JP2802502B2

JP2802502B2 - 自走車の操向位置検出装置およびそのための基準点検出装置

Info

Publication number: JP2802502B2
Application number: JP1001867A
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: 1989-01-07
Filing date: 1989-01-07
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: US5014204A; JPH02181806A

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およびそのため
の基準点検出装置に関し、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等の操向位
置検出装置およびそのための基準点検出装置に関する。

（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カ所の基準点に固定され、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）。

該技術では、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カ所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。

ところで、上記システムにおいては、移動体（以下、
自走車という）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、受光手段によって、前記
光反射手段以外の物体からの反射光が受光されてしまう
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。

この問題を解決するための手段として、本発明者等は
次のような技術を提案した。該技術は、基準点に配置さ
れた光反射手段からの反射光を受光し、該反射光の受光
間隔に基づいて光反射手段の方位角を検出する手段を具
備している。そして、該検出手段によって前の走査で検
出された光反射手段の方位角に基いて、次回の走査で検
出されるべき光反射手段の方位を予測する。

次回の走査で前記予測方位に光反射手段が検出されな
かった場合には、検出されるべき光反射手段を見失った
として、見失った光反射手段の方位を推定し、該推定さ
れた方位に基いて自走車の位置および進行方向を算出す
るようにしている（特願昭63−262192号）。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、前記次回の走査で検出されるべき光反
射手段の方位は、予定の幅（許容角度）を有する予測方
位角として設定されている。

前記許容角度は、基準点に対する自走車の距離にかか
わらず同一角度に設定されているので、特に、基準点に
対する自走車の距離が遠い場合には、該基準点を中心と
して、走査方向前後のかなりの部分が前記許容角度で網
羅される範囲になる。

したがって、該許容角度範囲内において、前記反射手
段からの反射光より先に、該反射手段近くに存在する他
の反射物体からの反射光を受光すると、該反射物体から
の反射光を、基準点に配置された反射手段からの反射光
と判断することがあり得る。

また、光反射手段からの反射光が検出されなかった場
合には、過去に検出された該反射手段の方位角に基い
て、検出されなかった光反射手段の方位角を推定してい
るので、該推定処理が連続すると、実際値と推定値との
差がだんだん大きくなっていく場合がある。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、予
定された光反射手段以外の物体からの光信号を、前記予
定された光反射手段と誤認することを少なくするのに好
適な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、自走車を中心として円周方向に光ビームを走査
し、少なくとも３カ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の位置を
検出する自走車の操向位置検出装置のための基準点検出
装置において、前記反射光の受光間隔に基づき、自走車
の進行方向に対する各光反射手段の方位角を検出する手
段と、前記方位角に基いて自走車の位置を算出し、かつ
該自走車の位置に基いて次回の方位角検出時に自走車が
存在すると予測される存在可能範囲を算出する手段と、
次回の方位角検出時に、自走車の位置と前記存在可能範
囲とを比較し、該自走車位置が前記存在可能範囲内にあ
る場合は、検出された方位角が予定された基準点に配置
された光反射手段の方位角であると判断する一方、該自
走車位置が前記存在可能範囲内にない場合は、検出され
た方位角が予定された基準点に配置された光反射手段の
方位角でないと判断する判別手段とを具備した点に第１
の特徴がある。

第１の特徴によれば、検出された自走車の現在位置に
基づいて次回の検出動作時に自走車が存在すると予測さ
れる範囲を算出するとともに、次回の検出動作時におい
て、検出された方位角に基づいて算出された自走車位置
が前記予備範囲内か否かにより、検出した方位角が、予
定された基準点つまり光反射手段の方位角か否かが判別
される。

また、本発明は、前記基準点検出装置を含む自走車の
操向位置検出装置であって、前記判別手段によって、検
出方位角が前記予定された基準点に配置された光反射手
段の方位角であると判断された場合に、該方位角に基い
て自走車の進行方向を算出する手段をさらに具備した点
に第２の特徴がある。

第２の特徴によれば、予定された正しい基準点の方位
角に基づいて自走車の位置および進行方位が算出され
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11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）。

