JP2513514B2 - 自走車の操向制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自走車の操向制御装置に関し、特に、工場
内の無人移動搬送装置、農業および土木機械等の自走車
の操向制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、上記自走車のような移動体の現在位置を検知す
る装置として、移動体で発生された光ビームを、移動体
を中心として円周方向に走査する手段と、移動体とは離
れた少なくとも３カ所に固定され、入射方向に光を反射
する光反射手段と、該光反射手段からの反射光を受光す
る受光手段とを具備した装置が提案されている（特開昭
59−67476号公報）。

該装置は、移動体から見た前記３つの光反射手段相互
間の開き角を、前記受光手段の受光出力に基づいて検出
し、検出された開き角と、あらかじめ設定されている各
光反射手段の位置情報とに基づいて移動体位置を演算す
るように構成されている。

上記システムにおいては、自走車の傾斜や振動に起因
して光ビームを光反射手段に照射できなかったり、受光
手段で、前記光反射手段以外の物体からの反射光を受光
してしまう場合があった。予定の光反射手段からの反射
光が確実に受光されないと、自走車の位置が誤って算出
され、その結果、予定されたコースに沿って自走車を走
行させられなくなる。

これに対し、光反射手段が４カ所に設定されていて、
そのうちの１つを一時的に見失った場合、他の３つの光
反射手段の位置に基づいて自己位置を算出し、見失った
光反射手段の方向を該算出結果から逆算することができ
る（特願平１−1868号）。

また、光反射手段が３カ所にしか設定されていない場
合は、過去に検出された光反射手段の受光方向のデータ
に基づいて次に該光反射手段が検出されるべき受光方向
を予測し、該予測方向において検出された受光信号を他
の物体からの反射光と識別して予定の光反射手段からの
光であると判断することもできる。この方法によれ
ば、、予測方向において受光信号が検出されなかった場
合、該予測方向をそのまま予定の光反射手段からの反射
光として自走車の自己位置算出に用いることにより、一
時的なな光反射手段の見失いによる問題点を解決でき
る。

（発明が解決しようとする課題） 自走車が直進走行している場合は、上記の従来技術に
よって光反射手段を一時的に見失った場合の問題点を克
服できる。しかしながら、直進行程およびこれに連続す
る旋回行程からなる走行コースに自走車を走行させて予
定の作業を行わせる場合にはつぎのような問題点があ
る。

まず、前記光反射手段の方向は予定の基準線、例えば
自走車の進行方向を基準とした方位角として検出される
ため、自走車の進行方向が大きく変化する該旋回行程で
は、前記方位角に基づいて自走車の自己位置を正確に算
出することができない。

また、旋回行程においては、時間当たりの方位角の変
化が大きいため、光反射手段を見失った場合、過去に検
出された方位角に基づいて前回予測した方位角（方向）
に基づいて更に次回に該光反射手段が検出されるべき方
位角を予測する手法では算出誤差が大きくなって好まし
くない。

このようなことから、従来、旋回行程では、操舵角を
固定したまま自走車を走行させ、光反射手段の方位角が
予定の値と略一致した時点で操舵角の固定を解除し直進
行程に移行するようにしている。

ところが、光反射手段を一旦見失うと、該光反射手段
からの反射光を次回の走査で再び検出したとしても、全
開の方位角から大きく変化しており、それを他の物体か
らの反射光と識別するのが難しくなり、前記操舵角の固
定を解除して直進行程に移行するためのタイミングを方
位角から正確に得ることが難しくなる。

したがって、このように旋回行程においても、光反射
手段の見失いに対する処置が必要になる場合も多いが、
この処置として上記の従来技術を適用するだけでは不十
分であった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、自
走車の自己位置検出の基準点となる光反射手段を旋回行
程において一時的に見失ったような場合にも、自走車を
予定のコースに沿って走行させるようにするための自走
車の操向制御装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段および作用） 前記の問題点を解決し、目的を達成するために、本発
明は、検出された光反射手段の方位角に基づいて次回の
走査で該光反射手段が検出されるべき方位角を予測する
手段と、あらかじめ設定された自走車の走行コースにお
ける各旋回行程の旋回中心および各光反射手段を結ぶ直
線のうち互いに隣接する２つの直線の夾角を設定する手
段とを具備し、旋回行程において前記予測された方位角
で予定の光反射手段が検出されなかった場合には、前記
夾角設定手段に設定されている、前記検出されなかった
光反射手段およびその走査方向直前に配置された光反射
手段と前記旋回中心とを結ぶ直線の夾角を、次回の走査
で決定される該直前に配置された光反射手段の方位角に
加算し、その加算された角度を、前記検出されなかった
光反射手段が次回の走査で検出されるべき方位角とする
ように構成した点に特徴がある。

