JP2688960B2

JP2688960B2 - 自走車の操向位置検出装置

Info

Publication number: JP2688960B2
Application number: JP63313539A
Authority: JP
Inventors: 健二上村; 貞親都築
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1988-12-12
Filing date: 1988-12-12
Publication date: 1997-12-10
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: US5025377A; JPH02158809A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自走車の操向位置検出装置に関し、特に、
自動車、工場内の無人移動搬送装置、農業および土木機
械等の自走車をあらかじめ設定された走行コースに従っ
て走行させるための、自走車の操向位置検出装置に関す
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出す
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ヵ所に固定され、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）。

該従来装置では、前記受光手段の受光出力に基づいて
移動体を中心とする３つの光反射手段間の開き角を検出
し、その検出した開き角と、あらかじめ設定された光反
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
うにしている。

このような従来装置においては、受光手段を搭載した
移動体が、前記３ヵ所に固定された各光反射手段を各頂
点とする三角形の中心部近傍に位置している場合は、相
当高い精度で該移動体の位置を検出することができる。
しかしながら、前記三角形の中心部近傍から離れた位置
では、高い測定精度が得られにくいという問題点があっ
た。

このような問題を解決する手段として、例えば特開昭
60−14114号公報および特開昭60−15508号公報、並びに
特願昭63−262191号に記載されているように、移動体の
移動区域を囲む四角形の頂点に基準点を設置し、該基準
点のうち、高い測定精度が期待できる最適の基準点を３
ヵ所選択して、該３ヵ所の基準点の位置情報および移動
体から見た該基準点の方位角に基づき、移動体の位置検
出を行うようにした移動体の位置測定方法が提案されて
いる。

また、特願昭63−257912号には、移動体（以下、自走
車という）の進行方向に対する４ヵ所の基準点の方位角
に基づいて、前記自走車から見た前記４ヵ所の基準点の
うち、対角位置に配置された２ヵ所の基準点間の開き角
を演算し、前記４ヵ所の基準点の方位角、および２ヵ所
の基準点間の開き角、並びに前記各基準点の位置情報か
ら自走車の位置および進行方向を検出する装置が記載さ
れている。

ところで、上記システムにおいては、自走車の傾斜
や、振動に起因して基準点に配置された光反射手段に光
ビームを照射できなかったり、自走車に搭載された受光
手段が、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。このように、受光手段によっ
て光ビーム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。

このように、反射光を受光できなくて基準点を見失っ
た場合、見失った基準点の方位を推定し、該推定された
基準点の方位角を使用して自走車の位置を算出するよう
に構成された検出装置が、特願昭63−262192号に記載さ
れている。

（発明が解決しようとする課題）上記、基準点の方位角を推定して自走車の位置を算出
する技術では、基準点の見失い回数が多くなると、推定
による誤差が蓄積されて、自走車の正確な位置検出がで
きなくなってしまう。そのために、計数手段で見失い回
数を計数して、該計数された見失い回数が予定の回数を
超過した時には、例えば自走車の走行を中止させるよう
な構成をとることも考えられている。

しかし、基準点の見失いは一時的な現象である場合が
多く、このような一時的な現象のために頻繁に自走車を
停止させて作業を中断したのでは作業能率が低下してし
まう。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、基
準点見失いに起因する自走車の走行中断頻度を極力減少
させることによって、自走車の作業能率を向上させるこ
とができる自走車の操向位置検出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、自走車から離れた位置に固定された４ヵ所の基準
点からの光信号を受光して、該受光信号に基づいて自走
車の位置を検出する自走車の操向位置検出装置におい
て、前記自走車に搭載され、水平方向で回動される受光
手段と、該受光手段の受光出力に基づいて自走車の進行
方向に対する基準点の方位角を検出する手段と、前記４
ヵ所の基準点の、位置情報、および該基準点の前記方位
角に基づいて自走車の位置を算出する第１演算手段と、
前記４ヵ所の基準点のうちの任意の３ヵ所の基準点の、
予め設定された位置情報、および該基準点の前記方位角
に基づいて自走車の位置を算出する第２演算手段と、該
第１および第２演算手段のいずれか一方からの出力を選
択する切換手段とを具備し、前記受光手段によって前記
４ヵ所の基準点のうちの１ヵ所からの受光信号が検出さ
れなかった場合には、前記切換手段によって前記第２演
算手段からの出力を選択し、前記１ヵ所の基準点以外の
３ヵ所の基準点の位置情報および前記方位角に基づいて
自走車の位置を算出するように構成された点に第１の特
徴がある。

また、本発明は、前記第１の特徴に加え、前記受光手
段と共に回転する発光手段を具備し、前記基準点から光
ビームを発する手段が、前記発光手段からの照射光を、
その入射方向に反射する光反射手段とした点に第２の特
徴がある。

上記構成を有する本発明では、４ヵ所に設けられた基
準点のうちの１ヵ所からの受光信号が検出されなかった
場合、すなわち、基準点を見失った場合にも、見失った
基準点を除外した、残りの３ヵ所の基準点の位置情報と
方位角とに基づいて、引続き自走車の位置検出ができる
ので、自走車の走行を継続でき、作業を中断させる必要
がない。