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の回転角度が検出される。

自走車１の作業区域の周囲の３カ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から発射される光ビーム
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、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数が計数さ
れる。そして、該パルスの計数値は受光器３で光信号が
受光される毎に、マイコン部34に転送される。

マイコン部34では、予定の走行コースに対する自走車
１の現在位置の偏差が算出され、該算出結果は操舵部14
に入力される。またマイコン部34からは駆動部18に対し
て自走車１の走行停止信号が出力される。マイコン部34
の詳細な機能構成は第２図に関して後述する。

操舵部14では、前記走行コースに対する自走車１の現
在位置の偏差に基づいて自走車１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で検出された操舵部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。

次に、前記マイコン部34の機能構成について第２図を
参照して説明する。

方位角演算部11では、光信号の検出毎にカウンタ９か
ら入力されるパルス数に基いて、自走車１の進行方向に
対する該光信号の入射方位角が算出される。バッファ11
aには、算出された方位角が一旦格納される。但し、初
回の走査において検出された方位角は直接前回方位角記
憶部35aに入力される。

前回方位角記憶部35aおよび前々回方位角記憶部35bに
は、方位角演算部11で算出された、３カ所の基準点に配
置された各反射器６に関する、前回および前々回検出さ
れた方位角がそれぞれ記憶される。

前記バッファ11aに一旦格納された方位角は、位置比
較部12の比較結果に従って前回方位角記憶部35aに転送
され記憶される。また、前回方位角記憶部35aの値は、
見失い処理部28の処理結果に従って方位角推定部26で算
出される推定方位角によっても更新される。

前回方位角記憶部35aの値が、バッファ11aの値または
方位角推定部26で算出された値で更新されると、これに
伴って、前々回方位角記憶部35bの値は、前回方位角に
記憶されていた値で更新される。そのために、例えば、
該前回および前々回方位角記憶部35a,35bは１組のシフ
トレジスタによって構成できる。

開き角演算部10では、方位角演算部11で算出された光
信号の入射方位角と、前回方位角記憶部35aに記憶され
ている前回検出時の方位角とに基いて、自走車から見た
前記光信号の発信源、および該発信源に隣接していて、
既に方位角が検出されている光反射器６間の開き角が算
出される。該光信号の発信源と、どの光反射器６との開
き角を算出するかはポールカウンタ識別部29で識別され
るポールカウンタ27の値および位置比較部12の比較結果
によって決定される。

ポールカウンタ27のカウント値は、３カ所の基準点
（A,B,Cとする）に配置された反射器６が検出される毎
に、各反射器６に対応するカウント値に更新されるよう
に構成されている。したがって、受光信号を検出した時
にポールカウンタ27のカウント値を見ることによって、
受光信号がどの反射器６からの光信号であるかを検出す
ることができる。

本実施例では、基準点Ａに“1"、基準点Ｂに“2"、基
準点Ｃには“3"のカウント値をそれぞれ対応させてい
て、受光器３は基準点A,B,Cの順に走査するように構成
している。したがって、例えば、受光信号を検出した時
のポールカウンタ27のカウント値が“1"であれば、受光
信号は、該カウント値“1"と対応する基準点Ａの次に検
出されるはずの基準点Ｂに配置された反射器６からの光
の受光信号であることが分かる。

但し、受光器３で反射器６以外の発光源からの光信号
が検出されている場合があるので、該カウント値から
は、とりあえず光信号の発信源を反射器６と仮定し、後
述の処理で、どの反射器６からの光か、または反射器６
以外の発光源かを確定するようにしている。

開き角演算部10で演算された開き角はバッファ10aに
一旦記憶される。自走車位置演算部23では、開き角演算
部10で算出された開き角と、すでに算出されて開き角記
憶部25に記憶されている開き角とに基いて自走車１の現
在位置が算出される。

自走車存在範囲演算部24では、算出された自走車１の
現在位置に基いて、次に受光器３が光信号を受光する時
に自走車１が存在されると予想される位置範囲が後述す
る手法で設定される。

位置比較部12には、次回の受光信号に基いて算出され
る自走車１の位置、および前記自走車存在範囲演算部24
で算出された位置範囲が入力され、次回の光信号受光時
における実際の自走車１位置が、前記位置範囲内である
か否かの判別が行われる。

