive external force. On the other hand, when the autonomous mobile body travels autonomously, the autonomous mobile body can travel according to the speed control command.

従って、ユーザによる自律移動体の操作性を向上できる。そして、自律移動体は、ユーザにより教示された走行経路を忠実に走行できる。   Therefore, the operability of the autonomous mobile body by the user can be improved. The autonomous mobile body can travel faithfully on the travel route taught by the user.

本発明では、ユーザによる自律移動体の操作性を向上し、かつ、ユーザにより教示された走行経路を忠実に走行できるよう自律走行体を制御できる。   In the present invention, it is possible to control the autonomous traveling body so that the operability of the autonomous moving body by the user is improved and the traveling route taught by the user can be faithfully traveled.

自律移動体の全体構成を示す図Diagram showing the overall configuration of an autonomous mobile body 操作部の構成を示す図Diagram showing the configuration of the operation unit 移動制御装置の全体構成を示す図The figure which shows the whole structure of a movement control apparatus 走行制御部の構成を示す図Diagram showing the configuration of the travel control unit モータ駆動部の全体構成を示す図The figure which shows the whole structure of a motor drive part モータドライバの基本的な構成を示す図Diagram showing basic configuration of motor driver 電力制限部及び電力値検出部を有さないモータドライバの構成を示す図The figure which shows the structure of the motor driver which does not have an electric power limiting part and an electric power value detection part. 自律移動体の全体的な動作を示すフローチャートFlow chart showing overall operation of autonomous mobile body 片側の主輪の回転速度を減速したときの、自律移動体の動作およびモータ駆動電流の時間変化を示す図The figure which shows the time change of operation of an autonomous mobile body, and motor drive current when the rotational speed of one main wheel is decelerated 積分項を有効(Ki1≠0)としたとき、及び、積分項を無効(Ki1=0)としたときの、モータ駆動電流の時間変化を示す図The figure which shows the time change of a motor drive current when an integral term is effective (K i1 ≠ 0) and an integral term is invalid (K i1 = 0). 電力制限部を有しないとき、及び、電力制限部を有するときの、モータ駆動電流の時間変化を示す図The figure which shows the time change of a motor drive current when it does not have a power limiting part, and when it has a power limiting part ピボット操作時の、自律移動体の動作及びモータ駆動電流の時間変化を示す図The figure which shows the time change of operation of an autonomous mobile body and motor drive current at the time of pivot operation

1.第1実施形態
(1)自律移動体の全体構成
まず、本実施形態に係る自律移動体の全体構成について、図1を用いて説明する。図1は、自律移動体の全体構成を示す図である。本実施形態の自律移動体100は、ユーザにより教示された予定走行経路を再現しながら、自律して走行可能な移動体である。
自律移動体100は、移動部1と、移動制御装置2と、検出部3と、操作部5と、備える。移動部1は、自律移動体100を移動させる。検出部3は、移動制御装置2に接続されている。そして、検出部3は、障害物や走行経路にある壁などを検出し、障害物や壁などの位置情報を移動制御装置2に出力する。操作部5は、自律移動体100の本体7に、取付部材9を介して固定されている。また、操作部5は、移動制御装置2に信号の送受信が可能なように接続されている。操作部5は、ユーザが自律移動体100に予定走行経路を教示するとき、ユーザにより操作される。これにより、自律移動体100の走行モードが手動走行モードのときに、自律移動体100は、ユーザによる操作部5の操作に基づいて制御される。また、操作部5は、自律移動体100の各種設定を行う。
1. First Embodiment (1) Overall Configuration of Autonomous Mobile Body First, the overall configuration of an autonomous mobile body according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an autonomous mobile body. The autonomous mobile body 100 of the present embodiment is a mobile body that can travel autonomously while reproducing the planned travel route taught by the user.
The autonomous mobile body 100 includes a moving unit 1, a movement control device 2, a detection unit 3, and an operation unit 5. The moving unit 1 moves the autonomous mobile body 100. The detection unit 3 is connected to the movement control device 2. Then, the detection unit 3 detects an obstacle or a wall on the travel route, and outputs position information such as the obstacle or the wall to the movement control device 2. The operation unit 5 is fixed to the main body 7 of the autonomous mobile body 100 via an attachment member 9. The operation unit 5 is connected to the movement control device 2 so that signals can be transmitted and received. The operation unit 5 is operated by the user when the user teaches the autonomous mobile body 100 the planned travel route. Thereby, when the travel mode of the autonomous mobile body 100 is the manual travel mode, the autonomous mobile body 100 is controlled based on the operation of the operation unit 5 by the user. In addition, the operation unit 5 performs various settings of the autonomous mobile body 100.

移動制御装置2は、移動部1に電気的に接続されている。また、移動制御装置2には、検出部3が接続されている。移動制御装置2は、自律移動体100の走行モードが手動走行モードのときには、ユーザによる操作部5の操作に基づいて、移動部1を制御する。一方、自律移動体100の走行モードが自律移動するモードのときには、移動制御装置2は、例えば手動走行モードによって教示された予定走行経路を走行するように自律移動体100の移動指令を作成する。そして、移動制御装置2は、作成された移動指令に基づいて移動部1を制御する。
また、移動制御装置2は、障害物や壁などの位置情報を把握する。また、移動制御装置2は、障害物や壁などの位置情報に基づき、移動平面における自律移動体100の位置を把握する。
なお、自律移動体100の移動部1、移動制御装置2、検出部3、及び操作部5の構成の詳細については、後述する。
The movement control device 2 is electrically connected to the moving unit 1. The movement control device 2 is connected to a detection unit 3. When the traveling mode of the autonomous mobile body 100 is the manual traveling mode, the movement control device 2 controls the moving unit 1 based on the operation of the operation unit 5 by the user. On the other hand, when the traveling mode of the autonomous mobile body 100 is a mode in which the autonomous mobile body 100 moves autonomously, the movement control device 2 creates a movement command for the autonomous mobile body 100 so as to travel along the planned travel route taught in the manual travel mode, for example. And the movement control apparatus 2 controls the moving part 1 based on the produced movement command.
Moreover, the movement control apparatus 2 grasps position information such as obstacles and walls. Moreover, the movement control apparatus 2 grasps | ascertains the position of the autonomous mobile body 100 in a movement plane based on positional information, such as an obstruction and a wall.
The details of the configuration of the moving unit 1, the movement control device 2, the detection unit 3, and the operation unit 5 of the autonomous moving body 100 will be described later.

自律移動体100は、補助輪部8をさらに備える。補助輪部8は、2つの補助車輪8a、8bを有する。2つの補助車輪8aと8bは、それぞれが独立に回転可能なように取り付けられている。補助輪部8を備えることにより、自律移動体100は安定に、かつ、スムーズに移動できる。
なお、移動部1が2以上の車輪を有する場合など、移動部1自体が自律移動体100を安定に走行できる構造を有している場合には、補助輪部8はなくてもよい。
The autonomous mobile body 100 further includes an auxiliary wheel unit 8. The auxiliary wheel portion 8 has two auxiliary wheels 8a and 8b. The two auxiliary wheels 8a and 8b are attached so that each can rotate independently. By providing the auxiliary wheel part 8, the autonomous mobile body 100 can move stably and smoothly.
In addition, when the moving part 1 itself has the structure which can drive | work the autonomous mobile body 100 stably, when the moving part 1 has two or more wheels, the auxiliary wheel part 8 does not need to be provided.

(2)移動部の構成
次に、移動部1の構成について図1を用いて詳細に説明する。移動部1は、2つの主輪11a、11bと、2つのモータ13a、13bと、を有する。本実施形態の移動部1においては、それぞれの主輪11a、11bは独立に回転可能である。このような構成の移動部1においては、主輪11aと11bの回転数に差を生じさせることにより、自律移動体100の方向を転換させる。
主輪11a、11bは、それぞれ、モータ13a、13bの出力回転軸に接続されている。これにより、主輪11aはモータ13aの回転に従って回転し、主輪11bはモータ13bの回転に従って回転する。
(2) Configuration of Moving Unit Next, the configuration of the moving unit 1 will be described in detail with reference to FIG. The moving unit 1 includes two main wheels 11a and 11b and two motors 13a and 13b. In the moving part 1 of this embodiment, each main wheel 11a, 11b can rotate independently. In the moving part 1 having such a configuration, the direction of the autonomous moving body 100 is changed by causing a difference in the rotational speeds of the main wheels 11a and 11b.
The main wheels 11a and 11b are connected to output rotation shafts of the motors 13a and 13b, respectively. Thereby, the main wheel 11a rotates according to the rotation of the motor 13a, and the main wheel 11b rotates according to the rotation of the motor 13b.

モータ13a、13bは、移動制御装置2に電気的に接続されている。モータ13a、13bはそれぞれ、移動制御装置2のモータドライバ25a、25b(図5)により、独立して制御可能となっている。従って、モータ13a、13bは、それぞれ独立に、任意の回転数及びトルクなどを発生できる。その結果、主輪11a、11bは、それぞれ独立に、回転数及びトルクの制御が可能となっている。
モータ13a、13bとしては、サーボモータやブラシレスモータなどの電動モータを用いることができる。
The motors 13 a and 13 b are electrically connected to the movement control device 2. The motors 13a and 13b can be independently controlled by motor drivers 25a and 25b (FIG. 5) of the movement control device 2, respectively. Therefore, each of the motors 13a and 13b can independently generate an arbitrary rotational speed and torque. As a result, the main wheels 11a and 11b can independently control the rotation speed and torque.
As the motors 13a and 13b, electric motors such as servo motors and brushless motors can be used.

(3)検出部の構成
次に、検出部3の構成について、図1を用いて説明する。検出部3は、自律移動体100の走行経路周辺の障害物や壁などを検出し、障害物や壁などの位置情報を出力する。そのため、検出部3は、前方検出器31と、後方検出器33と、を有する。前方検出器31は、自律移動体100の前方にある障害物や壁などを検出する。後方検出器33は、自律移動体100の後方にある障害物や壁などを検出する。また、前方検出器31と後方検出器33は、自律移動体100と障害物や壁などとの間の距離や、自律移動体100から見た障害物や壁などが存在する方向に関する情報などを含む信号を出力する。これにより、検出部3は、自律移動体100から見た障害物や壁などの相対的な位置情報を、移動制御装置2に出力できる。
検出部3の前方検出器31及び後方検出器33としては、例えば、レーザレンジファインダ(Laser Range Finder、LRF)などを用いることができる。
(3) Configuration of Detection Unit Next, the configuration of the detection unit 3 will be described with reference to FIG. The detection unit 3 detects obstacles and walls around the travel route of the autonomous mobile body 100, and outputs position information such as the obstacles and walls. Therefore, the detection unit 3 includes a front detector 31 and a rear detector 33. The front detector 31 detects an obstacle or a wall in front of the autonomous mobile body 100. The rear detector 33 detects an obstacle or a wall behind the autonomous mobile body 100. In addition, the front detector 31 and the rear detector 33 indicate information about the distance between the autonomous mobile body 100 and an obstacle, a wall, and the like, and information regarding the direction in which the obstacle, the wall, and the like as seen from the autonomous mobile body 100 exist. Output signal including. Accordingly, the detection unit 3 can output relative position information such as an obstacle or a wall viewed from the autonomous mobile body 100 to the movement control device 2.
As the front detector 31 and the rear detector 33 of the detection unit 3, for example, a laser range finder (LRF) or the like can be used.

(4)操作部の構成
次に、操作部5の構成について、図2を用いて説明する。図2は、操作部5の構成を示す図である。操作部5は、操作ハンドル51a、51bと、設定部53と、表示部55と、インターフェース57と、を備える。
操作ハンドル51a、51bは、それぞれ、操作部5の筐体59の左右に取り付けられている。これにより、自律移動体100の走行モードが手動走行モードであるとき、ユーザは、操作ハンドル51a、51bに適切な外力F(後述)を加えて、自律移動体100を操作できる。
なお、操作ハンドル51a、51bは、筐体59に回動可能に取り付けられていてもよい。この場合、操作ハンドル51a、51bは、インターフェース57と接続されている。これにより、操作ハンドル51a、51bの回動量(操作量)は、インターフェース57において電気信号に変換され、移動制御装置2に入力できる。そして、操作モードが手動走行モードのときに、操作ハンドル51a、51bの操作量に応じて、自律移動体100は操作できる。
(4) Configuration of Operation Unit Next, the configuration of the operation unit 5 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the operation unit 5. The operation unit 5 includes operation handles 51 a and 51 b, a setting unit 53, a display unit 55, and an interface 57.
The operation handles 51a and 51b are attached to the left and right sides of the housing 59 of the operation unit 5, respectively. Thereby, when the travel mode of the autonomous mobile body 100 is the manual travel mode, the user can operate the autonomous mobile body 100 by applying an appropriate external force F u (described later) to the operation handles 51a and 51b.
The operation handles 51a and 51b may be attached to the housing 59 so as to be rotatable. In this case, the operation handles 51 a and 51 b are connected to the interface 57. Thereby, the rotation amounts (operation amounts) of the operation handles 51 a and 51 b are converted into electric signals at the interface 57 and can be input to the movement control device 2. When the operation mode is the manual travel mode, the autonomous mobile body 100 can be operated according to the operation amount of the operation handles 51a and 51b.

設定部53は、インターフェース57に接続されている。設定部53は、自律移動体100の走行モードを、自律走行モード、又は、手動走行モードのいずれかに切り替える。そして、設定部53において設定された走行モードが、インターフェース57を介して、移動制御装置2の切替部27(図3)に入力される。また、設定部53は、自律移動体100のその他の各種設定を設定可能となっていてもよい。
設定部53は、例えば、自律移動体100の走行モードや各種設定などを行うためのスイッチやキーボードなどにより構成できる。又は、設定部53は、タッチパネルとして構成され、表示部55と一体に形成されていてもよい。
The setting unit 53 is connected to the interface 57. The setting unit 53 switches the traveling mode of the autonomous mobile body 100 to either the autonomous traveling mode or the manual traveling mode. Then, the travel mode set in the setting unit 53 is input to the switching unit 27 (FIG. 3) of the movement control device 2 via the interface 57. The setting unit 53 may be capable of setting other various settings of the autonomous mobile body 100.
The setting unit 53 can be configured by, for example, a switch or a keyboard for performing a traveling mode of the autonomous mobile body 100, various settings, and the like. Alternatively, the setting unit 53 may be configured as a touch panel and formed integrally with the display unit 55.