（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10図は本発明の制御装置を搭載した自走車、およ
び該自走車の走行区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。そし
て、該回転テーブル４には光ビームを発生する発光器２
および該光ビームの反射光を受ける受光器３が搭載され
ている。

前記発光器２は光を発生する発光ダイオードを備え、
受光器３は入射された光を受けて該光信号を電気的信号
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信号の計数値に基い
て、回転テーブル４の回転角度が検出できる。

自走車１の作業区域の周囲の４ヵ所の基準点には反射
器６が配設されている。該反射器６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、従来よ
り市販されている、いわゆるコーナキューブプリズム等
が使用できる。

次に、本実施例の制御装置の構成を第１図および第２
図に示したブロック図に従って説明する。第１図におい
て、発光器２から射出される光ビームは、回転テーブル
４の回動方向に走査され、反射器６によって反射され
る。反射器６によって反射された該光ビームは受光器３
に入射される。

カウンタ９では、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数が計数され
る。そして、該パルスの計数値は受光器３で反射光が受
光される毎に識別処理部11に転送される。

識別処理部11では反射光の受光毎に転送される前記パ
ルスの計数値に基づいて、自走車１の進行方向に対する
各反射器６の方位角が算出される。

該識別処理部11で検出された実際の方位角、および基
準点の見失いがあった場合の推定方位角（該方位角につ
いての詳細は後述する）は、切換手段36を介して、対角
開き角演算部37および位置・進行方位第１演算部（以
下、単に第１演算部という）34と、隣接開き角演算部10
および位置・進行方位第２演算部（以下、単に第２演算
部という）13とに入力される。

該切換手段36は、識別処理部11から出力される基準点
見失い信号ｄの有無に応答して切換られる。第１図で
は、信号ｄが出力され、その結果、切換手段36が隣接開
き角演算部10および第２演算部13側に切換えられている
状態が示されている。

対角開き角演算部37では、４ヵ所に配置された反射器
６のうちの、対角位置に配置された反射器６間の、自走
車１から見た開き角が演算される。該開き角に基いて第
１演算部34では自走車１の現在位置の座標が算出される
と共に、前記４ヵ所の反射器６の方位角に基づいて自走
車１の進行方位が算出される。

また、隣接開き角演算部10では、４ヵ所に配置された
反射器６のうち、３ヵ所の反射器６の互いに隣接する反
射器６間の開き角が演算され、第２演算部13では、該開
き角に基づいて自走車１の現在位置の座標が算出される
と共に、前記３ヵ所の反射器６の方位角に基づいて自走
車１の進行方位が算出される。ここで、３ヵ所の反射器
６とは、前記見失い信号ｄによって検出される見失い基
準点に配置された反射器６を除く３ヵ所の反射器６を意
味する。

前記第１演算部34および第２演算部13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、前記第
１演算部34または第２演算部13で得られた自走車１の座
標および進行方位とが比較される。

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（図示せ
ず）が駆動される。該操舵モータによる前輪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。

なお、第１図に示された構成要素のうち、鎖線で示さ
れた範囲内の部分は、マイクロコンピュータによって構
成することができる。

次に、前記識別処理部11の詳細の構成について、第２
図を参照して説明する。該識別処理部11では前述のよう
に、方位角が求められるのと共に、該方位角に基づい
て、光反射器６の識別および見失い処理が行われる。

第２図において、方位角演算部23では、カウンタ９の
計数値に基づいて、自走車１の進行方向に対する各反射
器６の方位角が演算される。

方位角記憶部35には、同じ反射器６に関して、前回検
出時の方位角と前々回検出時の方位角との２回で検出さ
れた方位角が記憶される。該記憶部35には、後述する基
準点A,B,C,Dにそれぞれ配置された反射器６の方位角θ
a,θb,θc,θｄの、それぞれ、前回および前々回検出時
の値が記憶できる。

そして、前回の方位角に基づき、予測方位角演算部26
において、次に同一反射器６が検出されるべき方位角の
予測値、つまり予測方位角が演算される。該予測方位角
は予定の幅を有している。

識別部24では、前記予測方位角と、前記方位角演算部
23で演算された実際の方位角とが比較される。

ポールカウンタ27は、基準点A,B,C,Dのそれぞれに配
置された各反射器６が検出される毎に、そのカウント値
が、該各反射器６のそれぞれに対応させたカウント値に
更新されるように構成されている。そして、該ポールカ
ウンタ27のカウント値は識別部24に入力され、識別部24
に設定されている予定の数値と比較される。

識別部24での前記予測方位角および実際の方位角の比
較結果と、ポールカウンタ27のカウント値および予定の
数値の比較結果とから、受光器３で検出された信号が、
予定の反射器６からの反射光の検出信号か否かの判断が
なされる。

予定通りの反射器６からの反射光が検出された場合に
は、信号ａによりゲート12が開かれて、実際の方位角
が、切換手段36を介して対角開き角演算部37および第１
演算部34と、隣接開き角演算部10および第２演算部13に
入力される。