自走車１の現在位置が前記位置範囲に存在していた場
合は、自走車位置・進行方位演算部13において、方位角
演算部11で演算された方位角、および開き角演算部23で
算出された開き角、ならびに開き角記憶部25に記憶され
ている開き角に基いて、自走車１の位置および進行方位
が算出される。算出された自走車１の位置および進行方
位は走行コース比較部36において、走行コース設定部16
に設定されている走行コースと比較される。該比較結果
は操舵部14に入力されて、操舵量が決定される。

一方、自走車１の現在位置が前記位置範囲に存在して
いな場合は、反射器６を見失ったとして見失い処理部28
で見失い処理がなされる。

見失い処理では、方位角推定部26に指令が出されて、
前回および前々回方位角記憶部35a,35bの値に基いて見
失った反射器６の方位角の推定が行われる。そして、推
定方位角および該推定方位角に基いて算出される開き
角、ならびに開き角記憶部25に記憶されている開き角に
基いて自走車１の位置と進行方位とが算出される。

また、見失い処理部28では、ポールカウンタ識別部29
で識別されたポールカウンタ27のカウント値から、どの
反射器６を見失ったかの判断を行い、１つの反射器６を
見失った場合は、見失い回数カウンタ30がインクリメン
トされ、２つの反射器６を続けて見失った場合は、複数
見失い回数カウンタ31がインクリメントされる。

第１回数比較部32で、前記見失い回数カウンタ30の値
と、しきい値T1とが比較され、カウンタの値がしきい値
T1を超過していれば駆動部18に自走車停止信号が出力さ
れる。

同様に、第２回数比較部33で、前記複数見失い回数カ
ウンタ31の値と、しきい値T2とが比較され、カウンタの
値がしきい値T2を超過していれば駆動部18に自走車停止
信号が出力される。

受光器３の検出信号が、反射器６以外からの光信号で
ある場合は、ノイズと判断され、ノイズ記憶部37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。

基準点を１カ所見失うよりも、２カ所見失う方が、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としてはT1より少ない回数が設定さ
れる。すなわち、基準点を２カ所見失った場合は、検出
誤差が大きくならないうちに早めに自走車１を停止させ
るようにしている。

なお、位置比較部12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、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、位置比較部12によって、予
定の反射器６が正常に検出されたと判断された場合と、
見失い処理が終了した時点とに更新される（第２図の図
示は省略）。

第７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は基準点A,B,Cに配置され
る。３カ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の進行方向は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の方位角
は、θa,θb,θｃでそれぞれ示され、基準点ＡおよびＢ
の開き角と、基準点ＢおよびＣの開き角とは、それぞれ
α，βで示される。

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）および進行方位θｆを算
出する式は、位置・進行方位演算部13に格納され、開き
角αおよびβに基いて自走車１の位置Ｔ（x,y）を算出
する式は、自走車位置演算部23に格納される。

前記演算部13および23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63−149619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、自走車１の操向制御について説明する。第10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10図において、A,B,Cの各点は反射器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。

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の各辺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、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の検出を行うと
共に、自走車１の進行方向に対する各基準点の方位角を
算出し、前記前回方位角記憶部35a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、自走車１の位置Ｔ（Xp,Yp）および
進行方位θｆの演算が行われる。

ステップS8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S9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S10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S11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S12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S11またはS12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に進
む。

ステップS11またはS12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S13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S13からステ
ップS14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、前記位置・進行方位演算部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S15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S16）、走行が停止される（ステッ
プS17）。

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。

まず、本実施例における基準点識別処理の概要を説明
する。第８図は基準点識別処理の説明図である。同図で
は、前回の走査において基準点Ｂが正常に検出され、該
基準点Ｂの検出後、次回の走査で正常に基準点Ｂを検出
したか否かを判断する場合の自走車１および基準点の関
係を示す。

同図において、前回基準点Ｂを検出した時の自走車１
の位置の座標はＭ（Xm,Ym）であり、該位置において、
次回、Ｂ点が検出される時の、自走車１の存在可能範囲
Ｈは（Xm±Δx,Ym±Δｙ）、すなわち、前回位置Ｍから
ｘ方向およびＹ方向に、それぞれ±Δx,±Δｙの偏差を
有する範囲に設定してある。該偏差は、自走車１の進行
方向によって＋，−のいずれか一方のみを設定するよう
にしてもよい。