すなわち、本発明は、予定の走行コースにおける自走
車の旋回中心および各光反射手段を結ぶ直線のうち互い
に隣接する２つの直線の夾角は、該旋回中心の位置情報
からあらかじめ算出することができ、しかも、実際の作
業上、自走車は該旋回中心から大きく離れることなく旋
回する場合が多いということから、旋回中における自走
車の位置から見た各光反射手段相互間の夾角はあまり大
きくは変化しないという点に着目し、前記方位角の一時
的な予測に前記夾角を用いるように構成したものであ
る。

上記構成を有する本発明では、旋回行程において光反
射手段を一時的に見失っても、次回の走査で検出される
べき該光反射手段の方位角を実用上十分な精度で予測で
き、その結果該方位角に基づいて予定の光反射手段を誤
りなく検出できる。

（実施例） 以下に図面を参照して、本発明の一実施例を説明す
る。第13図は本発明の制御装置を搭載した自走車および
該自走車の走行領域に配設された光反射器の配置状態を
示す斜視図である。同図において、自走車１は例えば芝
刈り機等の農作業用自走車である。該自走車１の上部に
はモータ５によって駆動される回転テーブル４が設けら
れている。該回転テーブル４には光ビーム2Eを発生する
発光器２および該光ビームの反射光2Rを受ける受光器３
が搭載されている。

前記発光器２は光ビーム2Eを発生するための発光ダイ
オードを備え、受光器３は反射光2Rを受けてこれを電気
的信号に変換するフォトダイオードを備えている（共に
図示しない）。また、ロータリエンコーダ７は回転テー
ブル４の駆動軸と連動するように設けられていて、該ロ
ータリエンコーダ７から出力されるパルスを計数するこ
とによって、回転テーブル４の回転角度が検出できる。

自走車１の作業区域の周囲には反射器6a〜6cが配設さ
れている。該反射器6a〜6cは入射した光を、その入射方
向に反射する反射面を具備しており、いわゆるコーナキ
ューブプリズム等周知の光反射手段が使用できる。

上記の構成により、発光器２で発生された光ビーム2E
は、例えば反時計方向に走査され、反射器6a〜6cでの反
射光2Rは反射器6a,6b,6cからの反射光の順番に受光器３
で検出され、該検出信号に基づいて反射器6a〜6cに対す
る自走車１の自己位置を検出して操向制御が行われる。

ところで、自走車１の走行区域内あるいはその近辺に
前記反射器以外の反射物体または発光物体が存在してい
て、受光器３でこの反射物体からの光を検出することも
あり得るし、予定の反射器からの反射光を検出できない
こともあり得る。

したがって、本実施例では、検出された光が予定の反
射器からの光か否かを次のような処理によって識別する
ようにしている。

第３図は基準点識別処理の説明図である。同図におい
て、作業区域22の周囲の基準点Ａ〜Ｃには前記反射器6a
〜6cがそれぞれ配置される。矢印29は自走車１から発射
される光ビームの走査方向である。

図示のような配置において、自走車１では、前記受光
器３の検出信号に基づいて該自走車１から見た各基準点
の方位角が算出され、さらに、現時点までに検出された
方位角に基づいて次回の走査で検出されるべき基準点の
方位角が予測される。予測された方位角（予測方位角）
は角度θpa〜θpcで示す。各予測方位角θpa〜θpcから
光ビーム走査方向に角度θｈだけ走査が進んだ方位に基
準点識別方位pa〜pcが設けられる。この基準点識別方位
pa〜pcに光ビームの走査が進む毎に、直前の基準点識別
方位から現基準点識別方位までに検出された光のうち、
予測方位角に最も近い方向からの入射光を、予定の基準
点に設置された反射器からの光であると判定する。

例えば、基準点識別方位paにおいて、直前の基準点識
別方位pcから現在までに、ノイズ源N1,N2および基準点
Ａに設置された反射器6aからの光を検出したとする。こ
の場合、これらの光の中から予測方位角θpaに最も近い
方向からの光、つまり基準点Ａからの光を識別すること
ができる。

また、基準点の識別精度を向上させるために次の処理
を付加することもできる。すなわち、予測方位角の前後
に予定の範囲（前記角度θｈと同等またはそれより小さ
い角度）を設け、予測方位角に最も近い方向からの光で
あっても該範囲からはずれていた場合には予定の基準点
を見失ったと判定する。予定の基準点を見失ったと判定
されると、走行コースの直進行程を走行中は、前記予測
方位角を用いて当該処理サイクルにおける自走車１の位
置を算出すると共に、該予測方位角を更に次回の予測方
位角として記憶する。