受光器３の検出信号が、予定の反射器６以外からの反
射器６からの信号であると判断された場合は、予定の反
射器６を見失ったとして、信号ｂによって見失い回数カ
ウンタ30のカウント値がインクリメントされる。

予定の反射器６を２個見失ったと判断された場合は、
信号ｃによって複数見失い回数カウンタ31のカウント値
がインクリメントされる。

また、受光器３の検出信号が、反射器６以外の反射物
体または発光源からの信号である場合は、ノイズとして
処理され、ノイズ記憶部29にノイズ受信時の自走車１の
位置および自走車１から見たノイズ発生源の方位角が記
憶される。

第１比較部32では、前記見失い回数カウンタ30のカウ
ント値としきい値T1とが比較され、第２比較部33では、
前記複数見失いカウンタ31のカウント値としきい値T2と
が比較される。

そして、該比較部32,33における比較の結果、見失い
回数が各しきい値T1,T2以下の場合は、見失い処理部28
で、方位角記憶部35に記憶されている前回方位角および
前々回方位角に基いて、方位角を推定する処理が行われ
る。該見失い処理部28の処理によって、方位角記憶部35
の前回方位角および前々回方位角は更新される。

また、見失い回数がしきい値T1を超過した場合は、前
記切換手段36に対し信号ｄが出力され、切換手段36が第
１図に示した状態に切換えられる。

一方、複数見失い回数がしきい値T2を超過した場合
は、駆動手段18に対し信号ｅが出力され、自走車１の走
行が停止される。

基準点を１ヵ所見失うよりも、２ヵ所見失う方が、自
走車１の位置検出精度に、より大きな影響を与えるの
で、前記しきい値T2はT1より少ない回数が設定される。
そして、基準点を２ヵ所見失った場合は、その見失い回
数がしきい値を超過した時点でただちに自走車１を停止
させるようにしている。

これに対して、基準点１ヵ所見失いの場合は、その見
失い回数がしきい値を超過した時点で、該見失い基準点
を除く３ヵ所の基準点に配置された反射器６の位置およ
び方位角に基いて自走車１の位置および進行方位を演算
するようにしている。

識別部24で、予定された反射器６からの反射光が受光
されたと判断されると、信号ａにより、見失い回数カウ
ンタ30および複数見失いカウンタ31には回数“0"がセッ
トされる。

ポールカウンタ27の値は、識別部24の判断によって、
予定の反射器６が正常に検出された場合と、見失い処理
が終了した時点とに更新される。また、予定の反射器６
が正常に検出された場合にはゲート34が開かれ、方位角
記憶部35の値のうち、前回方位角が最新の方位角で更新
され、前々回方位角が前回方位角で更新される。

第７図、第８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７図において、反射器６は４ヵ所の基準点A,B,C,D
に配置される。同図において、４ヵ所に配置された反射
器６の位置は、ｘ−ｙ座標系で表される。自走車１の位
置はＴ（x,y）で示され、ｘ軸に対する自走車１の進行
方位はθｆで示される。

自走車１の進行方向に対する各基準点A,B,C,Dの方位
角は、θa,θb,θc,θｄでそれぞれ示され、対角位置に
ある基準点間の開き角はφ１およびφ２で示される。

一方、第８図には１ヵ所の基準点（同図では基準点
Ｄ）を見失った場合の、残り３ヵ所の基準点A,B,Cと自
走車１との関係が示されている。同図において、自走車
１の進行方向に対する各基準点A,B,Cの方位角は、θa,
θb,θｃでそれぞれ示され、互いに隣接する基準点Ａお
よびＢ間と、ＢおよびＣ間の開き角は、それぞれαおよ
びβで示される。

前記方位角θa,θb,θc,θｄと、開き角φ１およびφ
２とに基いて自走車１の位置Ｔ（x,y）および進行方位
θｆを算出する式は前記第１演算部34に格納され、前記
方位角θa,θb,θｃと、開き角αおよびβとに基いて自
走車１の位置Ｔ（x,y）および進行方向θｆを算出する
式は、前記第２演算部13に格納される。

前記第１演算部34に格納される算出式の一例は、特願
昭63−257912号に示され、第２演算部13に格納される算
出式の一例は、特願昭63−116689号および特願昭63−14
9619号に詳細が示されているので、ここではその説明は
省略する。

次に、前記演算部で算出された自走車１の位置情報に
基づく、自走車１の操向制御について説明する。第９図
は自走車１の走行コースと反射器６の配置状態を示す図
であり、第３図は操向制御のフローチャートである。

第９図において、A,B,C,D点は反射器６の配置位置を
示しており、点Ｂを原点とし、点Ｂおよび点Ｃを通る線
をｘ軸とする座標系で自走車１の位置および作業区域22
を表している。点Ｒ（Xret,Yret）は自走車１の戻り位
置を示し、作業区域22は座標（Xst,Yst），（Xst,Y
e），（Xe,Yst），（Xe,Ye）で示される点を結ぶ領域で
ある。ここでは自走車１の位置Ｔは（Xp,Yp）で示す。

なお、第９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の周囲に反射器６を設けるようにさえ
してあれば、作業区域22の各変の向きおよび作業区域22
の形状は任意である。