次回の走査で、自走車１の進行方向に対する検出方位
角θｘに基づいて求められる開き角αｘ、つまり、（θ
ｘ−基準点Ａの既知の方位角θan）、および既知の開き
角βから算出される自走車１の位置が、前記存在可能範
囲内にある場合は、基準点Ｂを正常に検出できたと判断
する。

一方、次回の走査で基準点Ｂを検出する以前に、他の
発光源Ｕからの光を検出した場合は、検出方位角θｘは
前記基準点を正常に検出した場合のθｘより小さい値と
なり、該方位角θｘに基づいて算出される開き角αｘも
小さい値となるため、該開き角αｘと、開き角βとに基
づいて算出される自走車１の位置は前記存在可能範囲か
ら逸脱した位置Tiになる。その結果、検出された光が基
準点以外の発光源からの光であると判断できる。

また、基準点Ｂを見失った場合は、算出される自走車
１の位置が、前記存在可能範囲からさらに大きく外れる
ようになり、この場合は、基準点見失い処理を行う。つ
まり、前回および前々回に検出された方位角に基づいて
現在の方位角を推定し、該推定方位角に基いて、自走車
１の位置を算出するようにする。

なお、以下の説明において、前回の走査ですでに確定
している基準点A,B,Cの方位角はそれぞれθan,θbn,θc
nで表し、該方位角θan,θbn,θcnに基いて算出された
決定開き角は、α，βで表す。また、最新の検出方位角
θｘおよび前回検出時の方位角θan,θbn,θcnによって
仮に決定される開き角はαx,βｘで表す。

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の走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、ポールカウンタ27の値が“1"か否
か、すなわち、該最近の受光信号を検出する直前に検出
された基準点が、カウント値“1"に対応するＡか否かの
判断がなされる。該判断が肯定の場合は、とりあえず前
記反射物体が基準点Ａの次に検出されるはずの基準点Ｂ
に配置された反射器６であるとの仮定の下にステップS6
3に進む。

ステップS63では、前記検出方位角θｘと基準点Ａの
既知の方位角θanとの差から仮の開き角αｘを算出す
る。

ステップS64では、該仮の開き角αｘおよび既知の開
き角βに基づいて、自走車位置演算部23において自走車
１の位置を算出する。

ステップS65では、算出された自走車１の位置が、前
回の走査で基準点Ｂが検出された時に開き角α，βに基
いて算出された位置から得られた存在可能範囲内か否か
の判断がなされる。

自走車１が存在可能範囲内にあれば、前記ステップS6
2において、ポールカウンタ27の値から仮定した、「検
出反射物体が基準点Ｂに配置された反射器６である」と
の判断は正しかったとして、ステップS66に進んで、基
準点Ｂの方位角θｂの決定処理を行う。方位角θｂは、
前回方位角θbnおよび前々回方位角θbn−１を含む。

ステップS67では、以上の処理で検出基準点がＢであ
ると確定されたので、ポールカウンタ27のカウント値を
基準点Ｂに対応する“2"に更新する。

一方、ステップS62で、ポールカウンタ27のカウント
値が“1"でないと判断された場合は、ステップS68に進
んでポールカウンタ27のカウント値が“2"か否か、すな
わち、直前の受光信号が基準点Ｂの反射器６からの光の
検出信号か否かの判断がなされる。

ステップS68の判断が肯定ならば、前記反射物体が基
準点Ｃに配置された反射器６であると仮定の下にステッ
プS69に進む。

ステップS69では、検出方位角θｘと既知の方位角θb
nの差から、仮の開き角βｘが算出される。

ステップS70では、該仮の開き角βｘおよび既知の開
き角αに基づいて、自走車位置算出部23において、自走
車１の位置を算出する。

ステップS71では、算出された自走車１の位置が、前
回の走査で基準点Ｃが検出された時に開き角α，βに基
いて算出された位置を中心とする存在可能範囲内か否か
の判断がなされる。