表示部55は、インターフェース57に接続されている。表示部55は、インターフェース57を介して、移動制御装置2から自律移動体100の各種設定や位置情報などの情報を、読み出して表示する。表示部55としては、液晶ディスプレイなどのディスプレイを用いることができる。また、上述のように設定部53と表示部55とを一体に形成する場合は、表示部55(と設定部53)として、タッチパネル機能付きディスプレイを用いることができる。   The display unit 55 is connected to the interface 57. The display unit 55 reads and displays various settings and position information of the autonomous mobile body 100 from the movement control device 2 via the interface 57. A display such as a liquid crystal display can be used as the display unit 55. When the setting unit 53 and the display unit 55 are integrally formed as described above, a display with a touch panel function can be used as the display unit 55 (and the setting unit 53).

インターフェース57は、移動制御装置2に接続されている。インターフェース57は、設定部53のスイッチやキー入力などを電気信号に変換し、移動制御装置2へ出力する。また、必要に応じて、操作ハンドル51a、51bの操作量を電気信号に変換し、移動制御装置2へ出力する。さらに、インターフェース57は、ユーザの指示などに応じて、移動制御装置2から自律移動体100に関する情報を読み出して、表示部55に表示する。
従って、インターフェース57としては、設定部53における設定状態(必要に応じて、操作ハンドル51a、51bの操作量)を電気信号に変換する信号変換器と、表示部55に情報を表示するための表示部駆動回路と、移動制御装置2と信号を送受信するための通信インターフェースと、などを備えたマイコンボードなどを用いることができる。
The interface 57 is connected to the movement control device 2. The interface 57 converts a switch, key input, and the like of the setting unit 53 into an electric signal and outputs it to the movement control device 2. Further, if necessary, the operation amount of the operation handles 51 a and 51 b is converted into an electric signal and output to the movement control device 2. Furthermore, the interface 57 reads out information related to the autonomous mobile body 100 from the movement control device 2 in accordance with a user instruction and displays the information on the display unit 55.
Accordingly, the interface 57 includes a signal converter that converts the setting state (the operation amounts of the operation handles 51 a and 51 b as necessary) in the setting unit 53 into an electrical signal, and a display for displaying information on the display unit 55. A microcomputer board provided with a unit drive circuit, a communication interface for transmitting / receiving signals to / from the movement control device 2, and the like can be used.

(5)移動制御装置の構成
I.移動制御装置の全体構成
次に、移動部1の移動制御装置2の全体構成について図3を用いて説明する。図3は、移動制御装置2の全体構成を示す図である。
なお、移動制御装置2は、CPU(Central Processing Unit)と、ハードディスク装置と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、記憶媒体読み出し装置などの記憶装置と、信号変換を行うインターフェースなどと、を備えたマイコンシステムなどにより、実現できる。また、以下に示す移動制御装置2の各部の機能の一部又は全部は、プログラムとして実現されていてもよい。さらに、当該プログラムは、マイコンボードの記憶装置に記憶されていてもよい。又は、移動制御装置2の各部の機能の一部又は全部は、カスタムICなどにより実現されていてもよい。
移動制御装置2は、教示部21と、自己位置推定部22と、記憶部23と、走行制御部24と、モータ駆動部25と、障害物情報取得部26と、切替部27と、主制御部28と、を有する。
(5) Configuration of movement control device Overall Configuration of Movement Control Device Next, the overall configuration of the movement control device 2 of the moving unit 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating an overall configuration of the movement control device 2.
The movement control device 2 performs signal conversion with a CPU (Central Processing Unit), a hard disk device, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and a storage device such as a storage medium reading device. It can be realized by a microcomputer system equipped with an interface. In addition, some or all of the functions of the respective units of the movement control device 2 described below may be realized as a program. Further, the program may be stored in a storage device of the microcomputer board. Alternatively, some or all of the functions of the respective units of the movement control device 2 may be realized by a custom IC or the like.
The movement control device 2 includes a teaching unit 21, a self-position estimation unit 22, a storage unit 23, a travel control unit 24, a motor drive unit 25, an obstacle information acquisition unit 26, a switching unit 27, and a main control. Part 28.

教示部21は、走行モードが手動走行モードのときに、ユーザが操作部5を用いて自律移動体100を移動させた際の移動経路を所定の時間間隔にて取得する。そして、教示部21は、取得した移動経路を、自律移動体100が移動する移動平面を表現した座標系(以後、移動座標と呼ぶことにする)上の座標値に変換し、当該座標値と移動経路を取得した時間とを関連付ける。さらに、教示部21は、座標変換された移動経路を記憶部23に記憶する。
ここで、上記のようにして教示部21が生成した移動経路の座標値の集合体を、予定走行経路と呼ぶことにする。また、予定走行経路には、移動経路を取得した時間が関連付けられている。
後述するように、モータ13a、13bの回転速度は、ユーザが自律移動体100に外力を加えることにより、制御される。教示部21は、また、ユーザの操作により調整されたモータ13a、13bの回転速度を、所定の時間間隔にて取得する。
The teaching unit 21 acquires a movement route at a predetermined time interval when the user moves the autonomous mobile body 100 using the operation unit 5 when the traveling mode is the manual traveling mode. Then, the teaching unit 21 converts the acquired movement route into a coordinate value on a coordinate system (hereinafter referred to as a movement coordinate) representing a movement plane on which the autonomous mobile body 100 moves, and the coordinate value and Associate the travel route with the acquired time. Furthermore, the teaching unit 21 stores the coordinate-converted movement route in the storage unit 23.
Here, a set of coordinate values of the movement route generated by the teaching unit 21 as described above is referred to as a planned travel route. The scheduled travel route is associated with the time when the travel route is acquired.
As will be described later, the rotational speeds of the motors 13 a and 13 b are controlled by the user applying an external force to the autonomous mobile body 100. The teaching unit 21 also acquires the rotation speeds of the motors 13a and 13b adjusted by the user's operation at predetermined time intervals.

また、教示部21は、移動経路上を移動中の自律移動体100の姿勢を、移動経路を取得するときに取得してもよい。ここで、自律移動体100の姿勢とは、自律移動体100の前方が向いた方向のことを言う。これにより、予定走行経路は、自律移動体100の姿勢に関する情報(姿勢情報)をさらに含むことができる。   Further, the teaching unit 21 may acquire the posture of the autonomous mobile body 100 that is moving on the moving route when acquiring the moving route. Here, the attitude | position of the autonomous mobile body 100 means the direction where the front of the autonomous mobile body 100 faced. Thereby, the scheduled travel route can further include information (posture information) regarding the posture of the autonomous mobile body 100.

自己位置推定部22は、移動平面上における自律移動体100の位置を推定する。自己位置推定部22は、例えば、SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)法などを用いて、自律移動体100の移動平面上における位置を推定できる。
自己位置推定部22は、検出部3において取得された自律移動体100から見た障害物や壁などの相対的な位置情報を、移動座標上の座標値へと変換する。そして、自己位置推定部22は、検出部3の前方検出器31及び後方検出器33が検出した障害物や壁などの位置情報に基づいて、自律移動体100の周囲の移動平面の地図情報(ローカルマップと呼ぶことにする)を作成する。また、自己位置推定部22は、移動平面の地図情報(環境地図と呼ぶことにする)を記憶部23に記憶している。そして、自己位置推定部22は、環境地図とローカルマップとを比較して、自律移動体100が移動平面のどの位置に存在するかを推定する。
さらに、自己位置推定部22は、モータ13a、13bの回転数に基づいても、自律移動体100の位置を推定できるようになっていてもよい。
The self-position estimating unit 22 estimates the position of the autonomous mobile body 100 on the moving plane. The self-position estimation unit 22 can estimate the position of the autonomous mobile body 100 on the movement plane using, for example, a SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) method.
The self-position estimation unit 22 converts relative position information such as an obstacle or a wall viewed from the autonomous mobile body 100 acquired by the detection unit 3 into a coordinate value on the movement coordinates. Then, the self-position estimation unit 22 is based on the position information such as an obstacle or a wall detected by the front detector 31 and the rear detector 33 of the detection unit 3, and the map information on the moving plane around the autonomous mobile body 100 ( Create a local map). In addition, the self-position estimation unit 22 stores map information (referred to as an environment map) on the moving plane in the storage unit 23. Then, the self-position estimation unit 22 compares the environment map and the local map to estimate at which position on the moving plane the autonomous mobile body 100 exists.
Furthermore, the self-position estimation unit 22 may be configured to estimate the position of the autonomous mobile body 100 even based on the rotation speeds of the motors 13a and 13b.

記憶部23は、移動制御装置2がマイコンシステムにより実現されている場合は、マイコンシステムの記憶装置(あるいは、記憶装置の記憶領域の一部)に対応するものである。記憶部23は、自律移動体100の各種設定、予定走行経路、障害物や壁などの位置情報、などの情報を記憶する。また、移動制御装置2の各部の機能の一部又は全部がソフトウェアにより実現されているとき、記憶部23は、当該ソフトウェアを記憶してもよい。   When the movement control device 2 is realized by a microcomputer system, the storage unit 23 corresponds to a storage device of the microcomputer system (or a part of a storage area of the storage device). The memory | storage part 23 memorize | stores information, such as various settings of the autonomous mobile body 100, a plan driving | running route, location information, such as an obstruction and a wall. Further, when some or all of the functions of the respective units of the movement control device 2 are realized by software, the storage unit 23 may store the software.

走行制御部24は、モータ13a、13bの速度を制御するための速度制御指令vを、モータ駆動部25(後述)に出力する。また、走行制御部24は、切替部27(後述)において設定されている走行モードに基づいて、モータ制御指令をモータ駆動部25に出力する。
本実施形態においては、走行制御部24は、走行モードが手動走行モードの場合には、第1モータ制御指令を出力する。一方、走行モードが自律走行モードの場合には、第2モータ制御指令を出力する。ここで、第1モータ制御指令とは、モータ13a、13bが出力可能なトルクを制限するモータ制御指令のことである。一方、第2モータ制御指令とは、モータ13a、13bのトルクを制限することなく、モータ13a、13bの速度を速度制御指令vに追随させるモータ制御指令のことである。
なお、走行制御部24の詳細な構成及び動作については、後述する。
Travel control unit 24 outputs a speed control command v c for controlling the speed of the motor 13a, 13b, the motor driver 25 (to be described later). In addition, the traveling control unit 24 outputs a motor control command to the motor driving unit 25 based on the traveling mode set in the switching unit 27 (described later).
In the present embodiment, the travel control unit 24 outputs a first motor control command when the travel mode is the manual travel mode. On the other hand, when the traveling mode is the autonomous traveling mode, the second motor control command is output. Here, the first motor control command is a motor control command for limiting the torque that can be output by the motors 13a and 13b. On the other hand, the second motor control command, the motor 13a, without limiting the torque of 13b, is that the motor control command to follow the motor 13a, the speed of 13b to the speed control command v c.
The detailed configuration and operation of the travel control unit 24 will be described later.

モータ駆動部25は、モータ13a、13bに接続されている。これにより、モータ駆動部25は、モータ13a、13bを制御できる。
また、モータ駆動部25は、走行制御部24から速度制御指令v及びモータ制御指令を入力する。そして、モータ駆動部25は、速度制御指令v及びモータ制御指令に基づき、モータ13a、13bを制御する。
なお、モータ駆動部25の詳細な構造及び動作については、後述する。
The motor drive unit 25 is connected to the motors 13a and 13b. Thereby, the motor drive part 25 can control the motors 13a and 13b.
Further, the motor driver 25 inputs the speed control command v c and a motor control command from the travel controller 24. Then, the motor driver 25, based on the speed control command v c and a motor control command to control the motor 13a, a 13b.
The detailed structure and operation of the motor drive unit 25 will be described later.

障害物情報取得部26は、検出部3の前方検出器31と後方検出器33とに接続されている。障害物情報取得部26は、前方検出器31と後方検出器33とから出力される信号に基づき、障害物や壁などの位置情報を取得する。そして、障害物情報取得部26は、必要に応じて、障害物や壁などの位置情報を記憶部23に記憶する。このとき、障害物情報取得部26は、自己位置推定部22に障害物や壁などの位置情報を出力してもよい。そして、自己位置推定部22が、障害物や壁などの位置情報を移動座標上の座標値に変換して、障害物や壁などの位置情報を記憶部23に記憶してもよい。   The obstacle information acquisition unit 26 is connected to the front detector 31 and the rear detector 33 of the detection unit 3. The obstacle information acquisition unit 26 acquires positional information such as obstacles and walls based on signals output from the front detector 31 and the rear detector 33. And the obstruction information acquisition part 26 memorize | stores positional information, such as an obstruction and a wall, in the memory | storage part 23 as needed. At this time, the obstacle information acquisition unit 26 may output position information such as an obstacle or a wall to the self-position estimation unit 22. Then, the self-position estimation unit 22 may convert the position information such as the obstacle and the wall into coordinate values on the movement coordinates, and store the position information such as the obstacle and the wall in the storage unit 23.

切替部27は、操作部5の設定部53における走行モードの設定状態に基づいて、走行モードを、自律走行モード、又は、手動走行モードのいずれかに切り替えて設定する。そして、移動制御装置2の各部は、必要に応じて、切替部27において設定された走行モードを参照可能となっている。   The switching unit 27 switches and sets the traveling mode to either the autonomous traveling mode or the manual traveling mode based on the traveling mode setting state in the setting unit 53 of the operation unit 5. And each part of the movement control apparatus 2 can refer to the driving mode set in the switching part 27 as needed.

主制御部28は、走行制御部24の速度制御指令部241(後述)へ走行指示を出力する。この場合、速度制御指令部241は、主制御部28からの走行指示に基づいて、速度制御指令vを演算する。
また、主制御部28から出力される走行指示は、走行モードが自律走行モード時に自律走行する走行経路に基づいた、位置情報と時刻情報を含む。このとき、走行経路は、ユーザにより教示された予定走行経路から生成される。
これにより、速度制御指令部241は、位置情報と時刻情報を含む走行指示に基づいて、走行経路を忠実に走行できる速度制御指令vを演算できる。その結果、走行モードが自律走行モードのときに、自律移動体100は、走行経路を忠実に走行できる。
The main control unit 28 outputs a travel instruction to a speed control command unit 241 (described later) of the travel control unit 24. In this case, the speed control command unit 241, based on the running instruction from the main control unit 28 calculates a speed control instruction v c.
The travel instruction output from the main control unit 28 includes position information and time information based on a travel route on which the travel mode is autonomous when the travel mode is the autonomous travel mode. At this time, the travel route is generated from the planned travel route taught by the user.
Thus, the speed control command unit 241, based on the travel instruction including the location information and time information, it calculates the speed control command v c that can faithfully traveling along the traveling path. As a result, when the travel mode is the autonomous travel mode, the autonomous mobile body 100 can travel faithfully on the travel route.