第３図のフローチャートに従って制御手段を説明す
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、自走車１を停車させたままで発光器
2,受光器３を回転させ、各基準点A,B,C,Dの検出を行う
と共に、自走車１から見た各基準点の方位角を識別処理
部11の記憶部35に記憶させる。

ステップS3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S4では、自走車１の走行が開始される。

ステップS5では、受光器３が基準点からの反射光を受
光したか否かの判断がなされる。反射光が受光されるま
で該ステップS5は繰返される。反射光が検出されると、
ステップS6に進んで、後述のサブルーチンによって基準
点識別処理が実行される。

ステップS7では、前記第１比較部32から出力される基
準点見失い信号ｄの有無によって、基準点を見失ったか
否かの判断がなされる。

該ステップS7の判断が否定の場合、すなわち、４ヵ所
の基準点のうちの１ヵ所の基準点を予定回数（しきい値
Tz）を超えて連結して見失ってはいないと判断された場
合は、ステップS8に進んで、第１演算部34において４ヵ
所の基準点による自走車１の位置および進行方向が演算
される。

一方、ステップS7の判断が肯定の場合、すなわち、４
ヵ所の基準点のうちの１ヵ所の基準点を予定回数（しき
い値T1）を超えて連続して見失ったと判断された場合
は、ステップS9に移行してにおいて第２演算部13におい
て３ヵ所の基準点による自走車１の位置および進行方位
が演算される。

ステップS10では、走行コースからのずれ量（ΔＸ＝X
p−Xn、Δθｆ）が演算され、ステップS11では、前記ず
れ量に応じて操舵部14により操舵角制御が行われる。

ステップS12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S13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S14において、一行程終了（Yp＜Yst）した
か否かが判断される。ステップS13またはS14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S5に戻
る。

ステップS13またはS14において、一行程が終了したと
判断されれば、次のステップS15において全行程が終了
した（Xp＞Xe）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S15からステ
ップS16に移って自走車のＵターン制御が行われる。Ｕ
ターン制御は、前記第１演算部34,第２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
する処理によって行われる直線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制御に移行し、
各基準点A,B,C,Dの方位角のうち、少なくとも１つが予
定の角度範囲内に合致した時点で、直線行程の操向制御
に戻るようにしている。

ステップS17では、XnにXn＋Ｌがセットされ、次の走
行コースが設定される。次の走行コースが設定されれば
ステップS5に戻って、前記処理が行われる。

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S18）、走行が停止される（ステッ
プS19）。

次に前記ステップS6の基準点識別処理について説明す
る。

基準点を識別する手法として、本実施例では各基準点
A,B,C,Dとポールカウンタ27のカウント値とを、基準点
Ａはカウント値１、基準点Ｂはカウント値２、基準点Ｃ
はカウント値３、基準点Ｄはカウント値４に予め対応づ
けておき、該カウント値に基いて各基準点を識別するよ
うにしている。

すなわち、受光器３が反射光を検出する毎にポールカ
ウント27がカウント値1,2,3,4を順に出力するようにし
てあり、カウント値を監視することによって基準点が識
別できる。

該手法においては、基準点を見失ったり、基準点以外
の反射物体の反射光を受光したような場合には、基準点
とカウント値とが対応しなくなるため、基準点を見失っ
たり、基準点以外の反射物体の反射光を受光したりした
ということを知ることができる。

第３図のフローチャートで示す基準点識別処理では、
予測した位置範囲内で検出された光のみを、予定した基
準点からの正常な反射光であると仮定し、該仮定の下
で、ポールカウンタ27から出力されているカウント値が
基準点に対応するか否かを判断し、その結果、最終的
に、予定された基準点の正常な検出がなされたという判
断を行うように構成されている。

前記判断の結果、基準点を見失っていたと判断された
場合、および基準点以外の反射物体から受光したと判断
された場合には、後述の基準点見失い処理に従って位置
検出を継続し、１ヵ所の基準点を連続して見失った回数
が予定の回数を超過した場合には、該基準点を除いた３
ヵ所の基準点に基いて自走車１の操向制御を継続し、複
数の基準点を連続して見失った回数が予定の回数を超過
した場合には自走車１の走行を停止するようにしてい
る。

次に、前記、検出された光が予定された基準点からの
光であると判断するための基準点の方位角予測方法につ
いて、その一例を基準点Ａに関して説明する。第11図は
自走車１の進行に伴う該自走車１から見た基準点Ａの方
位角の変化を示す図である。同図において、自走車１が
m1点にある時の方位角はθan−１、自走車１がm2点にあ
る時つまり、現在の検出サイクルでの方位角はθanであ
る。そして、自走車１がm2点にある時点で、自走車１が
m3点にある時の方位角をθan±θＫと予測する。ここ
で、固定値θＫは実験的に求められる角度｛θan−（θ
an−１）｝に基いて設定される。

本発明者等の実験によれば、自走車１が旋回中の場合
を除くと｛θan−（θan−１）｝はほぼ数度以内に収ま
っており、本実施例では固定値θＫを３゜に設定した。

ただし、自走車１が旋回中は方位角の変化が急激であ
り、この場合には固定値θＫは直線走行中よりも大きい
設定値に切換えられる。本実施例では、旋回中の固定値
θＫは30゜に設定した。