自走車１が存在可能範囲内にあれば、前記ステップS6
8において、ポールカウンタ27の値から仮定した、「検
出反射物体が基準点Ｃに配置された反射器６である」と
の判断は正しかったとして、ステップS72に進んで、基
準点Ｃの方位角θｃの決定処理を行う。

ステップS73では、以上の処理で検出基準点がＣであ
ると確定されたので、ボールカウンタ27のカウント値を
基準点Ｃに対応する“3"に更新する。

ステップS62およびステップS68の判断がいずれも否定
の場合は、反射物体は基準点Ａに配置された反射器６で
あると仮定して、ステップS74に移行する。

以下のステップS74〜S78の処理は、上記ステップS63
〜S67、またはS69〜S73と同様であるので説明は省略す
る。

前記ステップS65において、自走車１が存在可能範囲
内に位置していないと判断された場合は、検出方位角θ
ｘが基準点Ｃに配置された反射器６の方位角であると仮
定し、第４図（その２）のステップS79において、検出
方位角θｘと基準点Ｂの既知の方位角θbnとの差から基
準点ＢおよびＣ間の仮の開き角βｘを算出する。

ステップS80では、既知の開き角αおよび仮の開き角
βｘにより自走車１の位置を演算する。

ステップS81では、ステップS80で算出された自走車１
の位置が、前回の走査で基準点Ｃが検出された時に開き
角α，βに基いて算出された位置を中心とする存在可能
範囲内か否かの診断がなされる。

自走車１が存在可能範囲内にあれば、検出方位角θｘ
は基準点Ｃに配置された反射器６の方位角であり、その
前に検出されるべき基準点Ｂを見失ったと判断され、ス
テップS82に移行して基準点Ｂ見失い処理が行われる。

基準点Ｂの見失い処理が終わるとステップS83に進
む。

ステップS83では、基準点Ｂの見失い回数ＩLostB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Ｂ
の見失い回数ＩLostBがしきい値T1を超過していれば、
第４図（その５）に示した処理に移行し、クラッチ20を
切り（ステップS136）、エンジン19を停止させ（ステッ
プS137）、フェールランプを点滅させる（ステップS13
8）。

前記ステップS83の判断において、基準点Ｂの見失い
回数ＩLostBがしきい値T1を超過していない場合は、ス
テップS84に進み、基準点Ｃの方位角θｃの決定処理を
行う。ステップS85では、ポールカウンタ27の値を基準
点Ｃに対応する値“3"に更新する。

また、前記ステップS81の判断が否定であれば、今度
は、検出方位角θｘは基準点Ａに配置された反射器６の
方位角であると仮定の下に、ステップS86において、基
準点Ｂの既知の方位角θbnと検出方位角θｘとの差から
仮の開き角αｘを算出し、ステップS87で、該仮の開き
角αｘと既知の開き角βとから自走車１の位置を演算す
る。

ステップS88では、ステップS87で算出された自走車１
の位置が、前回の走査で基準点Ａが検出された時に開き
角α，βに基いて算出された位置を中心とする存在可能
範囲内か否かの判断がなされる。

算出された自走車１の位置が存在可能範囲にない場合
は、受信信号が基準点A,B,Cのいずれの反射器６からの
反射光でもないと判断され、第４図（その６）のステッ
プS139に移行し、ノイズ警告灯が一時点灯され、ステッ
プS140ではノイズを検出した時の自走車の座標、および
自走車１から見たノイズ発生源の方位角が読み込まれ、
その値が記憶部37に記憶される。

また、算出された自走車１の位置が存在可能範囲にあ
る場合は、ステップS89において前回反射光を受光した
時から受光器３が１回転したか否かの判断が行われ、ま
だ１回転していなければステップS139に移行し、すでに
１回転していれば、基準点B,Cを連続して見失ったと判
断され、ステップS90で基準点Ｂの見失い処理が行われ
る。

基準点Ｂの見失い処理が終わると、ステップS91に進
み、基準点Ｂの見失い回数ＩLostB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Ｂの見失い回数Ｉ
LostBがしきい値T1を超過していれば、ステップS136に
進んで自走車１を停止させる。