一方、自走車１が旋回行程を走行中に予定の基準点を
見失った場合は、前回予測された方位角を更に次回の予
測方位角とすると、誤差の累積が大きくなりすぎるの
で、これを避けるため次のように処理する。

第４図は、旋回行程において基準点を見失った場合の
識別処理の説明図であり、第３図と同符号は同一または
同等部分を示す。

同図において、基準点Ａ〜Ｃの位置情報はあらかじめ
測定して設定しておき、該設定値に基づいて予定の走行
コースの各旋回行程の旋回中心Ｍおよび各基準点Ａ〜Ｃ
を結ぶ直線のうちの隣接する２つの直線の夾角αＵ、β
Ｕ、γＵを算出しておく。

例えば、自走車１を中心として光ビームを矢印29の方
向に走査していて、第３図に関して説明した処理と同様
の処理によって基準的Ａを見失ったと判定された場合
は、見失い基準点Ａの走査方向直前に配置されている基
準点Ｃを、次回の走査において検出した直後に該基準点
Ｃの方位角θｃと夾角γＵとを加算し、基準点Ａが検出
されるべき予測方位角θpaを求める。また、基準点Ｂを
見失った場合は、その直前の基準点Ａの方位角θａに夾
角αＵを加算して基準点Ｂが検出されるべき予測方位角
θpbを求める。以下同様にして、基準点Ｃを見失った場
合の該基準点Ｃの予測方位角を求める。

次に、第１図および第２図に示したブロック図に従っ
て本実施例の制御装置の機能構成を説明する。同図にお
いて、鎖線で囲まれた部分はマイクロコンピュータで構
成できる。

まず、第１図を参照して直進行程走行のための制御機
能について述べる。同図において、発光器２から射出さ
れた光ビーム2Eは、前記回転テーブル４の回動方向に走
査され、反射器６（6a〜6c）によって反射される。該反
射器6a〜6cの反射光2Rは受光器３で受光される。

カウンタ９では、前記回転テーブル４の回転に伴って
ロータリエンコーダ７から出力されるパルスが計数され
る。該パルスの計数値は受光器３において光を検出する
毎に方位角検出部11に転送される。方位角検出部11で
は、供給されたパルス数に基づいて反射器6a〜6cの方位
角が算出される。

方位角検出部11で検出された方位角は方位角記憶部12
に転送されて記憶され、該方位角記憶部12にそれまでに
蓄積されたデータは、識別タイミング発生部23から供給
される識別タイミング信号に応答して方位角識別部24に
転送される。前記識別タイミング信号は、方位角予測演
算部27で算出された予測方位角で示される方位を予定角
度θｈだけ通過した方位まで走査が進んだ時点、すなわ
ち、前記基準点識別方位pa〜pcに光ビームの走査が進ん
だ時点で出力される。このために、識別タイミング発生
部23ではロータリエンコーダ７の出力パルスを、方位角
予測演算部27で算出された予測方位角に相当する予定数
だけ取込んだ時点で識別タイミング信号を出力する。

方位角識別部24は、供給された方位角の中から方位角
予測演算部27で算出される予測方位角に最も近い方向で
検出された光を予定の基準点に配置された反射器からの
反射光であると判断する。この判断によって決定された
反射器の方位角データは、次回の走査で検出されるべき
反射器の方位角を方位角予測演算部27において予測する
際に利用される。すなわち、方位角識別部24で決定され
た方位角の、実験的に得られる予定の関数によって予測
方位角は求められる。予測方位角は予定の関数に基づい
て求める手法に限らず、方位角識別部24で得られた今回
および前回の方位角の差を今回を方位角に加算して求め
るようにしてもよい。

方位角識別部24で検出された方位角は開き角演算部10
に入力され、自走車１から見た反射器6a〜6c相互間の開
き角が演算される。

位置・進行方向演算部13では、開き角に基づいて自走
車１の現在の位置座標が演算されると共に、方位角に基
づいて自走車１の進行方向が演算される。この演算結果
は比較部25に入力される。比較部25では、走行コース設
定部16に設定されている走行コースを表すデータと、前
記位置・進行方向演算部13で得られた自走車１の座標お
よび進行方向とが比較される。

この比較結果は操舵部14に入力され、該比較結果に基
づいて自走車の前輪17に連結された操舵モータ28が駆動
される。操舵モータ28による前輪17の操舵角は、自走車
１の前輪に設けられた舵角センサ15で検出され、操舵部
14にフィードバックされる。駆動制御部18はエンジン19
の始動・停止、および該エンジン19の動力を後輪21に伝
達するクラッチ20の動作を制御する。