II.走行制御部の構成
次に、走行制御部24の構成について図4を用いて説明する。図4は、走行制御部24の構成を示す図である。走行制御部24は、速度制御指令部241と、モータ制御指令部243と、を有する。
速度制御指令部241は、走行モードに基づいて、速度制御指令vを出力する。本実施形態においては、走行モードが自律走行モードの時には、教示されたとおりに予定走行経路を走行する速度制御指令vを出力する。すなわち、速度制御指令部241は、手動走行モード時に教示部21により取得されたモータ13a、13bの回転速度に基づいて、速度制御指令vを出力する。
一方、走行モードが手動走行モードの時には、操作部5の設定部53において設定された設定値などに従って、モータ13a、13bが、同一の所定の速度にて回転するような速度制御指令vを出力する。操作ハンドル51a、51bが回動可能である場合には、操作ハンドル51a、51bの回動量に従って、速度制御指令vを出力してもよい。
II. Configuration of Travel Control Unit Next, the configuration of the travel control unit 24 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the travel control unit 24. The travel control unit 24 includes a speed control command unit 241 and a motor control command unit 243.
Speed control instruction unit 241, based on the running mode, and outputs a speed control command v c. In the present embodiment, the traveling mode is when the autonomous mode, outputs a speed control command v c traveling the planned travel route as taught. That is, the speed control command unit 241, the motor 13a acquired by the teaching unit 21 to the manual driving mode, based on the rotational speed of 13b, and outputs a speed control command v c.
On the other hand, when the travel mode is the manual driving mode, in accordance with such setting value set in the setting unit 53 of the operation unit 5, the motor 13a, 13b is, the speed control command v c of rotating at the same predetermined speed Output. When the operating handle 51a, 51b is pivotally operating handle 51a, according to amount of rotation of 51b, may output the speed control command v c.

ここで、上記の同一の所定の速度のことを、無負荷時手動速度vと呼ぶことにする。なぜなら、走行モードが手動走行モードのときの同一の所定の速度は、自律移動体100にユーザから何らの外力も加えられていないときに、モータが出力できる速度だからである。後述するように、走行モードが手動走行モードのとき、ユーザは、自律移動体100の進行方向に対して、主に逆方向の外力Fを自律移動体100に加えて、自律移動体100の方向を制御する。なお、走行モードが手動走行モードのとき、自律移動体100は、外力が加えられていないときは、無負荷時手動速度vにて直進する。 Here, the above the same predetermined speed, it will be referred to as no-load manually velocity v n. This is because the same predetermined speed when the travel mode is the manual travel mode is a speed at which the motor can output when no external force is applied to the autonomous mobile body 100 from the user. As described later, when the traveling mode is the manual driving mode, the user, with respect to the traveling direction of the autonomous moving body 100, mainly the reverse of the external force F u in addition to autonomous moving body 100, the autonomous moving body 100 Control the direction. Incidentally, when the running mode is the manual driving mode, the autonomous moving body 100, when an external force is not applied, straight in unloaded manually velocity v n.

なお、無負荷時手動速度vは、操作部5の設定部53、又は、操作ハンドル51a、51bにより、調整可能とされていてもよい。これにより、自律移動体100に予定走行経路を教示するユーザの特性などに応じて、無負荷時手動速度vを適切に調整できる。 Incidentally, no-load manual speed v n is set portion 53 of the operation unit 5, or the operating handle 51a, the 51b, it may be adjustable. Thus, in accordance with the characteristics of the user to teach the planned travel route to the autonomous moving body 100, the no-load manual speed v n can be appropriately adjusted.

モータ制御指令部243は、走行モードに基づいて、モータ制御指令を出力する。モータ制御指令部243は、走行モードが手動走行モードの場合には、第1モータ制御指令を出力する。一方、走行モードが自律走行モードの場合には、モータ制御指令部243は、第2モータ制御指令を出力する。
本実施形態においては、第1モータ制御指令には、モータ駆動部25に対して、モータ13a、13bが速度制御指令vに対して追随しにくくなるよう、モータ13a、13bを制御するようなモータ制御指令を含んでいる。また、モータ駆動部25が、電力制限部(図6A)を有している場合は、第1モータ制御指令に、走行モードが手動走行モードのときにモータ駆動部25が出力可能な、モータ駆動電流Iの上限値(第1電流値I、及び/又は、第2電流値I)(後述)に関する情報を含める。なお、上記のように、第1モータ制御指令に、第1電流値I、第2電流値Iを含める場合は、モータ駆動部25が、モータ13a、13bに出力する電流(モータ駆動電流I)により、モータ13a、13bの電力を制御する場合である。
走行モードが手動走行モードのときに、モータ制御指令部243が、上記のような第1モータ制御指令を出力することより、モータ13a、13bへ供給されるモータ駆動電流Iが制限される。その結果、モータ13a、13bから出力可能なトルクを制限できる。
The motor control command unit 243 outputs a motor control command based on the travel mode. The motor control command unit 243 outputs a first motor control command when the travel mode is the manual travel mode. On the other hand, when the travel mode is the autonomous travel mode, the motor control command unit 243 outputs a second motor control command.
In the present embodiment, the the first motor control command, to the motor driver 25, the motor 13a, 13b so that it becomes difficult to follow with respect to the speed control command v c, so as to control the motor 13a, 13b Contains motor control commands. In addition, when the motor drive unit 25 includes a power limiting unit (FIG. 6A), the motor drive that can be output by the motor drive unit 25 when the travel mode is the manual travel mode in the first motor control command. Information regarding the upper limit value (first current value I 1 and / or second current value I 2 ) (described later) of the current I d is included. As described above, when the first motor control command includes the first current value I 1 and the second current value I 2 , the current (motor drive current) that the motor drive unit 25 outputs to the motors 13a and 13b. In this case, the electric power of the motors 13a and 13b is controlled by I d ).
When the running mode is the manual driving mode, the motor control command unit 243, from the output the first motor control command as described above, the motor 13a, the motor drive current I d supplied to 13b is limited. As a result, the torque that can be output from the motors 13a and 13b can be limited.

一方、走行モードが自律走行モードのとき、モータ制御指令部243から出力される第2モータ制御指令には、モータ13a、13bを速度制御指令vに追随させるような、第1モータ制御指令とは異なるモータ制御指令を含ませる。また、第1モータ制御指令にモータ駆動電流Iの上限値に関する情報が含まれる場合には、第2モータ制御指令には、モータ駆動電流Iの上限値を解除するモータ制御指令を含める。
走行モードが自律走行モードのときに、モータ制御指令部243が、上記のような第2モータ制御指令を出力することにより、モータ13a、13bは、速度制御指令vに追随できる。その結果、自律移動体100は、走行経路を忠実に走行できる。
On the other hand, when the traveling mode is the autonomous mode, the second motor control command output from the motor control command unit 243, such as to follow the motor 13a, and 13b to the speed control command v c, a first motor control command Include different motor control commands. Further, when the information is included regarding the upper limit value of the motor drive current I d to the first motor control command, the second motor control command, including a motor control command to release the upper limit value of the motor driving current I d.
When the running mode is the autonomous mode, the motor control instruction unit 243, by outputting the second motor control command as described above, the motor 13a, 13b can follow the speed control command v c. As a result, the autonomous mobile body 100 can travel faithfully on the travel route.

なお、第1モータ制御指令に、モータ13a、13bが速度制御指令vに対して追随しにくくなるようなモータ制御指令及びモータ駆動電流Iの上限値を含ませる理由、及び、第1モータ制御指令と第2モータ制御指令とが異なる理由については、後ほど詳しく説明する。 The reason to include in the first motor control command, the motor 13a, 13b is the upper limit of the motor control command and the motor drive current I d as difficult to follow with respect to the speed control command v c, and the first motor The reason why the control command is different from the second motor control command will be described in detail later.

III.モータ駆動部の構成
(i)全体構成
次に、モータ駆動部25の構成について説明する。まず、モータ駆動部25の全体構成について、図5を用いて説明する。図5は、モータ駆動部25の全体構成を示す図である。
モータ駆動部25は、第1モータドライバ25aと、第2モータドライバ25bと、を有する。第1モータドライバ25a、及び、第2モータドライバ25bは、それぞれ、モータ13a、13bに接続されている。従って、第1モータドライバ25aはモータ13aを、第2モータドライバ25bはモータ13bを、それぞれ独立に駆動する。
そのため、第1モータドライバ25a、第2モータドライバ25bには、走行制御部24から、それぞれ独立に、速度制御指令v及びモータ制御指令が入力される。
III. Configuration of Motor Drive Unit (i) Overall Configuration Next, the configuration of the motor drive unit 25 will be described. First, the overall configuration of the motor drive unit 25 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating an overall configuration of the motor driving unit 25.
The motor drive unit 25 includes a first motor driver 25a and a second motor driver 25b. The first motor driver 25a and the second motor driver 25b are connected to the motors 13a and 13b, respectively. Therefore, the first motor driver 25a drives the motor 13a and the second motor driver 25b drives the motor 13b independently.
Therefore, the first motor driver 25a, the second motor driver 25b, the travel control unit 24 independently, the speed control command v c and a motor control command is inputted.

(ii)モータドライバの構成
次に、第1モータドライバ25a、第2モータドライバ25bの構成について、図6A及び図6Bを用いて説明する。第1モータドライバ25aと第2モータドライバ25bは同じ構造を有しているので、ここでは、第1モータドライバ25aを例にとって、モータドライバの構造を説明する。図6Aは、第1モータドライバ25aの基本的な構成を示す図である。
なお、本実施形態に係るモータドライバ25a、25bは、モータ13a、13bを駆動するために入力される電流であるモータ駆動電流I(モータ駆動電力の一例)を制御することにより、モータ13a、13bの電力を制御する。
第1モータドライバ25aは、電力制御部251と、電力供給部253と、を有する。電力制御部251は、速度制御指令v及びモータ制御指令を、走行制御部24から入力可能となっている。また、モータ13aから、モータ13aの回転速度vを入力可能となっている。モータ13aの回転速度vは、モータ13aに備えられたエンコーダからの信号などに基づいて決定される。
(Ii) Configuration of Motor Driver Next, the configuration of the first motor driver 25a and the second motor driver 25b will be described with reference to FIGS. 6A and 6B. Since the first motor driver 25a and the second motor driver 25b have the same structure, the structure of the motor driver will be described here by taking the first motor driver 25a as an example. FIG. 6A is a diagram illustrating a basic configuration of the first motor driver 25a.
The motor drivers 25a and 25b according to the present embodiment control the motor 13a, the motor 13a, and the motor 13a by controlling the motor drive current I d (an example of the motor drive power) that is input to drive the motors 13a and 13b. The power of 13b is controlled.
The first motor driver 25 a includes a power control unit 251 and a power supply unit 253. The power control unit 251, a speed control command v c and a motor control command, and can input from the travel control unit 24. Further, the rotational speed v of the motor 13a can be input from the motor 13a. The rotational speed v of the motor 13a is determined based on a signal from an encoder provided in the motor 13a.

電力制御部251は、速度制御指令v及びモータ制御指令に基づいて決定される制御パラメータと、モータ13aの回転速度vとに基づいて、電流指示値I(電力指示値の一例)を算出し出力する。ここで、制御パラメータとは、電力制御部251の制御特性を決定するためのパラメータである。また、電流指示値Iは、電力供給部253(後述)に対する指令であり、電力供給部253が出力すべきモータ駆動電流I(後述)を指示する信号である。
なお、電力制御部251としては、制御パラメータにより電力制御部251の制御特性を変化できるような制御を用いた制御装置が用いられる。このような制御装置としては、例えば、PI(Proportional Integral)制御理論を用いた制御装置や、PID(Proprotional Integral Differential(Derivative))制御理論を用いた制御装置などが挙げられる。
なお、本実施形態における電力制御部251の構成については、後述する。
The power control unit 251 calculates a current instruction value I c (an example of a power instruction value) based on the control parameter determined based on the speed control command v c and the motor control command and the rotation speed v of the motor 13a. And output. Here, the control parameter is a parameter for determining the control characteristic of the power control unit 251. The current instruction value I c is a command for the power supply unit 253 (described later), and is a signal that indicates a motor drive current I d (described later) that the power supply unit 253 should output.
In addition, as the power control unit 251, a control device using control that can change the control characteristics of the power control unit 251 by using a control parameter is used. Examples of such a control device include a control device using PI (Proportional Integral) control theory and a control device using PID (Proportional Integral Differential (Derivative)) control theory.
The configuration of the power control unit 251 in this embodiment will be described later.

電力供給部253は、電力制御部251から電流指示値Iを入力可能となっている。また、電力供給部253は、モータ13aに接続されている。そのため、電力供給部253は、電流指示値Iに基づいて、モータ13aにモータ駆動電流Iを供給できる。
なお、電力供給部253は、モータ13aに供給されている実際のモータ駆動電流Iをフィードバックして、電流指示値Iとモータ駆動電流Iとの差分に基づいて、出力すべきモータ駆動電流Iを算出して出力している。
Power supply unit 253 is capable of inputting a current instruction value I c from the power control unit 251. The power supply unit 253 is connected to the motor 13a. Therefore, the power supply unit 253, based on the current command value I c, can be supplied to the motor drive current I d to the motor 13a.
The power supply unit 253 feeds back the actual motor driving current I d which is supplied to the motor 13a, on the basis of the difference between the current command value I c and the motor drive current I d, the motor drive to be output The current Id is calculated and output.

(iii)電力制御部の構成
次に、電力制御部251の構成について、図6Aを用いて説明する。図6Aに示すように、電力制御部251は、差分算出部2511と、制御部2513と、制御ゲイン設定部2515と、制御ゲイン記憶部2517と、電流制限部2519と、を有する。
差分算出部2511は、速度制御指令vを走行制御部24から入力可能となっており、モータ13aの実際の回転速度vをモータ13aから入力可能となっている。差分算出部2511は、速度制御指令vと、モータ13aの実際の回転速度vとの速度偏差Δv(v−v)を算出し出力する。
(Iii) Configuration of Power Control Unit Next, the configuration of the power control unit 251 will be described with reference to FIG. 6A. As illustrated in FIG. 6A, the power control unit 251 includes a difference calculation unit 2511, a control unit 2513, a control gain setting unit 2515, a control gain storage unit 2517, and a current limiting unit 2519.
Difference calculating unit 2511 is enabled input speed control command v c from the travel control unit 24, and can enter the actual rotational speed v of the motor 13a from the motor 13a. Difference calculating unit 2511, a speed control command v c, to calculate the actual speed v and the speed deviation Δv (v c -v) output of the motor 13a.