前記ステップS91の判断において、基準点Ｂの見失い
回数ＩLostBがしきい値T1を超過していない場合は、ス
テップS92に進み、基準点Ｃ見失い処理が行われる。

ステップS93では、基準点Ｃの見失い回数ＩLostC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ＩLostCがしきい値T1を超過していれば、
ステップS136に進んで自走車１を停止させる。

前記ステップS93の判断において、基準点Ｃの見失い
回数ＩLostCがしきい値T1を超過していない場合は、ス
テップS94に進み、複数見失い回数カウンタ31の、基準
点B,Cを続けて見失った回数ＩLostBCに“1"を加算す
る。

ステップS95では、基準点B,Cを続けて見失った回数Ｉ
LostBCがしきい値T2を超過した否かの判断が行われる。

基準点B,Cを続けて見失った回数ＩLostBCがしきい値T
2を超過していれば、ステップS136に進んで自走車１を
停止させる。

前記ステップS95において、基準点B,Cを続けて見失っ
た回数ＩLostBCがしきい値T2を超過していないと判断さ
れると、ステップS96に進み、基準点Ａの方位角θａの
決定処理を行う。ステップS97では、ポールカウンタ27
の値を基準点Ａに対応する値“1"に更新する。

また、前記ステップS71において、自走車１が存在可
能範囲内に位置していないと判断された場合は、第４図
（その３）のステップS98に移行し、ステップS75におい
て自走車１が存在可能範囲内に位置していないと判断さ
れた場合は、第４図（その４）のステップS117に移行す
る。

第４図（その３），（その４）に示された各ステップ
の処理は、第４図（その２）に示された各ステップの処
理と同様であるので説明は省略する。

次に、自走車１から見た基準点の方位角θａ〜θｃの
決定処理、および基準点見失い処理部28における基準点
見失い処理動作について、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（ａ）は基準点Ａの方位角θａの決定処理フロ
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見失い回数ＩLostA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ＩLostABおよび基準点C,A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ＩLostCAとに“0"をセットする。

ステップS151では、前々回方位角記憶部35bに記憶さ
れる値θan−１にθanを読込み、前回方位角記憶部35a
に記憶される値θanに検出方位角θｘを読込んでデータ
を更新する。

第５図（ｂ），（ｃ）はそれぞれ基準点Ｂの方位角θ
ｂおよび基準点Ｃの方位角θｃを決定するためのフロー
チャートである。該フローチャートの内容は基準点Ａの
方位角θａの方位角決定処理と同様であるので説明は省
略する。

第６図（ｃ）は基準点Ｃ見失い処理のフローチャート
である。

同図において、ステップS160では、基準点Ｃの見失い
回数ＩLostCに“1"を加算する。

ステップS161では、自走車１が前回検出した基準点Ｃ
の方位角θcnと、前々回検出した基準点Ｃの方位角θcn
−１との差を方位角変化量Δθとして読込み、前々回検
出方位角θcn−１を前回検出方位角θcnで更新し、さら
に、前回方位角θcnをθcn＋Δθで更新する。

なお、前記方位角の差Δθは、｛θcn−（θcn−
１）｝を算出した結果に限らず、実験に基いてあらかじ
め設定された固定の値をΔθとして使用しても良い。

このように、該見失い処理によって、基準点が検出さ
れなかった場合に、該検出され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された値で
更新し、該更新データに基いて自走車１の位置および進
行方位を算出する。

第６図（ａ），（ｂ）はそれぞれ基準点ＡおよびＢの
見失い処理のフローチャートである。該フローチャート
で示された処理は基準点Ｃ見失い処理と同様に行われ
る。

なお、本実施例では、次回の走査において同一基準点
が検出された時に自走車１が存在すると予測される範囲
を、前回の自走車１の位置を中心にして固定値±Δx,±
Δｙの範囲で設定したが、存在可能範囲は、次のように
決定することもできる。

第９図は自走車１の存在可能範囲を決定するための、
もう１つの方法の説明図である。

同図において、存在可能範囲予測時の自走車１の位置
をＭ（Xm,Ym）、予測位置をＺ（Xz,Yz）、自走車１の操
舵角をθ、位置ＭからＺまでの走行距離をｌとした場
合、予測位置Ｚの座標は次式で求められる。