さらに、基準点の識別制度を向上させるためには次の
機能が付加される。すなわち、範囲設定部26には設定さ
れら角度範囲を示す値を方位角識別部24に供給し、前記
予測方位角に最も近い方向で検出された光が該予定の角
度範囲で検出されたものか否かを識別する機能が付加さ
れる。

該識別機能による識別の結果、予測方位角に最も近い
方向で検出された光が予定の範囲内にある場合は該方位
角を使って開き角を算出し、予定の範囲から外れている
場合は、方位角予測演算部27で算出された予測方位角を
使って開き角を算出するようにする。

ただし、この範囲設定部26に設定された範囲内からの
光を、予定の基準点からの反射光と判断し、該光の方位
角を使って開き角を演算するか、入射光の方位角が該範
囲設定部26に設定された範囲内にあるか否かの判断を経
ずに決定した方位角を使って開き角を演算するかは、該
自走車１による作業形態とか種類に応じて必要とされる
制度の程度に応じて任意に選択すればよい。

次に、第２図に示したブロック図に従って旋回行程に
おける自走車１の走行および基準点識別処理のための機
能構成を説明する。同図において、第１図と同符号は、
同一または同等部分を示す。

旋回行程では操舵角を予定値に固定して自走車１を走
行させ、該自走車１からみた各基準点のうちの少なくと
も１つの方位角が予定の角度と略一致したことが検出さ
れると、前記操舵角の固定を解除して直進行程の走行に
移行されるようにしている。予定の直進行程へスムーズ
に移行できる変化点で操舵角を解除するための基準とな
る角度は予定角度設定部31に設定される。

該予定角度設定部31には、予定の各度と角基準点の方
位角とが一対となって、両者間での比較ができるよう
に、設置されている基準点に対応する数だけの予定の角
度計算式に従って計算された角度が、自走車１の左旋回
および右旋回用としてそれぞれ設定される。

変化点検出部32では、方位角識別部24から供給される
検出方位角、および基準点見失いの場合に方位角予測演
算部27から供給される方位角のいずれかと、予定角度設
定部31に設定されている角度とが比較され、その結果に
基づいて自走車１が旋回行程から直進行程への変化点に
達したことが検出される。自走車１が該変化点に達した
ことが検出されると、変化点検出部32から操舵部14に操
舵角の固定を解除するための指令信号が供給される。

前記角度計算式の具体例と、旋回行程および直進行程
の変化点における操向制御との詳細は特開昭63−149619
号に記載されているので説明を省略する。

方位角識別部24で予定の基準点が検出されると、その
基準点の方位角が方位角予測演算部27および変化点検出
部32に供給される。方位角予測演算部27では、前述のよ
うに、供給された方位角に基づいて次回の走査における
予測方位角が算出される。

一方、方位角識別部24で予定の基準点が検出されなか
った場合は見失い信号が出力され、該見失い信号に応答
して夾角設定部30から予定の夾角データが方位角予測演
算部27に供給される。方位角予測演算部27では、見失っ
た基準点の直前の基準点の方位角と前記夾角とが加算さ
れて該見失った基準点の予測方位角が算出される。基準
点の予測方位角の算出は、該見失った基準点の直前の基
準点が次の走査で検出された直後に、該基準点の方位角
の最新データを用いて行われる。

なお、夾角は、必ずしもあらかじめ計算して夾角設定
部30に格納しておかなくても、走行コース設定部16に記
憶されている走行コースの位置情報に基づき、方位角の
予測時にそのつど計算するようにしてもよい。

上記構成の本実施例において自走車１の位置および進
行方向を検出するための基本的原理を説明する。第11図
および第12図は、自走車１の作業範囲を指示するための
座標系における自走車１および反射器６の位置を示す。

第11図および第12図において、反射器6a〜6cがそれぞ
れ配置された基準点A,B,C、および自走車１の位置は、
基準点Ｂを原点とし、基準点ＢおよびＣを結ぶ直線をｘ
軸とするｘ−ｙ座標系で表される。

同図からわかるように、自走車１の位置Ｔは、三角形
ATBの外接円上に存在すると同時に、三角形BTCの外接円
上に存在する。したがって、自走車１の位置は三角形AT
Bおよび三角形BTCのそれぞれの外接円ＱおよびＰの２つ
の交点を算出することによって求められる。

図示のように、外接円ＱおよびＰの一方の交点である
規準点Ｂを原点とし、外接円ＱおよびＰの他方の交点Ｔ
を以下の手順に従って算出すれば自走車１の位置は確定
できる。