なお、固定値θＫは、前述のように実験によって得ら
れた結果に基づいて設定しても良いし、方位角記憶部35
に格納された前回および前々回に検出された方位角に基
づいて、その差を算出し、これを固定値θＫとして利用
しても良い。

第11図では基準点Ａの方位角予測方法について説明し
たが、他の基準点B,C,Dの方位角予測も同様に行われ
る。

以上説明した、基準点識別処理を第４図のフローチャ
ートに従って説明する。

まず、ステップS61では、最新の受光信号に基いて算
出された、自走車１の進行方向に対する反射物体の方位
角をθｘとして読込む。

ステップS62では、θｘがθan±θＫの範囲内か否か
が判断される。該ステップS62の判断が肯定であれば、
前記受光信号は基準点Ａからの反射信号であると仮定
し、ステップS67に進む。

ステップS67では、ポールカウンタ27のカウント値
が、基準点Ａの前に検出されるべき基準点Ｄに対応する
値“4"であるか否かの判断がなされる。

カウント値が“4"であれば、前記ステップS62におい
て仮定した「受光信号は基準点Ａからの反射信号であ
る」との判断は正しいとされて、第４図（その２）のス
テップS68に進み、自走車１から見た基準点Ａの方位角
θａの決定処理が行われる。この方位角θａ決定処理の
詳細は、第６図に関して後述する。

ステップS69では、ポールカウンタ27のカウント値を
“1"にする。

ステップS69の処理が終了すると、前記ステップS7
（第３図）に進む。

一方、ステップS67で、ポールカウンタ27のカウント
値が“4"でないと判断されると、ステップS70に進んで
ポールカウンタ27のカウント値が“3"か否かの判断がな
される。

ステップS70の判断が肯定ならば、基準点Ｄを見失っ
たと判断され、ステップS71に進み、基準点Ｄの見失い
処理が行われる。この基準点Ｄ見失い処理の詳細は第５
図に関して後述する。

基準点Ｄの見失い処理が終わるとステップS72に進
む。

ステップS72では、基準点Ｄの見失い回数I LostDがし
きい値T1を超過したか否かの判断がなされる。基準点Ｄ
の見失い回数I LostDがしきい値T1超過していない場合
は、ステップS73に進んで、複数の基準点B,Dを見失った
回数I LOstBDがしきい値T2を超過したか否かの判断がな
される。複数の基準点B,Dを見失った回数I LostBDがし
きい値T2を超過していなければ、ステップS68に進む。

複数の基準点B,Dを見失った回数I LostBDがしきい値T
2を超過していれば、ステップS135に移行してクラッチ2
0を切り、エンジン19を停止させ、フェールランプを点
滅させる。

また、前記ステップS72において、基準点Ｄの見失い
回数I LostDがしきい値T1を超過したと判断された場合
は、ステップS74に移行して基準点Ｄ見失いフラグに
“1"をセットした後にステップS73に進む。

また、前記ステップS70の判断が否定であれば、ステ
ップS75に進み、今度はポールカウンタ27のカウント値
が“2"か否かの判断がなされる。

ステップS75の判断が肯定ならば、基準点C,Dを見失っ
たと判断され、ステップS76に進み、まず、前記基準点
Ｄ見失い処理と同様の、基準点Ｃの見失い処理が行われ
る。

ステップS77では、基準点Ｃの見失い回数I LostCがし
きい値T1を超過したか否かの判断がなされる。基準点Ｃ
の見失い回数I LostCがしきい値T1を超過していない場
合は、ステップS78に進んで、基準点Ｄの見失い処理が
行われる。

ステップS79では、基準点Ｄの見失い回数I LostDがし
きい値T1を超過したか否かの判断がなされる。

基準点Ｄの見失い回数I LostDがしきい値T1を超過し
ていなければステップS80に進み、基準点C,Dを連続して
見失った回数I LostCDの値に“1"を加える。

そして、ステップS81に進み、複数の基準点C,Dを連続
して見失った回数I LostCDがしきい値T2を超過している
か否かの判断がなされる。見失い回数I LostCDがしきい
値T2を超過していなければ、ステップS68に進む。

見失い回数I LostCDがしきい値T2を超過していれば、
ステップS135に進んでクラッチ20を切り、エンジン19を
停止させ、フェールランプを点滅させる。

前記ステップS77において、基準点Ｃの見失い回数I L
ostCがしきい値T1を超過したと判断された場合は、ステ
ップS82に移行して基準点Ｃ見失いフラグに“1"をセッ
トした後にステップS78に進む。

また、前記ステップS79において、基準点Ｄの見失い
回数I LostDがしきい値T1を超過したと判断された場合
は、ステップS83に移行して基準点Ｄ見失いフラグに
“1"をセットした後にステップS80に進む。