制御部2513は、制御ゲイン設定部2515から信号受信可能に接続されている。これにより、制御ゲイン設定部2515から受信した信号により、制御部2513の制御特性が調整される。また、制御部2513は、差分算出部2511から、速度偏差Δvを入力可能となっている。さらに、制御部2513は、電力供給部253に接続されている。これにより、制御部2513は、速度偏差Δvから電流指示値Iを算出し、電流指示値Iを電力供給部253に出力できる。
なお、制御部2513においては、モータ13aの回転速度vが速度制御指令vに到達するために追加されるべき制御量(追加制御量と呼ぶことにする)ΔTを、速度偏差Δvから計算し、その後、ΔTを出力すべき電流指示値Iに変換する。
The control unit 2513 is connected to be able to receive a signal from the control gain setting unit 2515. Thereby, the control characteristic of the control unit 2513 is adjusted by the signal received from the control gain setting unit 2515. Further, the control unit 2513 can input the speed deviation Δv from the difference calculation unit 2511. Further, the control unit 2513 is connected to the power supply unit 253. Thus, the control unit 2513 can calculate the current instruction value I c from the speed deviation Δv and output the current instruction value I c to the power supply unit 253.
In the control unit 2513, the rotation speed v of the motor 13a (to be referred to as additional controlled variable) is the control amount to be added to reach the speed control command v c a [Delta] T, was calculated from the speed deviation Δv Thereafter, ΔT is converted into a current instruction value I c to be output.

本実施形態において、制御部2513は、PI制御理論に基づき動作する。このとき、制御部2513は、追加制御量ΔTを、ΔT=K×Δv+K×Int(Δv)という式から算出する。ここで、Int(Δv)は、速度偏差Δvの時間積分である。Kは、速度偏差Δv(比例項)に対するΔTの出力量を決定する定数である。Kは、速度偏差Δvの時間積分Int(Δv)(積分項)に対するΔTの出力量を決定する定数である。
PI制御理論に基づき動作する制御部2513は、上記定数K及びKの値を調整することにより、制御部2513の制御特性を調整できる。上記定数K及びKは、制御ゲインと呼ばれる。制御ゲインK及びKは、制御ゲイン設定部2515からの信号により、調整される。
In the present embodiment, the control unit 2513 operates based on the PI control theory. At this time, the control unit 2513 calculates the additional control amount ΔT from the equation: ΔT = K p × Δv + K i × Int (Δv). Here, Int (Δv) is a time integration of the speed deviation Δv. K p is a constant that determines the output amount of ΔT with respect to the speed deviation Δv (proportional term). K i is a constant that determines the output amount of ΔT with respect to the time integration Int (Δv) (integral term) of the speed deviation Δv.
The control unit 2513 that operates based on the PI control theory can adjust the control characteristics of the control unit 2513 by adjusting the values of the constants K p and K i . The constants K p and K i are called control gains. The control gains K p and K i are adjusted by a signal from the control gain setting unit 2515.

なお、本実施形態では、制御部2513として、PI制御理論に基づき動作する制御装置を用いているが、これに限られない。例えば、制御部2513は、PID制御理論に基づき動作する制御装置であってもよい。PID制御理論においては、ΔTは、ΔT=K×Δv+K×Int(Δv)+K×(Δv)’という式で表される。ここで、(Δv)’は、速度偏差Δvの時間微分である。Kは、Δvの時間微分(Δv)’(微分項)に対するΔTの出力量を決定する定数である。 In the present embodiment, a control device that operates based on the PI control theory is used as the control unit 2513, but is not limited thereto. For example, the control unit 2513 may be a control device that operates based on PID control theory. In the PID control theory, ΔT is expressed by the following equation: ΔT = K p × Δv + K i × Int (Δv) + K d × (Δv) ′. Here, (Δv) ′ is a time derivative of the speed deviation Δv. K d is a constant that determines the output amount of ΔT with respect to the time derivative (Δv) ′ (derivative term) of Δv.

制御部2513がPID制御理論に基づき動作する制御装置である場合、制御部2513は、時間に対してより速く応答するようになる。これにより、モータ13a、13bは、走行モードが自律走行モードであるときに、速度制御指令vに、さらに忠実に追随できる。
なお、PID制御理論に基づき動作する制御部2513を用いている場合、制御ゲイン設定部2515により上記定数Kを0に設定することにより、制御部2513は、PI制御理論に基づいて動作するようになる。
When the control unit 2513 is a control device that operates based on the PID control theory, the control unit 2513 responds faster to time. Thus, the motor 13a, 13b, when the traveling mode is the autonomous mode, the speed control command v c, can be more faithfully follow.
When the control unit 2513 that operates based on the PID control theory is used, the control unit 2513 operates based on the PI control theory by setting the constant Kd to 0 by the control gain setting unit 2515. become.

制御ゲイン設定部2515は、制御部2513に信号を送信可能に接続されている。また、制御ゲイン設定部2515は、制御ゲイン記憶部2517(後述)から、データを入力可能に接続されている。これにより、制御ゲイン設定部2515は、走行制御部24から出力されるモータ制御指令に基づいて、制御ゲイン記憶部2517から予め決定された1つの制御ゲインを選択して読み出す。そして、制御ゲイン設定部2515は、読み出した制御ゲインを制御部2513へ出力し、制御部2513の制御ゲインを設定する。
制御ゲイン設定部2515は、モータ制御指令が第2モータ制御指令の場合には、第2制御ゲインを制御ゲイン記憶部2517から選択する。一方、モータ制御指令が第1モータ制御指令の場合には、制御ゲイン設定部2515は、第1制御ゲインを制御ゲイン記憶部2517から選択する。
The control gain setting unit 2515 is connected to the control unit 2513 so that a signal can be transmitted. Further, the control gain setting unit 2515 is connected so that data can be input from a control gain storage unit 2517 (described later). Accordingly, the control gain setting unit 2515 selects and reads one predetermined control gain from the control gain storage unit 2517 based on the motor control command output from the travel control unit 24. Then, the control gain setting unit 2515 outputs the read control gain to the control unit 2513, and sets the control gain of the control unit 2513.
The control gain setting unit 2515 selects the second control gain from the control gain storage unit 2517 when the motor control command is the second motor control command. On the other hand, when the motor control command is the first motor control command, the control gain setting unit 2515 selects the first control gain from the control gain storage unit 2517.

制御ゲイン記憶部2517は、制御ゲイン設定部2515と信号の送信可能に接続されている。制御ゲイン記憶部2517は、所定の数の予め決定された制御ゲインを記憶する。そして、制御ゲイン記憶部2517に記憶された制御ゲインが、制御ゲイン設定部2515から読み出されて、制御部2513に設定される。
制御ゲイン記憶部2517において記憶される制御ゲインは、制御部2513がPI制御理論に基づいて動作するものである場合には、定数K及びKの2つの定数を1つの単位とする。すなわち、制御ゲインは、2次元の定数(K,K)として表現される。また、制御部2513がPID制御理論に基づいて動作するものである場合には、K、Kに加えて、Kをさらに追加して3つの定数を単位として、3次元の定数(K,K,K)として表現できる。
The control gain storage unit 2517 is connected to the control gain setting unit 2515 so that signals can be transmitted. The control gain storage unit 2517 stores a predetermined number of predetermined control gains. Then, the control gain stored in the control gain storage unit 2517 is read from the control gain setting unit 2515 and set in the control unit 2513.
When the control unit 2513 operates based on the PI control theory, the control gain stored in the control gain storage unit 2517 has two constants K p and K i as one unit. That is, the control gain is expressed as a two-dimensional constant (K p , K i ). In addition, when the control unit 2513 operates based on the PID control theory, in addition to K p and K i , K d is further added, and a three-dimensional constant (K p , K i , K d ).

制御ゲイン記憶部2517は、少なくとも、第1制御ゲイン(Kp1,Ki1)と、第2制御ゲイン(Kp2,Ki2)との2つの制御ゲインを記憶する。なお、第2制御ゲインは、モータ13aの回転速度vが速度制御指令vに追随できる最適値に設定されている。このような、第2制御ゲインの最適値は、手動による調整により行われてもよいし、モータ駆動部25により自動的に調整されてもよい。
また、第1制御ゲインは、第2制御ゲインよりも小さい値を有している。すなわち、第1制御ゲインと、第2制御ゲインとの間には、Kp1<Kp2、Ki1<Ki2の関係が成立している。このように、第1制御ゲインが第2制御ゲインよりも小さな値とすることにより、走行モードが手動走行モードの場合において、走行モードが自律走行モードの場合と比べて、モータ13a、13bが速度制御指令vに追随しにくくなるような電流指示値Iを出力できる。その結果、走行モードが手動走行モードのときに、モータ13a、13bへ入力されるモータ駆動電流Iを抑制できる。従って、走行モードが手動走行モードのときに、モータから出力可能なトルクを制限できる。
さらに、第1制御ゲインの積分項に関する制御ゲインKi1は0とすることが好ましい。これにより、外力Fを長時間加えて、モータ13a、13bの回転速度を維持する場合にも、外力Fの大きさを徐々に上昇させるなどの操作が不要となる。その結果、ユーザによる自律移動体100の操作性が向上する。
また、第1制御ゲインの値と第2制御ゲインの値を異ならせることにより、1つの制御部2513のみを用いて、特性の異なる複数の制御を行える。その結果、モータ駆動部25の構造を単純にできる。
The control gain storage unit 2517 stores at least two control gains of a first control gain (K p1 , K i1 ) and a second control gain (K p2 , K i2 ). Note that the second control gain, the rotational speed v of the motor 13a is set to the optimum value capable of following the speed control command v c. Such an optimal value of the second control gain may be performed by manual adjustment, or may be automatically adjusted by the motor driving unit 25.
The first control gain has a smaller value than the second control gain. That is, a relationship of K p1 <K p2 and K i1 <K i2 is established between the first control gain and the second control gain. In this way, by setting the first control gain to a value smaller than the second control gain, the motors 13a and 13b are more speedy when the travel mode is the manual travel mode than when the travel mode is the autonomous travel mode. it outputs a control command v becomes difficult to follow the c such current command value I c. As a result, when the travel mode is the manual driving mode, it is possible to suppress the motor driving current I c input motor 13a, to 13b. Therefore, when the travel mode is the manual travel mode, the torque that can be output from the motor can be limited.
Furthermore, the control gain K i1 related to the integral term of the first control gain is preferably zero. Thereby, in addition long external force F u, a motor 13a, also in the case of maintaining the rotational speed of 13b, operations such as gradually increasing the magnitude of the external force F u is unnecessary. As a result, the operability of the autonomous mobile body 100 by the user is improved.
Also, by making the first control gain value different from the second control gain value, a plurality of controls having different characteristics can be performed using only one control unit 2513. As a result, the structure of the motor drive unit 25 can be simplified.

また、制御ゲイン記憶部2517は、2つ以上の制御ゲインを記憶していてもよい。これにより、自律移動体100が走行する環境(移動平面の状態など)などに応じて、制御ゲイン設定部2515は、適切な制御ゲインを選択できる。制御ゲインが2つ以上の場合でも、第1制御ゲインの値は、第2制御ゲインの値よりも小さくなる。   The control gain storage unit 2517 may store two or more control gains. Thus, the control gain setting unit 2515 can select an appropriate control gain according to the environment (such as the state of the moving plane) in which the autonomous mobile body 100 travels. Even when there are two or more control gains, the value of the first control gain is smaller than the value of the second control gain.

さらに、制御ゲイン記憶部2517は、複数の制御ゲインを一群の第1制御ゲインとして記憶し、別の複数の制御ゲインを一群の第2ゲインとして記憶しておいてもよい。
この場合、制御ゲイン設定部2515は、モータ制御指令に基づき、一群の第1制御ゲインの中から1つの制御ゲインを選んで第1制御ゲインとし、一群の第2制御ゲインの中から1つの制御ゲインを選んで第2制御ゲインとして、制御部2513の制御ゲインとして設定してもよい。
これにより、自律移動体100が走行する環境や、自律移動体100を手動操作するユーザの特性などに応じて、制御ゲイン設定部2515は、適切な制御ゲインを選択できる。
制御ゲイン記憶部2517として、移動制御装置2に備わっている記憶装置(記憶部23)の記憶領域の一部を用いることができる。その他、移動制御装置2の記憶装置や記憶部23とは個別に、制御ゲイン記憶用の記憶部が存在していてもよい。
Furthermore, the control gain storage unit 2517 may store a plurality of control gains as a group of first control gains, and store a plurality of other control gains as a group of second gains.
In this case, the control gain setting unit 2515 selects one control gain from the group of first control gains as the first control gain based on the motor control command, and controls one control gain from the group of second control gains. A gain may be selected and set as the control gain of the control unit 2513 as the second control gain.
Thus, the control gain setting unit 2515 can select an appropriate control gain according to the environment in which the autonomous mobile body 100 travels, the characteristics of the user who manually operates the autonomous mobile body 100, and the like.
As the control gain storage unit 2517, a part of the storage area of the storage device (storage unit 23) provided in the movement control device 2 can be used. In addition, a storage unit for storing the control gain may exist separately from the storage device and the storage unit 23 of the movement control device 2.