該基本原理に従って自走車１の位置を確定する算出式
は、特願昭63−116689号および特願昭63−149619号に詳
細が示されているので省略する。

また、自走車１の進行方向は次の式を用いて算出され
る。第12図において、自走車１の進行方向とｘ軸とのな
す角度をθｆとし、該進行方向を規準とした規準点A,B,
C,の方位角をθa,θb,θｃとした場合、 θｆ＝360゜−tan^-1｛y/（xc−ｘ）｝−θｃ……（１） となる。

該自走車１の位置および進行方向は、上述の算出式お
よび上記算出式（１）を用い、前記位置・進行方向演算
部13において算出される。

次に、上記手順によって算出された自走車１の位置情
報に基づき、自走車１の走行方向を制御する操向制御に
ついて説明する。なお、以下の説明では基準点を４カ所
に設置した場合について説明する。第10図は自走車１の
走行コースと規準点との位置関係を示す図であり、第５
図は操向制御のフローチャートである。

第10図には、基準点Ｂを原点とし、規準点ＢおよびＣ
を通る直線をｘ軸とする座標系で、自走車１の位置およ
び該自走車１による作業区域22が示されている。

点Ｒ（Xret,Yret）は自走車１の戻り位置を示し、座
標（Xst,Yst）、（Xst,Ye）、（Xe,Yst）、（Xe,Ye）で
示される点で結ばれた領域が作業区域22である。ここで
は自走車１の位置Ｔは（Xp,Yp）で示す。

なお、第10図においては、説明を簡単にするため、作
業区域22の４辺をｘ軸またはｙ軸に平行にした例を示し
たが、作業区域22の周囲に規準点A,B,Cを配置してあれ
ば、作業区域22の形状および作業区域22の４辺の向きは
任意である。

第５図のフローチャートに従って制御手順を説明す
る。

まず、ステップS1では、自走車１を点Ｒから作業開始
位置まで、無線操縦により移動させる。ステップS2で
は、走行コースのｘ座標XnとしてXstをセットし、走行
コースを決定する。

ステップS3では、自走車１の走行を開始させる。

ステップS4では、受光器３で基準点または他の光源か
らの光を受光したか否かの判断がなされる。光が検出さ
れるとステップS5に進んで後述の受光処理が行われ、光
が検出されない場合はステップS6に進む。

ステップS6では、受光した反射光のうちどれが予定通
りの基準点からの光かを決定するための、基準点識別処
理を行うタイミングに至ったか否かを判断する。該判断
は、方位角予測演算部27で演算された予測方位角θpa〜
θpdから予定の角度θｈだけ進んだ基準点識別方位pa〜
pdまで走査が進んだか否かによって行われる。

ステップS6の判断が肯定となるまでステップS4〜S6は
繰返され、該判断が肯定となるとステップS7に進み、後
述のサブルーチンで示される規準点識別処理が 実行さ
れる。規準点識別処理によって予定の基準点のの方位角
が決定されるとステップS8に進む。

ステップS8では、自走車１の位置Ｔ（Xp,Yp）および
進行方向θｆの演算が行われる。

ステップS9では、走行コースからのずれ量（ΔＸ＝Xp
−Xn、Δθｆ）が演算され、ステップS10では、算出さ
れたずれ量に応じ、前記操舵部14において操舵角制御が
行われる。

ステップS11では、自走車１がｙ軸方向において、原
点から遠ざかる方向（行き方向）に走行しているか、原
点に近づく方向（戻り方向）に走行しているかが判断さ
れる。

行き方向であれば、ステップS12において、一行程が
終了したか（Yp＞Ye）否かが判断され、戻り方向であれ
ば、ステップS13において、一行程が終了（Yp＜Yst）し
たか否かが判断される。ステップS12またはS13におい
て、一行程が終了していないと判断されればステップS4
〜S11の処理が行われる。

ステップS12またはS13において、一行程が終了したと
判断されれば、次はステップS14において全行程が終了
した（Xn＞Xe−Ｌ）か否かの判断が行われる。

全行程が終了していなければ、ステップS14からステ
ップS15に移って自走車１のＵターン制御が行われる。
Ｕターン制御は、前記位置・進行方向演算部13で演算さ
れた自走車１の位置情報を操舵部14にフィードバックす
るステップS8〜S10の処理によって行われる直進行程の
操向制御とは別の方式で行われる。

すなわち、旋回行程では自走車１の操舵角をあらかじ
め設定された角度に固定して走行させる。そして、自走
車１に対する各基準点A,B,Cの方位角の少なくとも１つ
が予定の角度に合致するか予定の角度範囲内に入った時
点で旋回を停止して、ステップS8〜S10の処理によって
行われる直進行程の操向制御に戻るようにしている。Ｕ
ターン制御のフローチャートは第８図に関して後述す
る。