なお、ステップS75における判断が否定の場合、すな
わち、ポールカウンタの値が“4",“3",“2"でないとい
う場合は、３ヵ所の基準点を見失ったと判断されるの
で、この場合はただちにステップS135に進んでクラッチ
20を切り、エンジン19を停止させ、フェールランプを点
滅させる。

第４図（その１）のステップS62において、受光信号
が、θan±θＫの範囲内で検出されたものでないと判断
されると、ステップS63に進み、前記受光信号がθbn±
θＫの範囲内で検出されたものであるか否かの判断がな
される。

前記受光信号がθbn±θＫの範囲内で検出されたも
の、すなわち基準点Ｂからの反射光の受光信号であると
判断されると、ステップS84に進み、ポールカウンタの
値が“1"か否かの判断がなされる。

該判断が否定の場合は、第４図（その３）のステップ
S87に進み、肯定の場合は、ステップS85に進む。

以下、ステップS86、およびステップS88〜S100の処理
が行われる。

また、第４図（その１）のステップS63の判断が否定
となった場合には、ステップS64に進んで、前記受光信
号がθcn±θＫの範囲内で検出されたか否かの判断がな
される。

そして、該受光信号がθcn±θＫの範囲内で検出され
たもの、すなわち基準点Ｃからの反射光の受光信号であ
ると判断されると、ステップS101に進み、ポールカウン
タの値が“2"か否かの判断がなされる。

該判断が否定の場合は、第４図（その４）のステップ
S104に進み、肯定の場合はステップS102に進む。

以下、ステップS103、およびステップS105〜S117の処
理が行われる。

さらに、第４図（その１）のステップS64の判断が否
定となった場合には、ステップS65に進んで、前記受光
信号がθdn±θＫの範囲内で検出されたか否かの判断が
なされる。

そして、該受光信号がθdn±θＫの範囲内で検出され
たもの、すなわち基準点Ｄからの反射光の受光信号であ
ると判断されると、ステップS118に進み、ポールカウン
タの値が“3"か否かの判断がなされる。

該判断が否定の場合は、第４図（その５）のステップ
S121に進み、肯定の場合はステップS119に進む。

以下、ステップS120、およびステップS122〜S134の処
理が行われる。

ステップS62,S63,S64,S65の判断がすべて否定である
と、受光信号は基準点A,B,C,Dのいずれからの反射光に
よるものではないことになり、該受光信号は、基準点以
外の反射物体からの反射光、または他の光源からの光を
受光した信号と判断され、ノイズとして処理される。

受光信号がノイズであると判断されると、ステップS6
5からS66に進み、ノイズ警告灯が一時点灯され、ノイズ
を検出した時の自走車１の座標、および自走車１から見
たノイズ発生源の方位角が読込まれ、その値が記憶部29
に記憶される。

上述のフローチャートにおいて示したように、本実施
例では基準点A,B,C,Dのそれぞれを、しきい値T1の回数
を超過して見失った場合には、それぞれ基準点Ａ見失い
フラグ、基準点Ｂ見失いフラグ、基準点Ｃ見失いフラ
グ、および基準点Ｄ見失いフラグに“1"がセットされる
ように構成されている。

そして、該各基準点見失いフラグの状態が“1"の場合
は、前記切換手段36が、第１図に示された側に切換えら
れ、３ヵ所の基準点の位置情報、開き角、および方位角
に基いて自走車１の位置および進行方位が算出される。

なお、第４図（その３）、（その４）および（その
５）に示された各ステップの処理は、第４図（その２）
ステップS68〜83の処理と同様に行われるので詳細な説
明は省略する。

次に、前記基準点見失い処理および自走車１から見た
基準点の方位角θａ〜θｄ決定処理について第５図，第
６図のフローチャートを参照して説明する。

第５図は基準点Ｄ見失い処理のフローチャートであ
る。

前記ステップS70で基準点Ｄを見失ったと判断された
ので、ステップS140では、基準点Ｄの見失い回数I Lost
Dに“1"が加算される。

ステップS141では、基準点Ｂ見失い回数I LostBが
“0"か否かの判断、つまり、基準点Ｂを見失っているか
否かの判断がなされる。基準点Ｂを見失っていない場合
はステップS143に移行し、基準点Ｂを見失っていた場合
は、基準点ＢおよびＤを見失っていることになるので、
ステップS142に進んで、基準点ＢおよびＤ見失い回数I
LostBDに“1"が加算される。

ステップS143では、自走車１が前回検出した基準点Ｄ
の方位角と、前々回検出した基準点Ｄの方位角との差
｛θdn−（θdn−１）｝をΔθとして読込み、前々回検
出方位角θdn−１を前回検出方位角θdnで更新し、さら
に、前回検出方位角θdnをθdn＋Δθで更新する。

このような見失い処理によって、予測された範囲内に
基準点を検出できなかった場合は、検出できなかった基
準点の方位角データを前回、前々回のデータに基いて推
定更新し、該更新データに基いて自走車１の位置および
方位角を算出する。

基準点A,B,およびＣ見失い処理も、基準点Ｄ見失い処
理と同様に行われる。

なお、前記方位角の差Δθは｛θdn−（θdn−１）｝
を算出した結果に限らず、実験によって求められた値に
基づいてあらかじめ設定された固定の値をΔθとして使
用しても良い。