なお、次式において、受光器３が１回転する間に自走
車１が走行する距離がｌであり、該距離ｌは自走車１が
定速走行の場合は予め決定できるし、定速走行でない場
合は、予測時直前における受光器３の１回転あたりの走
行距離を、車輪の回転量から検出して決定できる。

Xz＝Xm＋l sinθ Yz＝Ym＋l cosθ そして、最新光信号を受光した時に算出される自走車
１の位置Ｔ（x,y）が次式で表される範囲ｈ内にあれ
ば、反射器６からの正常な光を受光したと判断する。

（Xz−δｘ）＜ｘ＜（Xz＋δｘ）（Yz−δｙ）＜ｙ＜（Yz＋δｙ）予測位置Ｚに対する許容範囲δx,δｙは、実験によっ
て予め設定する固定値か、前記車輪の回転量から求めら
れた距離ｌに応じて決定する値とすることができる。

以上の説明のように、本実施例では、受光器３で検出
された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の判断を行い、予定された反射器
６からの正常な反射光であると判断された場合に、受光
信号に基いて自走車１を操向制御するための位置および
進行方位が算出される。

そして、前記正常な反射光であるか否かの判断を、反
射光を受光する毎に算出される自走車１の位置が予測さ
れた位置にあるか否かの判断によって行っており、基準
点の見失いおよび基準点以外からのノイズを容易に識別
できる。

なお、本実施例では、自走車１の存在可能範囲を、次
回の走査で同一基準点が検出される時に自走車１が位置
している範囲に設定した。

しかし、本発明はこれに限定されず、ある基準点を検
出した時に、その次に検出される予定の隣接基準点が検
出されるべき時に、自走車１が存在すると予測される範
囲を存在可能範囲として設定してもよい。そして、受光
信号検出する毎に、該存在可能範囲内に自走車１が位置
しているか否かで、検出基準点が正常な予定の基準点で
あるか否かの判断をすればよい。

本実施例では、予定の回数だけ基準点を見失った場合
に、見失い処理を行ったり、自走車１を停止するように
したが、予定の時間中継続して基準点を見失った場合、
あるいは予定の走行距離だけ自走車１が走行する間中基
準点を見失った場合に、見失い処理を行ったり、自走車
１を停止するようにしてもよい。

また、基準点を見失った場合には、基準点の方位角を
推定し、該推定値に基いて自走車１の位置および進行方
位を算出しているが、方位角を推定するだけで、その回
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、前回のままの進行方位で走行を継続をするようにし
てもよい。

さらにまた、本実施例では、自走車１を作業開始位置
まで無線操縦で誘導するようにしたが、自走車１を戻り
位置で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てもよい。この場
合には、作業開始位置までの走行中にも基準点識別処理
を行う。

本実施例では、基準点を３カ所に配置した場合を例に
とって説明したが、基準点が４カ所の場合にも本実施例
と同様の手段により実施できる。

（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）自走車の存在可能位置の範囲は、受光手段が１回
転する間に自走車が移動すると推定される狭い範囲に設
定できるので、基準点の、走査方向前後に位置する他の
反射物体または発光物体を予定の反射手段と誤認するこ
とが少なくなる。その結果、作業に先立ち、作業区域お
よび作業区域周囲の反射物体や発光物体を排除するなど
の手間を軽減できる。

（２）基準点を一時的に見失っても自走車の走行を継続
できるので、自走車が多少ローリングするような悪条件
の作業区域でも作業が行え、自走車の適用範囲が拡大で
きる。