ステップS16では、XnにXn＋Ｌがセットされ、次の一
行程の走行コースが設定される。走行コースが設定され
ればステップS4に戻って、前記処理が繰返される。

全行程が終了したならば戻り位置Ｒ（Xret,Yret）へ
戻って（ステップS17）、走行が停止される（ステップS
18）。

次に、前記ステップS5およびS7の受光処理および基準
点識別処理について説明する。

受光処理のフローチャートを第７図に示す。同図にお
いて、ステップS50では、光を検出したことを記憶する
ため、受光フラグに“1"をセットする。

ステップS51では、検出した光の発生源の方位角を方
位角記憶部12に記憶する。

基準点識別処理のフローチャートを第６図に示す。該
フローチャートでは、予測方位角に最も近い検出方位角
を、前記範囲設定部26に設定された予定の角度でさらに
絞り込んで基準点を識別する手順の例を示す。

同図において、ステップS70では、識別すべき基準点
を区別するためのポールカウンタの値（以下、単にポー
ルカウンタという）ｎをインクリメントとする。該ポー
ルカウンタは各基準点に対応させてある。すなわち、ポ
ールカウンタ“1"は基準点Ａに、ポールカウンタ“2"は
基準点Ｂに、ポールカウンタ“3"は基準点Ｃにそれぞれ
対応している。

ポールカウンタの初期値が“0"であれば、ステップS7
0の処理によってポールカウンタは“1"になり、これに
対応する基準点はＡということになる。本実施例では初
期値を“0"とする。

ステップS71では、受光フラグの判別を行い、受光フ
ラグが“1"ならばステップS72に進み、受光フラグが
“0"ならばステップS79にジャンプする。

ステップS72では、前記方位角記憶部12に記憶された
光の発生源の方位角の中で、予測方位角θpn（ポールカ
ウンタは“1"になっているので予測方位角θpa）に最も
近いものを、予定された基準点の方位角であると仮定
し、その値を角度θｓとして記憶する。

ステップS73では、受光数が“2"以上か、つまり方位
角記憶部12に複数の方位角が記憶されているか否かを判
断することによってノイズの有無を判断する。

該ステップS73の判断が肯定ならば、１つ以上のノイ
ズを検出したとしてステップS74に移行し、ノイズ処理
としてノイズを検出したことを記憶する。この記憶デー
タによって後で作業環境の状況を知る手掛かりが得ら
れ、ノイズ源の除去などの対策を講じることが容易にな
る。

ステップS73の判断が否定ならば、ステップS75に進ん
で前記仮に決定された方位角θｓと予測方位角θpn（予
測方位角θpa）との差が前記角度θｈより小さいか否か
の判別を行う。該差が角度θｈより大きい場合は、仮に
決定した方位角θｓは予定された基準点の方位角ではな
く、ノイズ源の方位角であったと判断してステップS78
に進み、前記ステップS74と同様のノイズ処理を行う。

該ノイズ処理の後は、ステップS79に進み、基準点見
失い処理として予測方位角θpn（予測方位角θpa）を予
定された基準点の方位角θｎ（θａ）としてセットす
る。

一方、前記差が角度θｈより小さい場合は、仮定した
方位角θｓは予定された基準の方位角を示すものとして
決定し、ステップS76に進む。

ステップS76ては、前回の処理で決定された方位角θ
ｎと今回の処理で決定された方位角θｓとに基づいて次
回の処理時に同一の基準点が検出されるべき予測方位角
を、算出式｛θｓ＋（θｓ−θｎ）｝を用いて算出す
る。

ステップS77では、方位角θｎを角度θｓで更新す
る。

ステップS80では、次の、基準点識別方位pn＋１（す
なわち、基準点識別方位pb）として前回の走査時に基準
点Ｂを検出した特に算出した予測方位角θpn＋１に予定
角度θｈを加算した角度をセットする。

ステップS81では、受光フラグをリセットする。

ステップS82では、方位角記憶部12の記憶データを消
去する。

ステップS83では、ポールカウンタが“3"か否かを判
別する。該値“3"は設置されている基準点の数であり、
基準点の設置数ｎに応じて該値を設定しておく。

設置されている基準点の数とポールカウンタとが一致
した場合は、ステップS84でポールカウンタに“0"をセ
ットしてメインルーチン（第５図の処理）に戻る。

ポールカウンタが“1"の時、次回の処理では、ステッ
プS70によってポールカウンタはインクリメントされて
“2"になり、基準点Ｂの識別処理が行われる。

以下、同様にして基準点Ｃの識別処理も行われる。

次に、Ｕターン制御、つまり旋回中の操向制御の動作
について説明する。第８図はＵターン制御のフローチャ
ートである。

同図において、ステップS150では、旋回行程の走行用
に操舵角を固定させる。

ステップS151では、受光器３で基準点または他の光源
からの光を受光したか否かの判断がなされる。光が検出
されるとステップS152に進んで受光処理が行われる。
該、光処理は、第７図に示した処理と同様である。光が
検出されない場合はステップS153に進む。