電流制限部2519は、制御部2513の出力と電力供給部253との間に接続される。電流制限部2519は、モータ制御指令が第1モータ制御指令の場合に、モータ駆動電流Iの上限を、所定の第1電流値I(第1電力値の一例)に制限する。なお、本実施形態においては、モータ駆動電流Iを制御することによりモータ13a、13bの電力を制御しているため、電流制限部2519は、上記のように、モータ駆動電流Iの上限値を制限している。また、モータドライバ25aが電流制限部2519を有する場合、モータドライバ25aの出力とモータ13aの入力の間に、電力値検出部255が備えられる。電力値検出部255は、本実施形態においては、モータ駆動電流Iの電流値(電力値の一例)を検出する。電力値検出部255としては、電流を電圧に変換する装置、例えば、シャント抵抗などを用いることができる。又は、電力値検出部255としては、電流の流れる電線の周囲に生じる磁界を検出することにより電流を測定する装置、例えば、クランプ電流計やトランスカレントなどを用いることができる。
図6Aに示すように、電力値検出部255の電流値の検出結果は、電流制限部2519に入力される。これにより、電流制限部2519は、モータドライバ25aから出力される実際のモータ駆動電流Iの電流値を監視し、モータ駆動電流Iが第1電流値Iよりも大きくなった場合、モータ駆動電流Iを第1電流値Iに設定するような電流指示値Iを出力する。
The current limiting unit 2519 is connected between the output of the control unit 2513 and the power supply unit 253. Current limiting unit 2519, when the motor control command to the first motor control command, the upper limit of the motor drive current I d, is limited to a predetermined first current value I 1 (an example of a first power value). In the present embodiment, since the control of the power of the motor 13a, 13b by controlling the motor drive current I d, the current limiting unit 2519, as described above, the upper limit value of the motor driving current I d Is limiting. When the motor driver 25a has the current limiting unit 2519, a power value detection unit 255 is provided between the output of the motor driver 25a and the input of the motor 13a. Power detection unit 255 in the present embodiment, detects a current value of the motor driving current I d (an example of the power value). As the power value detection unit 255, a device that converts current into voltage, such as a shunt resistor, can be used. Alternatively, as the power value detection unit 255, a device that measures current by detecting a magnetic field generated around the electric wire through which current flows, for example, a clamp ammeter or a transcurrent can be used.
As shown in FIG. 6A, the current value detection result of the power value detection unit 255 is input to the current limiting unit 2519. Thus, the current limiting unit 2519 monitors the current value of the actual motor driving current I d output from the motor driver 25a, when the motor driving current I d becomes larger than the first current value I 1, the motor and it outputs a current instruction value I c so as to set the drive current I d to the first current value I 1.

また、走行モードが手動走行モードのときに、モータ駆動電流Iが、所定の時間t(後述)以上、所定の閾値I(後述)を超えた場合、電流制限部2519は、モータ駆動電流Iの上限を第2電流値I(第2電力値の一例)に制限する。
これにより、所定の時間以上、モータ13aへ過剰なモータ駆動電流Iが入力されることを抑制できる。その結果、自律移動体100を手動操作する際に、ユーザが長時間無理な外力Fを加えて自律移動体100を操作する必要がなくなる。その結果、ユーザによる自律移動体100の操作性が向上する。
電流制限部2519における第1電流値I及び第2電流値Iは、第1モータ制御指令に含まれる第1電流値I及び第2電流値Iに関する情報により設定される。一方、走行モードが自律走行モードの時には、電流制限部2519におけるモータ駆動電流Iの制限は解除される。これは、例えば、電流制限部2519に、モータ13a、13bの定格電流以上の値を有する第1電流値I及び第2電流値Iを設定することにより実現できる。なお、第1電流値I及び第2電流値Iに、モータ13a、13bの定格電流以上の値を設定しても、モータ13a、13bに入力可能なモータ駆動電流Iは最大電流Imaxを超えない。
When the driving mode is the manual driving mode, if the motor driving current I d exceeds a predetermined threshold I T (described later) for a predetermined time t 2 (described later), the current limiting unit 2519 performs motor driving. limiting the upper limit of the current I d to the second current value I 2 (an example of a second power value).
Thereby, it can suppress that the excessive motor drive current Id is input into the motor 13a more than predetermined time. As a result, when manually operating the autonomous moving body 100, it is not necessary for the user to operate the autonomous moving body 100 by adding excessive external force F u long. As a result, the operability of the autonomous mobile body 100 by the user is improved.
The first current value I 1 and the second current value I 2 in the current limiting unit 2519 are set by information regarding the first current value I 1 and the second current value I 2 included in the first motor control command. On the other hand, the running mode is at the autonomous mode, limits the motor driving current I d at the current limiting unit 2519 is canceled. This can be realized, for example, by setting the first current value I 1 and the second current value I 2 having values equal to or higher than the rated currents of the motors 13 a and 13 b in the current limiting unit 2519. Even if the first current value I 1 and the second current value I 2 are set to values equal to or higher than the rated currents of the motors 13a and 13b, the motor drive current I d that can be input to the motors 13a and 13b is the maximum current I. Max is not exceeded.

また、電流制限部2519は、制御部2513から出力される電流指示値Iが、モータ駆動電流Iが第1電流値Iを超えるような指示値であった場合に、電流指示値Iをモータ駆動電流Iが第1電流値Iになるような指示値に補正してもよい。そして、電流制限部2519は、補正した指示値を電流指示値Iとして出力もよい。このような方法によっても、電流制限部2519は、モータ駆動電流Iの上限を、第1電流値Iに制限できる。
なお、電流制限部2519が、制御部2513からの指示値を補正する方法により、モータ駆動電流Iの上限を第1電流値Iに制限する場合には、電力値検出部255は、なくてもよい。
The current limiting unit 2519, when the current command value I c output from the control unit 2513, the motor drive current I d is a command value exceeding the first current value I 1, the current instruction value I c may be corrected to the instruction value as the motor drive current I d becomes the first current value I 1. The current limiting unit 2519 may output the corrected command value as a current command value I c. With such a method, the current limiting unit 2519, the upper limit of the motor drive current I d, can be limited to first current value I 1.
The current limiting unit 2519, by a method for correcting the command value from the control unit 2513, to limit the upper limit of the motor drive current I d to the first current value I 1 is power detection unit 255, without May be.

このように、電力制限部2519は、算出された電流指示値Iが大きな値となっても、モータ駆動電流Iの大きさを制限できる。その結果、モータ13a、13bのトルクを制限できる。
なお、特に、走行モードが手動走行モードのときに、制御部2513のみであっても十分にモータ駆動電流Iを制限できる場合には、図6Bに示すように、電力制御部251は、電流制限部2519を有していなくてもよい。また、モータドライバ25aが、電流制限部2519を有していない場合には、電力値検出部255も、特に必要ない。
Thus, power limiting section 2519 is also calculated current command value I c is a large value, it limits the magnitude of the motor drive current I d. As a result, the torque of the motors 13a and 13b can be limited.
Incidentally, in particular, when the running mode is the manual driving mode, if even only the control unit 2513 can be sufficiently limit the motor drive current I d, as shown in FIG. 6B, the power control unit 251, the current The restriction unit 2519 may not be provided. Further, when the motor driver 25a does not include the current limiting unit 2519, the power value detection unit 255 is not particularly necessary.

(6)自律移動体の動作
I.自律移動体の全体的な動作
次に、自律移動体100の動作について説明する。まず、自律移動体100を始動してから走行が終了するまでの、自律移動体100の全体的な動作について、図7を用いて説明する。図7は、自律移動体100を始動してから走行が終了するまでの、自律移動体100の全体的な動作を示すフローチャートである。
自律移動体100を始動すると、まず、ユーザが操作部5の設定部53を操作して、自律移動体100の走行モードを設定する。そして、設定部53における設定が、切替部27に反映される。つまり、切替部27が、走行モードを、自律走行を行う自律走行モード、又は、手動にて操作される手動走行モードのいずれかに切り替える。その結果、移動制御装置2内において走行モードが設定される。(ステップS1)。
(6) Operation of autonomous mobile body Next, the operation of the autonomous mobile body 100 will be described. First, an overall operation of the autonomous mobile body 100 from the start of the autonomous mobile body 100 to the end of traveling will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing an overall operation of the autonomous mobile body 100 from the start of the autonomous mobile body 100 to the end of traveling.
When the autonomous mobile body 100 is started, first, the user operates the setting unit 53 of the operation unit 5 to set the traveling mode of the autonomous mobile body 100. Then, the setting in the setting unit 53 is reflected in the switching unit 27. That is, the switching unit 27 switches the traveling mode to either an autonomous traveling mode in which autonomous traveling is performed or a manual traveling mode that is manually operated. As a result, the travel mode is set in the movement control device 2. (Step S1).

次に、走行制御部24の速度制御指令部241が、切替部27が設定した走行モードに基づいて、速度制御指令vを作成し出力する(ステップS2)。
ステップS2において、速度制御指令部241は、走行モードが手動走行モードの場合には、モータ13a、13bを無負荷時手動速度にて回転させる速度制御指令vを作成する。
一方、走行モードが自律走行モードの場合には、主制御部28の走行指示に基づいて、速度制御指令vが作成される。このとき、主制御部28は、自律移動体100に教示された予定走行経路から走行経路を作成する。そして、主制御部28は、走行経路と、検出部3から得られた障害物の位置情報とに基づいて、位置情報と時刻情報とを含んだ走行指示を作成する。走行指示が位置情報と時刻情報を含んでいることにより、速度制御指令部241は、時刻と速度の関係により示される速度制御指令vを、容易に作成できる。
Next, the speed control command unit 241 of the travel control unit 24, based on the running mode switching unit 27 is set, to create a speed control command v c outputs (step S2).
In step S2, the speed control command unit 241, the traveling mode is the case of the manual driving mode, creates the velocity control command v c to rotate the motor 13a, 13b at the no-load manual speed.
On the other hand, the traveling mode is in the case of autonomous mode, based on the running instruction of the main controller 28, the speed control command v c is created. At this time, the main control unit 28 creates a travel route from the planned travel route taught to the autonomous mobile body 100. Then, the main control unit 28 creates a travel instruction including position information and time information based on the travel route and the position information of the obstacle obtained from the detection unit 3. By running instruction contains the location information and time information, the speed control instruction unit 241, the speed control command v c indicated by the relationship between time and speed can be easily created.

そして、モータ制御指令部243が、走行モードが手動走行モードの場合には、モータ13a、13bから出力可能なトルクを制限するようにモータ13a、13bを制御するための第1モータ制御指令を作成する。一方、走行モードが自律走行モードの場合には、モータ13a、13bの回転速度が速度制御指令vに追随するようにモータ13a、13bを制御するための第2モータ制御指令を作成し出力する(ステップS3)。 Then, when the travel mode is the manual travel mode, the motor control command unit 243 creates a first motor control command for controlling the motors 13a and 13b so as to limit the torque that can be output from the motors 13a and 13b. To do. On the other hand, the traveling mode is in the case of autonomous mode, the motor 13a, the rotational speed of 13b the motor 13a so as to follow the speed control command v c, to create a second motor control command for controlling 13b outputs (Step S3).

次に、制御ゲイン設定部2515が、モータ制御指令の設定状態を検出する(ステップS4)。モータ制御指令が、第1モータ制御指令である場合(ステップS4にて「第1モータ制御指令」の場合)、自律移動体100は、手動走行を行う(ステップS6)。この時、制御ゲイン設定部2515が、第1制御ゲインを制御ゲイン記憶部2517から読み出して、制御部2513に第1制御ゲインを設定する(ステップS61)。ここで、電流制限部2519が、第1モータ制御指令に含まれる第1電流値I及び第2電流値Iに関する情報に基づき、第1電流値I、及び、第2電流値Iを設定する。
その後、モータ駆動部25が、速度制御指令vに基づき、モータ13a、13bを制御する。そして、モータ13a、13bのトルク出力が制限された状態で、自律移動体100は手動走行する(ステップS62)。このとき、自律移動体100は、操作部5を介してユーザから与えられる外力Fにより、操作される。
Next, the control gain setting unit 2515 detects the setting state of the motor control command (step S4). When the motor control command is the first motor control command (in the case of “first motor control command” in step S4), the autonomous mobile body 100 performs manual travel (step S6). At this time, the control gain setting unit 2515 reads the first control gain from the control gain storage unit 2517 and sets the first control gain in the control unit 2513 (step S61). Here, the current limiting unit 2519, based on the first current value I 1 and the second information on the current value I 2 included in the first motor control command, the first current value I 1, and the second current value I 2 Set.
Thereafter, the motor driving unit 25, based on the speed control command v c, and controls the motor 13a, a 13b. And the autonomous mobile body 100 carries out manual driving | running | working in the state in which the torque output of motor 13a, 13b was restrict | limited (step S62). At this time, the autonomous moving body 100, the external force F u applied by the user through the operation unit 5 is operated.

一方、モータ制御指令が、第2モータ制御指令である場合(ステップS4にて「第2モータ制御指令」の場合)、自律移動体100は、自律走行を行う(ステップS5)。この時、制御ゲイン設定部2515が、第2制御ゲインを制御ゲイン記憶部2517から読み出して、制御部2513に第2制御ゲインを設定する(ステップS51)。その後、モータ駆動部25が、速度制御指令vに基づき、モータ13a、13bを制御する。そして、自律移動体100は速度制御指令vに追随しながら自律走行する(ステップS52)。
また、このとき、電流制限部2519におけるモータ駆動電流Iの上限値は解除される(ただし、モータ駆動電流Iは、最大電流Imax以上にはならない)。
On the other hand, when the motor control command is the second motor control command (in the case of “second motor control command” in step S4), the autonomous mobile body 100 performs autonomous traveling (step S5). At this time, the control gain setting unit 2515 reads the second control gain from the control gain storage unit 2517 and sets the second control gain in the control unit 2513 (step S51). Thereafter, the motor driving unit 25, based on the speed control command v c, and controls the motor 13a, a 13b. Then, the autonomous moving body 100 is autonomous while following the speed control command v c (step S52).
At this time, the upper limit value of the motor driving current I d in the current limiting unit 2519 is canceled (however, the motor driving current I d does not become the maximum current I max or more).

このように、走行モードに基づいて、適切な制御ゲインを制御部2513に設定することにより、自律移動体100は、モータ13a、13bのトルク出力が制限されることなく自律走行モードにおいては速度制御指令vに追随して走行できる。一方、手動走行モードでは、自律移動体100は、モータ13a、13bのトルク出力が制限された状態で走行する。その結果、手動走行モードにおいては、ユーザによる自律移動体100の操作性が向上する。 As described above, by setting an appropriate control gain in the control unit 2513 based on the travel mode, the autonomous mobile body 100 can control the speed in the autonomous travel mode without limiting the torque output of the motors 13a and 13b. It can travel following the command v c. On the other hand, in the manual travel mode, the autonomous mobile body 100 travels in a state where the torque output of the motors 13a and 13b is limited. As a result, in the manual travel mode, the operability of the autonomous mobile body 100 by the user is improved.