第６図は基準点Ａの方位角θａの決定処理を示すフロ
ーチャートである。

同図において、ステップS150では、見失い回数カウン
タ30の基準点Ａの見失い回数I LostAと、基準点A,Bを連
続して見失った回数を記憶する複数見失い回数カウンタ
31の見失い回数I LostAB、基準点D,Aを連続して見失っ
た回数I LostDA、基準点A,CをA,Cの順に見失った回数I
LostAC、および基準点A,CをC,Aの順に見失った回数I Lo
stCAとに“0"をセットする。

ステップS151では、θan−１にθanを読込み、θanに
θｘを読込んでデータを更新する。

ステップS152では、基準点Ａ見失いフラグに“0"をセ
ットする。基準点Ａ見失いフラグに“0"がセットされる
と、前記切換手段36は第１図に示した側とは反対の側に
切換えられ、第１演算部34による自走車１の位置、進行
方位演算が行われる。

基準点Ａの方位角θａは以上のように決定される。な
お、基準点Ｂの方位角θｂ、基準点Ｃの方位角θｃ、お
よび基準点Ｄの方位角θｄを決定する処理は、基準点Ａ
の方位角θａの決定処理と同様であるので説明は省略す
る。

以上の説明のように、本実施例では、受光部３で光が
検出されると、該光が予定された基準点に配置された反
射器６からの反射光であるか否かが判別され、予定され
た反射器６からの正常な反射光である場合のみに、該受
光信号に基いて自走車１の位置および進行方位が算出さ
れる。

そして、反射器６からの反射光が受光されずに基準点
を見失ったような場合には、前回および前々回に受光信
号を検出した方位角に基いて見失った基準点の方位角を
推定し、該推定基準点に従って、自走車１の位置および
進行方位が算出される。

但し、１ヵ所の基準点の連続見失い回数が予定の回数
よりも多くなった場合には、該基準点を除く３ヵ所の基
準点をもとに自走車１の位置検出を行い、操向制御を継
続して行えるようにしている。

また、２ヵ所の基準点を連続して見失ったような場合
は、重大な障害があると推定されるので見失い回数が予
定回数を超過した時点で自走車１の走行を停止させるよ
うにしている。

さらに、本実施例では３ヵ所の基準点を見失ったと判
断された場合には、直ちに自走車１を停止させるように
した。しかし、３ヵ所の基準点を見失ったと判断された
場合にも予定の回数を設定しておき、見失い回数が該回
数を超過してから自走車１を停止させるようにしても良
い。

このように、本実施例によれば、一時的な障害によっ
て基準点からの反射光が正常に検出されない場合でも、
基準点を推定することによって予定の走行コースに従い
自走車１の走行を継続させることができる。

そして、該基準点の推定の誤差が蓄積されて正確な操
向制御が行われなくなることが予想されるような基準点
の連続見失い回数に達した時、つまり、見失い回数がし
きい値T1を超えた時は、３ヵ所の基準点に基いて制御が
行われるので、自走車１の位置検出誤差が大きくなるお
それはない。

一方、前記障害が一時的なものでなく、かつ重大な障
害であると判断された場合、つまり、複数の基準点を繰
返し見失ったような場合には、自走車１の走行を停止さ
せて、自走車１が予定されたコースから逸脱しないよう
にしている。

本実施例では、予定の回数だけ基準点を見失った場合
に、見失い処理をおこなったり、自走車１を停止するよ
うにしたが、予定の時間だけ基準点を見失った場合、あ
るいは、予定の距離だけ自走車１が走行する間基準点を
見失った場合に、見失い処理を行なったり、自走車１を
停止するようにしても良い。

また、本実施例では反射器６からの反射光が受光され
ずに基準点を見失ったような場合には、前回および前々
回に受光信号を検出した方位角に基づいて見失った基準
点の方位角を推定し、該推定基準点に従って、自走車１
の位置および進行方位が算出されるように構成されてい
るが、方位角を推定した後、この推定した方位角は次回
の基準点の検出用のみに使用するものとして、この回の
自走車１の位置および進行方位の計算はキャンセルし
て、前回のままの進行方位での走行を継続するように構
成しても良い。

また、本実施例では、自走車１を戻り位置から作業開
始位置まで、無線操縦で誘導するようにしたが、戻り位
置で、自走車１を停止させた状態で、光ビームを走査し
て、基準点の方位角の検出を行い、該方位角に基いて戻
り位置から作業開始位置までの走行コースを演算し、該
コースに沿って自走車１を作業開始位置まで走行させる
こともできる。そして、この場合には、戻り位置から作
業開始位置までの走行中にも基準点識別処理を行うよう
にする。

なお、本実施例は４ヵ所の基準点に基いて自走車１の
位置，進行方位を検出し、操向制御をするシステムに本
発明を適用した例であれば、本発明はこれに限らず、４
ヵ所の基準点のうち、自走車１を包囲する三角形の頂点
に位置している基準点を検出し、該３ヵ所の基準点の位
置情報に基いて自走車１の位置，進行方位を検出し操向
制御を行うように構成されたシステム（特願昭63−2621
91号に記載の装置）にも適用できる。