ステップS153では、入射光のうちがどれが予定通りの
基準点からの光かを決定するための、基準点識別処理の
タイミングか否かを判断する。該判断は、方位角予測演
算部27で演算された基準点識別方位pa〜pcまで走査が進
んだか否かによって行われる。

ステップS153の判断が肯定ならば、ステップS154にお
いて後述のフローチャートで示される旋回中の基準点識
別処理が実行される。基準点識別処理によって予定の基
準点の方位角が決定されるとステップS155に進む。

ステップS155では、決定された方位角が前記予定角度
設定部31に設定されている角度と略一致したか否かによ
って旋回を終了して直進行程の走行に移行すべきか否か
を判断する。

該判断が肯定ならば第５図のステップS16に進み、再
び直進行程の操向制御が行われる。

次に、旋回中の基準点識別処理について第９図に示し
たフローチャートを参照して説明する。

旋回中の基準点識別処理は第６図に示した直進行程に
おける基準点識別処理のステップS77およびS79とステッ
プS80との間に、次のステップS85〜S88の処理を付加し
たものと同等である。該ステップS85〜S88の前後の処理
は第６図と同様であるので図示および説明を省略する。

第９図において、前記ステップS77の後に続くステッ
プS85では、基準点ｎ見失いフラグに“0"をセットする
ことによって、予定の基準点ｎを検出したことを記憶し
ておく。

これに対して前記ステップS79の後に続くステップS86
では、基準点ｎ見失いフラグに“1"をセットすることに
よって、予定の基準点ｎを見失ったことを記憶してお
く。

ステップS87では、次の基準点ｎ＋１の見失いフラグ
に従って、該基準点ｎ＋１が前回の走査で検出されてい
るか、いないかの判断がなされる。

該判断が否定ならばステップS80に進み、次の基準点
が前回の走査で検出された方位角θpn＋１に予定の角度
θｈを加算して次の基準点識別方位pn＋１が算出され
る。

ステップS87の判断が肯定ならば、ステップS88に進
む。ステップS88では、ステップS77またはステップS79
（第６図）で決定された方位角θｎに基準開き角φｎ
（φ１＝αU,φ２＝βU,φ３＝γＵ）を加算して次の基
準点ｎ＋１が検出される方位角θpn＋１を予測した後、
ステップS80に進む。

以上の説明のように、本実施例では、受光器36によっ
て複数の光が検出されたような場合に、該複数の光のう
ち予測方位角に最も近い方向からの光であって、しかも
前記予測方位角から予定角度以上外れていない方向から
の光を、予定された基準点からの反射光であると判定す
るようにした。

そして、直進行程の走行中に予定の基準点を見失った
場合は、前記予測方位角を自走車１の位置検出に利用す
るようにした。

また、旋回中の基準点識別処理では、予定の基準点を
検出した場合と基準点を見失った場合とでは異なる手法
によって次回の走査で検出されるべき方位角を予測する
ようにした。すなわち、予定の基準点を検出できた場合
は直進行程の走行と同様、今回および前回の走査で検出
された方位角に基づいて方位角を予測する。一方、基準
点を見失った場合は、次回の走査で検出される該基準点
の予測方位角は、見失った基準点の直前に配置された基
準点を次回の走査で識別するタイミングで、該直前基準
点の方位角に予定の夾角を加算して決定する。そして、
このような予測方位角は、例えば、操舵角の解除タイミ
ングを判定する基準として使用する。

なお、本実施例では、各基準点識別方位間で検出され
たすべての光の入射方向を方位角記憶部に記憶させ、こ
れらの記憶データを対象にしてその中から基準点を識別
するようにしたが、予測方位角の前後に設けた予定の対
象角度範囲で検出された光のみの方位角データを記憶
し、該記憶されたデータを対象に、基準点の識別を行う
ようにしてもよい。

また、本実施例では旋回行程では操舵角を固定してい
るが、このように操舵角を固定するのでなく、旋回中に
算出される自走車の位置に基づいて操舵角を自動制御す
るように構成することもできる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次
のような効果を得ることできる。

（１）基準点に配置された反射器からの反射光と、それ
以外の光線からの光とを識別できるので、作業区域およ
びその周辺にある光反射物体や発光源による自走車の位
置検出制御に及ぼす悪影響を排除できる。

（２）基準点を一時的に見失っても、予測方位角を利用
して自走車の位置を検出できるので自走車の走行を中断
することがない。したがって、自走車が多少ローリング
するような区域または起伏の大きい区域でも作業が行
え、自走車による作業の適用範囲を拡大できる。