II.手動走行モードにおける自律移動体の動作
次に、手動走行モードにおける自律移動体100の動作について図8A〜図8Dを用いて説明する。特に、ユーザが操作ハンドル51a、51bを介して自律移動体100の進行方向とは逆方向の外力Fを加えて、自律移動体100の主輪11a、11bのいずれかの回転速度を減少させる動作について説明する。このとき、自律移動体100は、回転速度を減少させられた主輪側に回転する。なぜなら、2つの主輪11a、11bの間に速度差が生じるからである。
図8Aに示すように、今、進行方向左側の主輪11aに外力Fがユーザにより加えられたとする。その結果、主輪11aの回転速度vが、無負荷時手動速度v(速度制御指令vも、vに設定されている)よりも、速度偏差Δvだけ小さくなったとする。このとき、主輪11bには外力が加えられていないので、主輪11bは無負荷時手動速度vで回転する。これにより、自律移動体100は、左旋回する。
II. Operation of Autonomous Mobile Body in Manual Travel Mode Next, the operation of the autonomous mobile body 100 in the manual travel mode will be described with reference to FIGS. 8A to 8D. In particular, the user operating handle 51a, the traveling direction of the autonomous moving body 100 via 51b by applying an external force F u of the reverse, main wheel 11a of the autonomous moving body 100, reducing one of the rotational speed of 11b The operation will be described. At this time, the autonomous mobile body 100 rotates to the main wheel side whose rotation speed is reduced. This is because a speed difference is generated between the two main wheels 11a and 11b.
As shown in FIG. 8A, it is assumed that an external force Fu is applied by the user to the main wheel 11a on the left side in the traveling direction. As a result, the rotational speed v L of the main wheel 11a is (also the speed control command v c, v is set to n) unloaded manually velocity v n than, and becomes smaller only speed deviation Delta] v n. At this time, the main wheel 11b since no external force is applied, the main wheel 11b is rotated at no-load manually velocity v n. Thereby, the autonomous mobile body 100 turns left.

この時、図8Aに示すように、モータ13aを制御するモータドライバ25aは、速度偏差Δvを無くするような制御を、モータ13aに対して行おうとする。すなわち、モータドライバ25aは、モータ駆動電流IをIminから、増加させる。このとき、モータ13aから出力されるトルクも増大する。なぜなら、モータ13a、13bから出力されるトルクは、モータ駆動電流Iが大きくなるに従い大きくなるからである。
なお、Iminは、モータ13a、13bが無負荷時手動速度vにて回転しているときのモータ駆動電流Iである。
この時、制御部2513は、追加制御量ΔTを示す式、ΔT=Kp1×Δv+Ki1×Int(Δv)から、追加制御量ΔTを算出する(追加制御量ΔT:Kp1Δv+Ki1Δv)。そして、制御部2513は、現在の電流指示値Iに、追加制御量ΔTに基づいて決定される指示値を加算し、新たな電流指示値Iとして出力する。その結果、電力供給部253から、Iminよりも大きなモータ駆動電流Iが出力される。
At this time, as shown in FIG. 8A, a motor driver 25a for controlling the motor 13a is controlled as eliminate the speed deviation Delta] v n, an attempt is made to the motor 13a. That is, the motor driver 25a is a motor drive current I d from I min, increases. At this time, the torque output from the motor 13a also increases. This is because the torque output from the motor 13a, 13b is because increases as the motor drive current I d increases.
Incidentally, I min is the motor driving current I d when the motor 13a, 13b is rotated at no-load manually velocity v n.
At this time, the control unit 2513 calculates an additional control amount ΔT from an expression indicating the additional control amount ΔT, ΔT = K p1 × Δv + K i1 × Int (Δv) (additional control amount ΔT: K p1 Δv n + K i1 Δv n ). Then, the control unit 2513, the current of the current command value I c, adds the instruction value determined based on the additional control amount [Delta] T, and outputs it as a new current command value I c. As a result, a motor drive current Id larger than Imin is output from the power supply unit 253.

また、図8Aに示すように、制御ゲインK及びKの値により、出力されるモータ駆動電流Iの時間変化が異なる。すなわち、制御ゲインK及びKが大きくなるほど、モータ13aの回転速度の変化に対して速く反応する。よって、制御ゲインの値が大きいと、モータ駆動電流Iは急激に上昇し、短時間に最大電流Imaxに到達する。一方、制御ゲインが小さくなるほど、モータ駆動電流Iの上昇速度はゆっくりとなる。すなわち、速度偏差Δvに対して高速に応答しなくなる。
このように、手動走行モード時に、制御部2513の制御ゲインを第2制御ゲインより小さな第1制御ゲインに設定することより、モータ駆動電流Iは上昇しにくくなる。その結果、モータ13a、13bから出力されるトルクも上昇しにくくなる。すなわち、モータ13a、13bから出力可能なトルクが制限される。
Further, as shown in FIG. 8A, the value of the control gain K p and K i, the time variation of the motor driving current I d is different to be output. That is, the larger the control gain K p and K i are reacted quickly to changes in the rotational speed of the motor 13a. Therefore, when the value of the control gain is large, the motor drive current I d is rapidly increased, reaching the maximum current I max in a short time. On the other hand, the lower the control gain, the slower the motor drive current Id increases. That is, stops fast response to speed deviations Delta] v n.
Thus, in the manual travel mode, the motor drive current Id is unlikely to increase by setting the control gain of the control unit 2513 to the first control gain smaller than the second control gain. As a result, the torque output from the motors 13a and 13b is also difficult to increase. That is, the torque that can be output from the motors 13a and 13b is limited.

なお、上述したように、走行モードが手動走行モードのときの、制御部2513の積分項に関する制御ゲインKi1は、0とすることが好ましい。すなわち、PI制御の積分項を無効にすることが好ましい。図8Bに示すように、制御部2513は、積分項が有効である場合、速度変化Δvを無くするために、積分項が無効である場合よりもより多くのモータ駆動電流Iを流すような電流指令値Iを生成する。
また、図8Bに示すように、積分項の影響は、速度偏差Δvが保持される時間が長くなるほど顕著となる。なぜなら、積分項は、速度偏差Δvの累積値に対応する項であるからである。すなわち、速度偏差Δvが長時間存在する場合、速度偏差Δvが累積されて、電流指示値I(すなわち、モータ駆動電流I)が急激に上昇するようになる。
モータ制御指令が第1モータ制御指令のときに、積分項に関する制御ゲインKi1を0として、積分項(速度偏差Δvの累積値)が追加制御量ΔTに影響を与えないようにすることにより、モータ駆動電流Iが急激に上昇することを抑制できる。その結果、モータ13a、13bから出力されるトルクが制限される。
As described above, the control gain K i1 relating to the integral term of the control unit 2513 when the travel mode is the manual travel mode is preferably 0. That is, it is preferable to invalidate the integral term of PI control. As shown in FIG. 8B, the control unit 2513, when the integral term is valid, in order to eliminate the speed variation Delta] v n, to flow more motor driving current I d than if the integral term is disabled generating a such current command value I c.
Further, as shown in FIG. 8B, the influence of the integral term, the time speed deviation Delta] v n is held becomes more pronounced as longer. This is because the integral term is because a term corresponding to the cumulative value of the speed deviation Delta] v n. That is, when the speed deviation Δv n exists for a long time, the speed deviation Δv n is accumulated, and the current instruction value I c (that is, the motor driving current I d ) rapidly increases.
When the motor control command to the first motor control command, the 0 control gain K i1 about the integral term, by such integral term (cumulative value of the speed deviation Delta] v n) does not affect the additional control quantity ΔT It is possible to suppress the motor drive current Id from rapidly increasing. As a result, the torque output from the motors 13a and 13b is limited.

また、本実施形態においては、電力制御部251は、電流制限部2519によって、図8Cに示すように、モータ駆動電流Iが第1電流値Iよりも上昇しないようにしている。すなわち、制御部2513からの電流指示値Iが大きくなり、モータ駆動電流Iが第1電流値Iよりも大きくなるような場面でも、モータ駆動電流Iが第1電流値Iに制限される。
このようにして、走行モードが手動走行モードのときに、モータ13a、13bに入力されるモータ駆動電流Iの上限値は確実に制限される。この結果、走行モードが手動走行モードのときに、モータ13a、13bが出力可能なトルクを確実に制限できる。
In the present embodiment, the power control unit 251, the current limiting unit 2519, as shown in FIG. 8C, are not to rise above the motor driving current I d is the first current value I 1. That is, even when the current instruction value I c from the control unit 2513 increases and the motor drive current I d becomes larger than the first current value I 1 , the motor drive current I d becomes the first current value I 1 . Limited.
In this way, the running mode is at the manual driving mode, the upper limit value of the motor driving current I d inputted motor 13a, and 13b is reliably restricted. As a result, when the travel mode is the manual travel mode, the torque that can be output by the motors 13a and 13b can be reliably limited.

次に、もう一つの自律移動体100の操作について、図8Dを用いて説明する。図8Dは、主輪11a、11bのいずれかの回転をほとんど、あるいは、完全に停止させて、自律移動体100を回転させた場合の、自律移動体100の状態を示した図である。
このように、主輪11a、11bのいずれかを、ほとんど、あるいは、完全に停止させて、自律移動体100を回転させる操作を、ピボット操作と呼ぶこともある。ピボット操作により、自律移動体100は、より小さな回転半径にて回転(ピボット回転)できる。
図8Dにおいては、自律移動体100の左側の主輪11aの回転をほぼ停止させて、自律移動体100を左にピボット回転させる。この場合、左側の主輪11aの回転速度vはほぼ0となっている。従って、速度偏差Δvは、図8Aにおいて示した場合よりも大きくなる。その結果、制御部2513から出力される電流指示値Iは大きな値となる。
Next, another operation of the autonomous mobile body 100 will be described with reference to FIG. 8D. FIG. 8D is a diagram illustrating the state of the autonomous mobile body 100 when the autonomous mobile body 100 is rotated with the rotation of either of the main wheels 11a and 11b almost or completely stopped.
In this way, an operation of rotating either of the main wheels 11a and 11b almost or completely and rotating the autonomous mobile body 100 may be referred to as a pivot operation. By the pivot operation, the autonomous mobile body 100 can rotate (pivot rotation) with a smaller rotation radius.
In FIG. 8D, the rotation of the left main wheel 11a of the autonomous mobile body 100 is substantially stopped, and the autonomous mobile body 100 is pivoted to the left. In this case, the rotation speed v L of the left main wheel 11a is almost zero. Therefore, the speed deviation Delta] v n is greater than that shown in Figure 8A. As a result, the current command value I c output from the control unit 2513 becomes a large value.

一方、本実施形態の電力制御部251は、電流制限部2519によって図8Dに示すように、所定の時間t以上、所定の閾値Iを越えたモータ駆動電流Iが流れた場合には、モータ駆動電流Iを第2電流値Iに制限する。このため、モータ13a、13bをほぼ停止させることにより電流指示値Iが大きな値として算出されても、確実にモータ駆動電流Iを適切な電流値(第2電流値I)に制限できる。よって、ピボット操作のように、モータ13a、13bの回転を確実に止めるような操作をしたい場合でも、ユーザは自律移動体100に大きな外力Fを加える必要がなくなる。すなわち、ユーザによる自律移動体100の操作性が向上する。 On the other hand, the power control unit 251 of the present embodiment, the current limiting unit 2519 as shown in FIG. 8D, the predetermined time t 2 above, when the motor driving current I d flows beyond a predetermined threshold value I T is , it limits the motor driving current I d to the second current value I 2. Therefore, it limits the motor 13a, and 13b also substantially current command value I c by stopping is calculated as a larger value, ensures the motor drive current I d appropriate current value (second current value I 2) . Therefore, even when an operation that reliably stops the rotation of the motors 13a and 13b, such as a pivot operation, is desired, the user does not need to apply a large external force Fu to the autonomous mobile body 100. That is, the operability of the autonomous mobile body 100 by the user is improved.

III.手動走行モードと自律走行モードにより制御ゲインを異ならせる理由
ここで、手動走行モード時に第1制御ゲインを用い、自律動向モード時に第2制御ゲインを用いる理由について説明する。手動走行モード時に第1制御ゲインを用いる理由については、上述したとおりである。すなわち、大きな制御ゲインを有する第2制御ゲインを用いると、モータ13a、13bの回転速度を無負荷時手動速度vより低速にしようとすると、モータ13a、13bに大きなモータ駆動電流Iが流れるからである。その結果、手動操作により自律移動体100を旋回させようとするときに、ユーザは強い外力Fを加えなくてはならなくなる。その結果、ユーザによる自律移動体100の操作性が低下する。
III. The reason why the control gain is made different between the manual travel mode and the autonomous travel mode Here, the reason why the first control gain is used in the manual travel mode and the second control gain is used in the autonomous trend mode will be described. The reason why the first control gain is used in the manual travel mode is as described above. That is, when using the second control gain having a large control gain, the motor 13a, when the rotational speed of 13b attempts to slower than unloaded manually velocity v n, a motor 13a, flows a large motor drive current I d to 13b Because. As a result, when trying to turn the autonomous moving body 100 by a manual operation, the user will not has to be to strong external force F u. As a result, the operability of the autonomous mobile body 100 by the user is reduced.

一方、自律走行モード時に第1制御ゲインを用いた場合、制御ゲインが小さいために、モータ13a、13bの回転速度vが、速度制御指令vに追随しなくなる。そのため、速度制御指令部241が、主制御部28にて作成された走行指示に基づいて、走行経路を忠実に走行可能な速度制御指令vを作成したとしても、自律移動体100は走行経路を忠実に走行できなくなる。
従って、自律走行モード時に制御部2513において用いる第2制御ゲインとしては、モータドライバ25a、25bが、モータ13a、13bの出力可能なトルクを制限することなく、モータ13a、13bを速度制御指令vに追随可能に制御するような制御ゲインが用いられる。すなわち、走行モードが自律走行モードのとき、制御部2513は、自律移動体100が予定走行経路を忠実に走行することに重点を置いた、モータ13a、13bの制御を行う。従って、第2制御ゲインには、第1制御ゲインよりも大きな値を有するような制御ゲインが設定される。
On the other hand, the case of using the first control gain in autonomous mode, since the control gain is small, the motor 13a, 13b rotational speed v of, no longer follow the speed control command v c. Therefore, the speed control command unit 241, based on the travel instruction created by the main control unit 28, even when creating a faithful travelable speed control command v c a travel route, the autonomous moving body 100 is traveling path You will not be able to travel faithfully.
Therefore, as the second control gain used in the control unit 2513 to the autonomous mode, the motor driver 25a, 25b is, the motor 13a, without limiting the possible output torque of 13b, a motor 13a, 13b of the speed control command v c A control gain is used so as to follow the control. That is, when the traveling mode is the autonomous traveling mode, the control unit 2513 controls the motors 13a and 13b with an emphasis on the autonomous moving body 100 traveling faithfully on the planned traveling route. Therefore, a control gain having a value larger than the first control gain is set as the second control gain.