（３）基準点を一時的に見失っても、自走車の走行を継
続できる。

（４）基準点の見失い回数が増した場合も、見失った基
準点の推定誤差の蓄積が少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図，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図は方位角決定処
理のフローチャート、第６図は基準点見失い処理のフロ
ーチャート、第７図は自走車と反射器との位置関係を示
す図、第８図は基準点識別処理の説明図、第９図は自走
車１の存在可能範囲を決定するための方法の説明図、第
10図は自走車の操行コースと反射器との位置関係を示す
図、第11図は自走車と反射器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……反
射器、９……カウンタ、10……開き角演算部、11……方
位角演算部、12……位置比較部、13……位置・進行方位
演算部、23……自走車位置演算部、24……自走車存在範
囲演算部、26……方位角推定部、27……ポールカウン
タ、28……見失い処理部、35a……前回方位角記憶部、3
5b……前々回方位角記憶部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】自走車から発生された光ビームを、該自走
車を中心として円周方向に走査し、少なくとも３カ所の
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の位置を検出する自走車の操向位
置検出装置のための基準点検出装置において、前記光反射手段からの反射光の受光間隔に基づき、自走
車の進行方向に対する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、自走
車の位置を算出する手段と、前記位置算出手段で算出された自走車の位置に基いて、
次回の方位角検出時に自走車が存在すると予測される存
在可能範囲を算出する手段と、次回の方位角検出時に、該検出方位角に基いて算出され
た自走車の位置と前記存在可能範囲とを比較し、次回の
方位角検出時に算出された自走車位置が前記範囲内にあ
る場合は、検出された方位角が予定された基準点に配置
された光反射手段の方位角であると判断し、次回の方位
角検出時に算出された自走車位置が前記範囲内にない場
合は、検出された方位角が予定された基準点に配置され
た光反射手段の方位角でないと判断する判別手段とを具
備したことを特徴とする自走車の操向位置検出装置のた
めの基準点検出装置。
【請求項２】自走車から発生された光ビームを、該自走
車を中心として円周方向に走査し、少なくとも３カ所の
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、前記光反射手段からの反射光の受光間隔に基づき、自走
車の進行方向に対する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、自走
車の位置を算出する手段と、前記位置算出手段で算出された自走車の位置に基いて、
次回の方位角検出時に自走車が存在すると予測される存
在可能範囲を算出する手段と、次回の方位角検出時に、該検出方位角に基いて算出され
た自走車の位置と前記存在可能範囲とを比較し、次回の
方位角検出時に算出された自走車位置が前記範囲内にあ
る場合は、検出された方位角が予定された基準点に配置
された光反射手段の方位角であると判断し、次回の方位
角検出時に算出された自走車位置が前記範囲内にない場
合は、検出された方位角が予定された基準点に配置され
た光反射手段の方位角でないと判断する判別手段と、該判別手段によって、検出方位角が前記予定された基準
点に配置された光反射手段の方位角であると判断された
場合に、該方位角に基いて自走車の進行方位を算出する
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３】前記判別手段によって、検出方位角が前記
予定された基準点に配置された光反射手段の方位角でな
いと判断された場合に、予定された基準点に配置された
光反射手段の方位角を推定し、該推定方位角に基いて自
走車の位置を算出する手段を具備したことを特徴とする
請求項２記載の自走車の操向位置検出装置。
【請求項４】前記判別手段によって、検出方位角が前記
予定された基準点に配置された光反射手段の方位角でな
いと判断された場合に、該検出方位角が予定された光反
射手段に続いて順に検出されるべき他の基準点に配置さ
れた光反射手段の方位角であると判断し、該方位角に基
いて算出された自走車の位置が、それぞれの光反射手段
が前回検出された時に予測された自走車の存在可能範囲
内にあるか否かを判断する判別手段と、最終的に自走車が前記存在可能範囲内にあると判断され
た場合の光反射手段の方位角に基いて自走車の位置を算
出する手段とを具備したことを特徴とする請求項２記載
の自走車の操向位置検出装置。
【請求項５】前記次回の方位角検出時が、先に検出され
た基準点に隣接していて、該基準点に引続いて検出され
るべき次の基準点に配置された光反射手段の方位角検出
時であることを特徴とする請求項１または２記載の自走
車の操向位置検出装置およびそのための基準点検出装
置。
【請求項６】前記自走車の存在可能範囲が、前回の方位
角検出時の自走車の位置を中心とする予定距離の範囲で
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
操向位置検出装置およびそのための基準点検出装置。
【請求項７】前記自走車の存在可能範囲が、前回の方位
角検出時の自走車の位置および自走車の車輪操舵角、な
らびに自走車を中心にして予定の間に自走車が走行する
と推定される距離に基いて算出された位置を中心とする
予定の範囲であることを特徴とする請求項１または２記
載の自走車の操向位置検出装置およびそのための基準点
検出装置。