（３）自走車から見た基準点の方位角が大きく変化する
旋回行程の走行において基準点を見失うようなことがあ
っても、旋回行程では自走車の存在位置自体は大きく変
化しないことに着目して次回の走査で検出されるべき基
準点の方位角を、直前に検出された他の基準点の方位角
およびあらかじめ正確に算出して設定しておくこともで
きる夾角に基づいて予測するようにしたので予測精度を
高めることができる。その結果、例えば旋回行程走行時
に固定されている操舵角を予定された位置で正確に解除
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例の機能を示すブ
ロック図、第３図は基準点識別処理の説明図、第４図は
旋回行程における基準点識別処理の説明図、第５図は操
向制御のフローチャート、第６図は基準点識別処理のフ
ローチャート、第７図は受光処理のフローチャート、第
８図はＵターン制御のフローチャート、第９図は旋回行
程における基準点識別処理のフローチャート、第10図は
自走車の走行コースと反射器の配置状態を示す図、第11
図は自走車の位置検出の原理説明図、第12図は自走車の
進行方向検出の原理説明図、第13図は自走車と反射器と
の配置状態を示す斜視図である。 １……自走車、２……発光器、３……受光器、6,6a〜6c
……反射器、11……方位角検出部、12……方位角記憶
部、13……位置・進行方向演算部、23……識別タイミン
グ発生部、24……方位角識別部、26……範囲設定部、27
……方位角予測演算部、30……夾角設定部、31……予定
角度設定部、32……変化点検出部

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自走車で発生した光ビームを、該自走車を
   中心として円周方向に走査し、少なくとも３か所の基準
   点に配置された光反射手段からの前記光ビームの反射光
   を受光して自走車から見た該光反射手段の方位角を測定
   し、その結果に基づいて直進行程およびこれに連続する
   旋回行程からなる走行コースに自走車を走行させるため
   の操向制御装置において、 前記反射光に基づいて、自走車から見た各光反射手段の
   方位角を検出する手段と、 前記方位角検出手段で検出された方位角に基いて、次回
   の走査で各光反射手段が検出されるべき方位角を算出す
   る第１の方位角予測手段と、 入射光が前記予測方位角からの光か否かに基づいて、該
   入射光の中から予定の光反射手段の反射光を検出する基
   準点識別手段と、 あらかじめ設定された走行コースにおける各旋回行程の
   旋回中心および各光反射手段を結ぶ直線のうち互いに隣
   接する２つの直線の夾角を算出する手段と、 旋回行程において前記予測された方位角で予定の光反射
   手段が検出されなかった場合に、前記検出されなかった
   光反射手段およびその走査方向直前に配置された光反射
   手段と旋回中心とを結ぶ直線の夾角を、次回の走査で決
   定される該直前に配置された光反射手段のの方位角に加
   算して、次回の走査で検出されるべき前記検出されなか
   った光反射手段の方位角を算出する第２の方位角予測手
   段とを具備したことを特徴とする自走車の操向制御装
   置。
2. 【請求項２】前記夾角算出手段によってあらかじめ夾角
   を算出して設定しておくことを特徴とする請求項１記載
   の自走車の操向制御装置。
3. 【請求項３】前記基準点識別手段が、前記予測された各
   光反射手段の方位角から予定角度だけ光ビームの走査が
   進んだ方位毎に基準点識別方位を設定し、直前の基準点
   識別方位から現基準点識別方位までの間に検出した入射
   光のうち、予測された方位角に最も近い角度からの入射
   光を予定の基準点に配置された光反射手段からの反射光
   であると判断する手段であることを特徴とする請求項１
   または２記載の自走車の操向制御装置。
4. 【請求項４】前記予測された方位角に最も近い角度から
   の入射光が前記予測された方位角を基準として設けられ
   た角度範囲からの光である場合は、該入射光を予定の基
   準点に配置された反射手段からの反射光であると判断す
   る手段を具備したことを特徴とする請求項３記載の自走
   車の操向制御装置。
5. 【請求項５】前記予測された方位角を基準として設けら
   れた角度範囲内において検出した光の方位角のみを記憶
   する手段を具備し、該記憶手段に格納された方位角を前
   記基準点識別方位における識別対象として扱うことを特
   徴とする請求項４記載の自走車の操向制御装置。
6. 【請求項６】旋回行程では操舵角を予定の角度に固定し
   て自走車を走行させ、自走車からみた各光反射手段の方
   位角の少なくとも１つが予定の方位角に略一致した時点
   で前記操舵角の固定を解除する手段を具備したことを特
   徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の自走車の操向
   制御装置。