(7)本実施形態の効果
以下に、本実施形態の効果について述べる。
自律移動体100(自律移動体の一例)は、2つの主輪11a、11b(複数の車輪の一例)と、2つのモータ13a、13b(複数のモータの一例)と、切替部27(切替部の一例)と、速度制御指令部241(速度制御指令部の一例)と、モータ制御指令部243(モータ制御指令部の一例)と、モータ駆動部25(モータ駆動部の一例)と、を備える。主輪11a、11bは、自律移動体100を走行させる。モータ13a、13bのそれぞれは、主輪11a、11bのそれぞれに接続される。モータ13a、13bは、接続された主輪11a、11bを回転させる。切替部27は、例えば図7のステップS1のように、走行モード(走行モードの一例)を、自律走行を行う自律走行モード(自律走行モードの一例)、又は、手動にて操作される手動走行モード(手動走行モードの一例)のいずれかに切り替える。速度制御指令部241は、例えば図7のステップS2のように、走行モードに基づき、モータ13a、13bの速度を制御するための速度制御指令v(速度制御指令の一例)を出力する。モータ制御指令部243は、例えば、図7のステップS3のように、走行モードが手動走行モードである場合には、モータ13a、13bが出力可能なトルクを制限する第1モータ制御指令(第1モータ制御指令の一例)を出力する。一方、走行モードが自律走行モードである場合には、モータ制御指令部243は、例えば、図7のステップS3のように、モータの速度を速度制御指令vに追随させる第2モータ制御指令(第2モータ制御指令の一例)を、モータ制御指令(モータ制御指令の一例)として出力する。モータ駆動部25は、速度制御指令vとモータ制御指令とに基づいて、モータ13a、13bを駆動する。
(7) Effects of this embodiment The effects of this embodiment will be described below.
The autonomous mobile body 100 (an example of an autonomous mobile body) includes two main wheels 11a and 11b (an example of a plurality of wheels), two motors 13a and 13b (an example of a plurality of motors), and a switching unit 27 (a switching unit). ), A speed control command unit 241 (an example of a speed control command unit), a motor control command unit 243 (an example of a motor control command unit), and a motor drive unit 25 (an example of a motor drive unit). . The main wheels 11a and 11b cause the autonomous mobile body 100 to travel. The motors 13a and 13b are connected to the main wheels 11a and 11b, respectively. The motors 13a and 13b rotate the connected main wheels 11a and 11b. For example, as shown in step S1 of FIG. 7, the switching unit 27 sets the travel mode (an example of the travel mode), the autonomous travel mode in which the autonomous travel is performed (an example of the autonomous travel mode), or the manual travel that is manually operated. Switch to one of the modes (an example of manual travel mode). The speed control command unit 241 outputs a speed control command v c (an example of a speed control command) for controlling the speeds of the motors 13a and 13b based on the travel mode, for example, as in step S2 of FIG. For example, when the travel mode is the manual travel mode as in step S3 of FIG. 7, the motor control command unit 243 limits the torque that can be output by the motors 13a and 13b (first motor control command (first An example of a motor control command is output. On the other hand, when the traveling mode is the autonomous driving mode, the motor control command unit 243, for example, as in step S3 in FIG. 7, the second motor control command to follow the speed of the motor to the speed control command v c ( An example of a second motor control command is output as a motor control command (an example of a motor control command). The motor drive unit 25, based on the motor control command speed control command v c, to drive motor 13a, a 13b.

この自律移動体100では、最初に、切替部27が、走行モードを自律走行モード、又は、手動走行モードのいずれかに切り替えて設定する。次に、速度制御指令部241が、走行モードに基づいて、モータ13a、13bの速度を制御する速度制御指令vを出力する。そして、モータ制御指令部243が、走行モードに基づき、モータ制御指令を出力する。このとき、モータ制御指令部243は、走行モードが手動走行モードの時には、モータ制御指令として第1モータ制御指令を出力する。一方、走行モードが自律走行モードの時には、モータ制御指令部243は、モータ制御指令として第2モータ制御指令を出力する。
その後、モータ駆動部25が、速度制御指令v及びモータ制御指令に基づいて、モータを制御する。
In this autonomous mobile body 100, first, the switching unit 27 switches and sets the traveling mode to either the autonomous traveling mode or the manual traveling mode. Next, the speed control command unit 241, based on the running mode, the motor 13a, and outputs a speed control command v c for controlling the speed of 13b. Then, the motor control command unit 243 outputs a motor control command based on the travel mode. At this time, the motor control command unit 243 outputs the first motor control command as the motor control command when the travel mode is the manual travel mode. On the other hand, when the travel mode is the autonomous travel mode, the motor control command unit 243 outputs the second motor control command as the motor control command.
Thereafter, the motor driving unit 25, the speed control command v c and based on the motor control command to control the motor.

このような自律移動体100により、ユーザが自律移動体100を手動にて操作するときには、モータ13a、13bから出力されるトルクが制限される。一方、自律移動体100が自律走行するときには、モータから出力可能なトルクを制限することなく、速度制御指令部241において作成された速度制御指令vに追随するように、モータ13a、13bが制御される。この結果、ユーザが自律移動体100を操作しているときには、ユーザは無理な外力F(外力の一例)を加えることなく自律移動体100を操作できる。一方、自律移動体100が自律走行するときには、自律移動体100は速度制御指令vに従って走行できる。 With such an autonomous mobile body 100, when the user manually operates the autonomous mobile body 100, the torque output from the motors 13a and 13b is limited. On the other hand, when the autonomous moving body 100 is autonomous traveling without limiting the output torque that can be from the motor, so as to follow the velocity control instruction v c generated in the speed control command unit 241, the motor 13a, 13b is controlled Is done. As a result, when the user is operating the autonomous mobile body 100, the user can operate the autonomous mobile body 100 without applying an excessive external force F u (an example of an external force). On the other hand, when the autonomous moving body 100 is autonomous traveling, the autonomous moving body 100 can travel along the speed control command v c.

従って、ユーザによる自律移動体100の操作性を向上できる。そして、自律移動体100は、ユーザにより教示された走行経路(走行経路の一例)を忠実に走行できる。   Therefore, the operability of the autonomous mobile body 100 by the user can be improved. And the autonomous mobile body 100 can drive | work faithfully the driving | running route (an example of a driving | running route) taught by the user.

本実施形態の自律移動体100においては、モータ駆動部25は、電力制御部251(電力制御部の一例)と、電力供給部253(電力供給部の一例)と、を有している。電力制御部251は、速度制御指令v及びモータ制御指令に基づいて決定される制御パラメータ(制御パラメータの一例)に基づいて、電流指示値I(電力指示値の一例)を算出する。電力供給部253は、電流指示値Iに基づいて、モータ13a、13bにモータ駆動電流I(モータ駆動電力の一例)を供給する。 In the autonomous mobile body 100 of the present embodiment, the motor drive unit 25 includes a power control unit 251 (an example of a power control unit) and a power supply unit 253 (an example of a power supply unit). The power control unit 251 calculates a current command value I c (an example of a power command value) based on a control parameter (an example of a control parameter) determined based on the speed control command v c and the motor control command. The power supply unit 253 supplies a motor drive current I d (an example of motor drive power) to the motors 13 a and 13 b based on the current instruction value I c .

このようなモータ駆動部25により、モータ13a、13bから出力されるトルクが、モータ13a、13bに供給されるモータ駆動電流Iにより制御できる。その結果、モータ駆動部25は、より簡単にモータから出力されるトルクを制御できる。 Such a motor drive unit 25, the torque output from the motor 13a, 13b is, can be controlled by the motor drive current I d supplied motor 13a, to 13b. As a result, the motor drive unit 25 can more easily control the torque output from the motor.

本実施形態の自律移動体100においては、電力制御部251の制御パラメータは制御ゲインを含んでいる。よって、電力制御部251は、制御ゲイン記憶部2517(制御ゲイン記憶部の一例)と、制御ゲイン設定部2515(制御ゲイン設定部の一例)と、を有している。制御ゲイン記憶部2517は、所定の数の予め決定された制御ゲインを記憶する。制御ゲイン設定部2515は、モータ制御指令に基づき、制御ゲイン記憶部2517に記憶された所定の数の制御ゲインから、1つの制御ゲインを選択する。   In the autonomous mobile body 100 of the present embodiment, the control parameter of the power control unit 251 includes a control gain. Therefore, the power control unit 251 includes a control gain storage unit 2517 (an example of a control gain storage unit) and a control gain setting unit 2515 (an example of a control gain setting unit). The control gain storage unit 2517 stores a predetermined number of predetermined control gains. The control gain setting unit 2515 selects one control gain from a predetermined number of control gains stored in the control gain storage unit 2517 based on the motor control command.

電力制御部251の制御パラメータを制御ゲインとし、制御ゲインをモータ制御指令に基づき決定することにより、1つの電力制御部251のみを用いて、特性の異なる複数の制御を行える。その結果、モータ駆動部25の構造を単純にできる。   By using the control parameter of the power control unit 251 as a control gain and determining the control gain based on the motor control command, a plurality of controls with different characteristics can be performed using only one power control unit 251. As a result, the structure of the motor drive unit 25 can be simplified.

本実施形態の自律移動体100においては、制御ゲイン設定部2515は、モータ制御指令が第2モータ制御指令の場合には、第2制御ゲイン(第2制御ゲインの一例)を選択し、モータ制御指令が第1モータ制御指令の場合には、第2制御ゲインよりも小さな値を有する第1制御ゲイン(第1制御ゲインの一例)を選択している。
これにより、電力制御部251は、走行モードが手動走行モードのときに、モータ13a、13bへ入力されるモータ駆動電流Iを抑制できる。従って、走行モードが手動走行モードのときに、モータから出力可能なトルクを制限できる。
In the autonomous mobile body 100 of the present embodiment, the control gain setting unit 2515 selects the second control gain (an example of the second control gain) when the motor control command is the second motor control command, and performs motor control. When the command is the first motor control command, the first control gain (an example of the first control gain) having a value smaller than the second control gain is selected.
Thus, the power control unit 251, when the traveling mode is the manual driving mode, it is possible to suppress the motor drive current I d to be input motor 13a, to 13b. Therefore, when the travel mode is the manual travel mode, the torque that can be output from the motor can be limited.

本実施形態の自律移動体100においては、モータ駆動部25は、電力値検出部255(電力値検出部の一例)と、電流制限部2519(電力制限部の一例)と、をさらに有している。電力値検出部255は、モータ駆動電流Iの電流値(電力値の一例)を検出する。電流制限部2519は、モータ制御指令が第1モータ制御指令である場合に、モータ駆動電流Iの上限を所定の第1電流値I(第1電力値の一例)に制限する。
これにより、走行モードが手動走行モードのときに、モータ13a、13bに入力されるモータ駆動電流Iの上限値を確実に制限できる。この結果、走行モードが手動走行モードのときに、モータ13a、13bが出力可能なトルクを確実に制限できる。
In the autonomous mobile body 100 of the present embodiment, the motor driving unit 25 further includes a power value detection unit 255 (an example of a power value detection unit) and a current limiting unit 2519 (an example of a power limiting unit). Yes. Power detection unit 255 detects a current value of the motor driving current I d (an example of the power value). Current limiting unit 2519, when the motor control command is a first motor control command, setting the upper limit of the motor drive current I d to the first current value predetermined I 1 (an example of a first power value).
Thus, when the travel mode is the manual driving mode can be reliably limit the upper limit value of the motor driving current I d inputted motor 13a, to 13b. As a result, when the travel mode is the manual travel mode, the torque that can be output by the motors 13a and 13b can be reliably limited.

本実施形態の自律移動体100においては、走行モードが手動走行モードのときに、モータ駆動電流Iが時間t(所定の時間の一例)以上、閾値I(所定の閾値の一例)を超えた場合、電流制限部2519は、モータ駆動電流Iの上限を第2電流値I(第2電力値の一例)に制限している。
これにより、時間t以上、モータ13a、13bへ過剰なモータ駆動電流Iが入力されることを抑制できる。その結果、自律移動体100を手動操作する際に、ユーザが長時間無理な外力Fを加えて自律移動体100を操作する必要がなくなる。その結果、ユーザによる自律移動体100の操作性が向上する。
In the autonomous moving body 100 of the present embodiment, when the traveling mode is the manual driving mode, the motor driving current I d is the time t 2 (an example of a predetermined time), the threshold value I T (an example of a predetermined threshold value) exceeding, the current limiting unit 2519 limits the upper limit of the motor drive current I d to the second current value I 2 (an example of a second power value).
Thus, it is possible to suppress the time t 2 or more, the motor 13a, an excessive motor drive current I d to 13b are input. As a result, when manually operating the autonomous moving body 100, it is not necessary for the user to operate the autonomous moving body 100 by adding excessive external force F u long. As a result, the operability of the autonomous mobile body 100 by the user is improved.

本実施形態の自律移動体100においては、移動制御装置2(移動制御装置の一例)は、速度制御指令部241へ走行指示(走行指示の一例)を出力する主制御部28(主制御部の一例)をさらに備えている。この場合、速度制御指令部241は、主制御部28からの走行指示に基づいて、速度制御指令vを演算する。また、主制御部28から出力される走行指示は、走行モードが自律走行モード時に自律走行する走行経路(予定走行経路の一例)に基づいた位置情報(位置情報の一例)と時刻情報(時刻情報の一例)とを含んでいる。
これにより、速度制御指令部241は、位置情報と時刻情報とを含む走行指示に基づいて、容易に走行経路を忠実に走行できる速度制御指令vを演算できる。
In the autonomous mobile body 100 of the present embodiment, the movement control device 2 (an example of a movement control device) outputs a travel instruction (an example of a travel instruction) to the speed control command unit 241 (of the main control unit). An example). In this case, the speed control command unit 241, based on the running instruction from the main control unit 28 calculates a speed control instruction v c. The travel instruction output from the main control unit 28 includes position information (an example of position information) and time information (time information) based on a travel route (an example of a planned travel route) that travels autonomously when the travel mode is the autonomous travel mode. Example).
Thus, the speed control command unit 241, based on the travel instruction including the position information and time information, it calculates the speed control command v c that can faithfully travel easily travel route.

2.他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
(A)自律移動体の構成についての他の実施形態
第1実施形態における自律移動体100の移動部1は、2つの主輪11aと11bを有していた。そして、主輪11a、11bのそれぞれが、モータ13a、13bの出力回転軸に回転可能に接続されていた。しかし、主輪及びモータの数は2に限られない。移動部は、2以上の主輪と、主輪のそれぞれに接続される複数のモータとにより構成されていてもよい。自律移動体の用途や、移動の自由度などに応じて、移動部は任意の数の主輪やモータにより構成できる。
2. Other Embodiments Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. In particular, a plurality of embodiments and modifications described in this specification can be arbitrarily combined as necessary.
(A) Other embodiment about structure of autonomous mobile body The moving part 1 of the autonomous mobile body 100 in 1st Embodiment had the two main wheels 11a and 11b. And each of the main wheels 11a and 11b was rotatably connected to the output rotating shafts of the motors 13a and 13b. However, the number of main wheels and motors is not limited to two. The moving unit may include two or more main wheels and a plurality of motors connected to each of the main wheels. Depending on the application of the autonomous mobile body, the degree of freedom of movement, etc., the moving unit can be configured by an arbitrary number of main wheels and motors.