すなわち、１ヵ所の基準点を見失なった場合には、４
ヵ所の基準点のうち、自走車１を包囲する三角形の頂点
に位置している基準点に限らず、見失った基準点を除く
３ヵ所の基準点に基いて自走車１の位置，進行方位を検
出し操向制御を行うように構成することができる。

（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
のような効果が達成できる。

（１）１ヵ所の基準点を見失った場合には、基準点の推
定によらず、該基準点を除いた３ヵ所の基準点に基いて
自走車の操向制御が継続できるので、基準点の推定に基
く制御と比べて自走車の位置検出精度が向上する。

（２）複数の基準点を頻繁に見失った場合のみに自走車
が停止するようにできるので、無駄な作業中断が発生せ
ず作業効率が向上する。

（３）基準点を一時的に見失った場合には、３ヵ所の基
準点に基く制御によって自走車の走行が継続でき、再び
前記見失った基準点を検出した場合は４ヵ所の基準点に
基く制御に切換えて自走車の走行が行えるので、自走車
が多少ローリングするような悪条件の作業区域でも正確
な自走車の位置検出が行え、自走車の適用範囲が拡大で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、
第３図は操向制御のフローチャート、第４図は基準点識
別処理のフローチャート、第５図は基準点見失い処理の
フローチャート、第６図は方位角決定処理のフローチャ
ート、第７図，第８図は自走車の進行方位と方位角およ
び開き角との関係図、第９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10図は自走車と反射器の配
置状態を示す斜視図、第11図は基準点の方位角説明図で
ある。１……自走車、２……発光器、３……受光器、６……反
射器、７……ロータリエンコーダ、９……カウンタ、10
……開き角演算部、11……識別処理部、13……位置・進
行方位第２演算部、14……操舵部、23……予定角度設定
部、24……識別部,25,32,33……比較部、26……予測方
位角演算部、27……ポールカウンタ、28……見失い処理
部、29……ノイズ記憶部、30……見失い回数カウンタ、
31……複数見失い回数カウンタ、34……位置・進行方位
第１演算部、36……切換手段、37……対角開き角演算部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】自走車から離れた位置に固定された４ヵ所
の基準点からの光信号を受光して、該受光信号および前
記各基準点の位置情報に基づいて自走車の位置を検出す
る自走車の操向位置検出装置において、水平方向で回動自在に前記自走車に搭載され、前記光信
号を受光する受光手段と、該受光手段の受光間隔に基づいて前記基準点の方位角を
検出する手段と、４ヵ所の基準点の、予め設定された位置情報、および該
基準点の前記方位角に基づいて自走車の位置を算出する
第１演算手段と、前記４ヵ所の基準点のうちの任意の３ヵ所の基準点の、
予め設定された位置情報、および該基準点の前記方位角
に基づいて自走車の位置を算出する第２演算手段と、前記４ヵ所の基準点のうちの１ヵ所からの光信号が検出
されなかった場合に、基準点見失い信号を出力する手段
を有する識別処理部と、前記見失い信号に応答して、前記第２演算手段を選択
し、前記見失った基準点を除外した３ヵ所の基準点の位
置情報および方位角に基づいて自走車の位置を算出する
切換手段とを具備したことを特徴とする自走車の操向位
置検出装置。
【請求項２】前記識別処理部が、１ヵ所の基準点からの
光信号が連続して検出されなかった回数、および該回数
のしきい値を比較する比較手段を有していて、該回数が
しきい値を超過した時に前記見失い信号を出力すること
を特徴とする請求項１記載の自走車の操向位置検出装
置。
【請求項３】前記識別処理部が、前記方位角検出手段で
検出された方位角に基いて、次回の走査で検出されるべ
き基準点の方位を予測する手段と、次回の走査において
検出されるべき基準点が前記予測方位に検出されなかっ
た場合に、検出されなかった基準点の方位を推定する手
段とを具備したことを特徴とする請求項１または２記載
の自走車の操向位置検出装置。
【請求項４】前記第１演算手段が、４ヵ所の基準点の方
位角、および該４ヵ所の基準点のうち対角位置に配置さ
れた２ヵ所の基準点間の開き角、ならびに前記４ヵ所の
基準点の位置情報に基いて自走車の位置を算出するよう
に構成されたことを特徴とする請求項1,2または３記載
の自走車の操向位置検出装置。
【請求項５】前記第１演算手段が、４ヵ所の基準点のう
ち、自走車を包囲する三角形の頂点に位置する３ヵ所の
基準点の方位角、および自走車から見た前記各基準点間
の開き角、ならびに前記３ヵ所の基準点の位置情報に基
いて自走車の位置を算出するように構成されたことを特
徴とする請求項1,2または３記載の自走車の操向位置検
出装置。
【請求項６】前記受光手段と共に回転自在に自走車に搭
載された発光手段を具備し、前記光発生手段が、該発光
手段からの照射光をその入射方向に反射する光反射手段
であって、前記基準点に配置されていることを特徴とす
る請求項1,2,3,4または５記載の自走車の操向位置検出
装置。