(B)モータの電力制御について
第1実施形態に係る自律移動体100のモータドライバ25a、25bは、速度制御指令vに基づいて、モータ13a、13bに入力するモータ駆動電流Iを制御することにより、モータ13a、13bの電力を制御していた。しかし、モータ13a、13bの電力を制御する方法は、モータ駆動電流Iを制御することに限られない。モータドライバ25a、25bは、モータ13a、13bに入力するモータ駆動電圧Vを制御することにより、モータ13a、13bへ入力される電力(電流)を制御してもよい。この場合、制御部2513から出力される指示値は、電圧指示値Vである。
例えば、PWM(Pulse Width Modulation)インバータなどのように、電力供給部253が電流制御の困難な電源装置などであった場合でも、モータ駆動電圧Vの制御を行うことにより、モータ13a、13bに入力される電流の大きさも調整できる。従って、モータ13a、13bの電力の制御を行える。
(B) the motor driver 25a of the autonomous moving body 100 according to the first embodiment will power control of the motor, 25b, based on the speed control command v c, and controls the motor drive current I d to enter the motor 13a, and 13b Thus, the electric power of the motors 13a and 13b was controlled. However, a method of controlling the power of the motor 13a, 13b is not limited to controlling the motor drive current I d. Motor driver 25a, 25b, by controlling the motor driving voltage V d to enter the motor 13a, to 13b, the motor 13a, may control the power (current) inputted to 13b. In this case, an instruction value output from the control unit 2513 is a voltage instruction value V c.
For example, such as PWM (Pulse Width Modulation) inverter, even when the power supply unit 253 was like difficult power supply current control, by controlling the motor drive voltage V d, the motor 13a, and 13b The magnitude of the input current can also be adjusted. Therefore, the electric power of the motors 13a and 13b can be controlled.

また、上記のように、電力供給部253として、PWMインバータなど出力電圧の周波数や波形などを制御可能な電源装置を用いた場合、電力供給部253は、モータ13a、13bに入力するモータ駆動電圧Vの周波数や波形を制御することにより、モータ13a、13bへ入力される電力(電流)を制御してもよい。例えば、電力供給部253としてPWMインバータを用いた場合、電力供給部253から出力されるモータ駆動電圧Vのデューティ比を制御することによって、モータ13a、13bへ入力される電力(電流)を制御できる。この場合、制御部2513から出力される指示値は、デューティ比指示値Dである。 As described above, when the power supply unit 253 is a power supply device that can control the frequency or waveform of the output voltage, such as a PWM inverter, the power supply unit 253 receives the motor drive voltage input to the motors 13a and 13b. by controlling the frequency and waveform of V d, the motor 13a, it may control the power (current) inputted to 13b. For example, when a PWM inverter as a power supply unit 253, by controlling the duty ratio of the motor driving voltage V d output from the power supply unit 253, controls the power (current) input motor 13a, to 13b it can. In this case, an instruction value output from the control unit 2513, the duty ratio instruction value D c.

本発明は、教示された走行経路を自律走行する自律移動体に、広く適用できる。   The present invention can be widely applied to an autonomous mobile body that autonomously travels along the taught travel route.

100 自律移動体
1 移動部
11a、11b 主輪
13a、13b モータ
2 移動制御装置
21 教示部
22 自己位置推定部
23 記憶部
24 走行制御部
241 速度制御指令部
243 モータ制御指令部
25 モータ駆動部
25a 第1モータドライバ
25b 第2モータドライバ
251 電力制御部
2511 差分算出部
2513 制御部
2515 制御ゲイン設定部
2517 制御ゲイン記憶部
2519 電流制限部
253 電力供給部
255 電力値検出部
26 障害物情報取得部
27 切替部
28 主制御部
3 検出部
31 前方検出器
33 後方検出器
5 操作部
51a、51b 操作ハンドル
53 設定部
55 表示部
57 インターフェース
59 筐体
7 本体
8 補助輪部
8a、8b 補助車輪
9 取付部材
所定の時間
v モータの回転速度
速度制御指令
無負荷時手動速度
左側主輪の回転速度
右側主輪の回転速度
Δv、Δv 速度偏差
第1電流値
第2電流値
電流指示値
モータ駆動電流
min 無負荷時手動速度時のモータ駆動電流
max 最大電流
閾値
モータ駆動電圧
電圧指示値
デューティ比指示値
外力
、Kp1、Kp2 制御ゲイン(比例項)
、Ki1、Ki2 制御ゲイン(積分項)
制御ゲイン(微分項)
ΔT 追加制御量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Autonomous moving body 1 Moving part 11a, 11b Main wheel 13a, 13b Motor 2 Movement control apparatus 21 Teaching part 22 Self-position estimation part 23 Storage part 24 Traveling control part 241 Speed control command part 243 Motor control command part 25 Motor drive part 25a First motor driver 25b Second motor driver 251 Power control unit 2511 Difference calculation unit 2513 Control unit 2515 Control gain setting unit 2517 Control gain storage unit 2519 Current limiting unit 253 Power supply unit 255 Power value detection unit 26 Obstacle information acquisition unit 27 Switching unit 28 Main control unit 3 Detection unit 31 Front detector 33 Rear detector 5 Operation unit 51a, 51b Operation handle 53 Setting unit 55 Display unit 57 Interface 59 Housing 7 Body 8 Auxiliary wheel unit 8a, 8b Auxiliary wheel 9 Mounting member t 2 a predetermined time v speed v c speed control command v n of the motor Load manually velocity v L left main wheel rotational speed v R right main wheel rotational speed Delta] v, Delta] v n speed deviation I 1 first current value I 2 second current value I c current instruction value I d the motor drive current I min motor driving current I max maximum current I T threshold V d the motor drive voltage V c voltage instruction value D c duty ratio instruction value F u external force K p, K p1, K p2 control gain at no-load during manual speed (proportional term)
K i , K i1 , K i2 control gain (integral term)
Kd control gain (derivative term)
ΔT Additional control amount

Claims (9)

複数の車輪と前記複数の車輪のそれぞれに接続された複数のモータとを備え、自律走行と手動操作による手動走行とが可能な自律移動体の移動制御装置であって、
走行モードを、前記自律移動体を自律走行させる自律走行モード、又は、前記自律移動体を手動にて走行させる手動走行モードのいずれかに切り替える切替部と、
前記走行モードに基づき、前記モータの速度を制御するための速度制御指令を出力する速度制御指令部と、
前記走行モードが前記手動走行モードである場合には、前記モータが出力可能なトルクを制限する第1モータ制御指令を、前記走行モードが前記自律走行モードである場合には、前記モータの速度を前記速度制御指令に追随させる第2モータ制御指令を、モータ制御指令として出力する、モータ制御指令部と、
前記速度制御指令と前記モータ制御指令とに基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動部と、
を備える自律移動体の移動制御装置。
A movement control device for an autonomous mobile body comprising a plurality of wheels and a plurality of motors connected to each of the plurality of wheels, and capable of autonomous traveling and manual traveling by manual operation,
A switching unit that switches the travel mode to either an autonomous travel mode in which the autonomous mobile body travels autonomously or a manual travel mode in which the autonomous mobile body travels manually.
A speed control command unit that outputs a speed control command for controlling the speed of the motor based on the travel mode;
When the travel mode is the manual travel mode, a first motor control command for limiting the torque that can be output by the motor is set. When the travel mode is the autonomous travel mode, the speed of the motor is set. A motor control command unit that outputs, as a motor control command, a second motor control command that follows the speed control command;
A motor drive unit that drives the motor based on the speed control command and the motor control command;
A movement control device for an autonomous mobile body comprising:
前記モータ駆動部は、
前記速度制御指令及び前記モータ制御指令に基づいて決定される制御パラメータに基づいて、電力指示値を算出する電力制御部と、
前記電力指示値に基づいて、前記モータにモータ駆動電力を供給する電力供給部と、
を有する、請求項1に記載の自律移動体の移動制御装置。
The motor drive unit is
A power control unit that calculates a power command value based on a control parameter determined based on the speed control command and the motor control command;
A power supply unit that supplies motor driving power to the motor based on the power instruction value;
The movement control apparatus for an autonomous mobile body according to claim 1, comprising:
前記電力制御部の前記制御パラメータは制御ゲインを含み、
前記電力制御部は、
所定の数の予め決定された前記制御ゲインを記憶する、制御ゲイン記憶部と、
前記モータ制御指令に基づき、前記制御ゲイン記憶部に記憶された前記所定の数の制御ゲインから、1つの制御ゲインを選択する制御ゲイン設定部と、
をさらに有する、請求項2に記載の自律移動体の移動制御装置。
The control parameter of the power control unit includes a control gain,
The power control unit
A control gain storage unit for storing a predetermined number of predetermined control gains;
A control gain setting unit that selects one control gain from the predetermined number of control gains stored in the control gain storage unit based on the motor control command;
The movement control device for an autonomous mobile body according to claim 2, further comprising:
前記制御ゲイン設定部は、前記モータ制御指令が前記第2モータ制御指令の場合には、前記第2制御ゲインを選択し、
前記モータ制御指令が前記第1モータ制御指令の場合には、前記第2制御ゲインよりも小さな値を有する第1制御ゲインを選択する、請求項3に記載の自律移動体の移動制御装置。
The control gain setting unit selects the second control gain when the motor control command is the second motor control command;
The movement control device for an autonomous mobile body according to claim 3, wherein when the motor control command is the first motor control command, a first control gain having a value smaller than the second control gain is selected.
前記モータ駆動部は、前記モータ駆動電力の電力値を検出する電力値検出部と、
前記モータ制御指令が前記第1モータ制御指令である場合には、前記モータ駆動電力の上限を所定の第1電力値に制限する電力制限部と、
をさらに有する、請求項2〜4のいずれかに記載の自律移動体の移動制御装置。
The motor driving unit is configured to detect a power value of the motor driving power;
When the motor control command is the first motor control command, a power limiting unit that limits the upper limit of the motor driving power to a predetermined first power value;
The autonomous mobile moving control device according to any one of claims 2 to 4, further comprising:
前記走行モードが前記手動走行モードのときに、前記モータ駆動電力が所定の時間以上所定の閾値を超えた場合、前記電力制限部は、前記モータ駆動電力の上限を第2電力値に制限する、請求項5に記載の自律移動体の移動制御装置。   When the motor driving power exceeds a predetermined threshold for a predetermined time or more when the driving mode is the manual driving mode, the power limiting unit limits the upper limit of the motor driving power to a second power value. The movement control apparatus of the autonomous mobile body according to claim 5. 前記速度制御指令部へ走行指示を出力する主制御部をさらに備え、
前記速度制御指令部は、前記主制御部からの走行指示に基づいて前記速度制御指令を演算し、
前記主制御部から出力される前記走行指示は、前記走行モードが前記自律走行モードの時に自律走行する走行経路に基づいた位置情報と時刻情報とを含む、請求項1〜6のいずれかに記載の自律移動体の移動制御装置。
A main control unit that outputs a travel instruction to the speed control command unit;
The speed control command unit calculates the speed control command based on a travel instruction from the main control unit,
The travel instruction output from the main control unit includes position information and time information based on a travel route for autonomous travel when the travel mode is the autonomous travel mode. Autonomous mobile body movement control device.
複数の車輪と、
前記複数の車輪のそれぞれに接続された複数のモータと、
走行モードを、自律走行を行う自律走行モード、又は、手動にて操作される手動走行モードのいずれかに切り替える切替部と、
前記走行モードに基づき、前記モータの速度を制御するための速度制御指令を出力する速度制御指令部と、
前記走行モードが前記手動走行モードである場合には、前記モータが出力可能なトルクを制限する第1モータ制御指令を、前記走行モードが前記自律走行モードである場合には、前記モータの速度を前記速度制御指令に追随させる第2モータ制御指令を、モータ制御指令として出力する、モータ制御指令部と、
前記速度制御指令と前記モータ制御指令とに基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動部と、
を備える自律移動体。
Multiple wheels,
A plurality of motors connected to each of the plurality of wheels;
A switching unit that switches the driving mode to either an autonomous driving mode for autonomous driving or a manual driving mode that is operated manually;
A speed control command unit that outputs a speed control command for controlling the speed of the motor based on the travel mode;
When the travel mode is the manual travel mode, a first motor control command for limiting the torque that can be output by the motor is set. When the travel mode is the autonomous travel mode, the speed of the motor is set. A motor control command unit that outputs, as a motor control command, a second motor control command that follows the speed control command;
A motor drive unit that drives the motor based on the speed control command and the motor control command;
An autonomous mobile body comprising
複数の車輪と前記車輪のそれぞれに前記車輪を回転可能に接続された複数のモータとを備え、自律走行と手動操作による手動走行とが可能な自律移動体の制御方法であって、
走行モードを、前記自律移動体を自律走行させる自律走行モード、又は、前記自律移動体を手動にて走行させる手動走行モードのいずれかに切り替えるステップと、
前記走行モードに基づき、前記モータの速度を制御するための速度制御指令を出力するステップと、
前記走行モードが前記手動走行モードである場合には、前記モータが出力可能なトルクを制限する第1モータ制御指令を出力し、前記走行モードが前記自律走行モードである場合には、前記モータの速度を前記速度制御指令に追随させる第2モータ制御指令を、モータ制御指令として出力するステップと、
前記速度制御指令と前記モータ制御指令とに基づいて、前記モータを駆動するステップと、
を含む自律移動体の制御方法。
A control method for an autonomous mobile body comprising a plurality of wheels and a plurality of motors connected to each of the wheels so as to be rotatable, and capable of autonomous traveling and manual traveling by manual operation,
Switching the travel mode to either an autonomous travel mode for autonomously traveling the autonomous mobile body or a manual travel mode for manually traveling the autonomous mobile body;
Outputting a speed control command for controlling the speed of the motor based on the travel mode;
When the travel mode is the manual travel mode, a first motor control command for limiting the torque that can be output by the motor is output, and when the travel mode is the autonomous travel mode, Outputting a second motor control command that causes the speed to follow the speed control command, as a motor control command;
Driving the motor based on the speed control command and the motor control command;
A method for controlling an autonomous mobile object including:
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