JPH0833767B2

JPH0833767B2 - 自走車の操向制御装置

Info

Publication number: JPH0833767B2
Application number: JP2104449A
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: 1990-04-20
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH043209A; US5251133A

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、移動体かた見た前記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、光ビームを上下方向に揺動させながら自
走車を中心として円周方向に走査することによって、自
走車が傾斜した場合においても予定の光反射手段に確実
に光ビームを照射できるようにした装置がある（一例と
して特公昭63-41489号公報に記載の装置）。

また、上下方向に揺動自在な複数個の光ビーム走査装
置によって、光ビームを各光反射手段に対応する異なる
方向に向けて同時に走査させることにより、光反射手段
の見失いを少なくするようにしたビーム光走査装置があ
る（特開昭60-242313号公報）。

しかしながら、前者の装置では、上下方向の揺動速度
に対して円周方向の走査速度が速いと、円周走査方向で
の光ビームのピッチが粗くなる。すなわち、該装置にお
ける光ビームの軌跡は、円周方向の走査と上下方向の走
査とが合成されて得られる周期性の波状軌跡であり、揺
動速度に対する円周方向の走査速度が速いと該波状軌跡
の波長が長くなり、このピッチのすきまに光反射手段が
位置した場合は予定の光反射手段に光ビームを照射でき
ないことになる。光ビームの上下方向揺動密度を高める
ためには、円周方向走査速度を低下させればよいが、そ
の低下分だけ１回転の走査時間あたりの自走車の移動量
が多くなって自走車位置検出精度が低下するという問題
がある。

一方、後者の装置においては、円周方向走査速度に関
する問題については幾分か改善されるものの複数の光ビ
ーム走査手段を備える必要があり、そのための信号の処
理は複雑になるし、システムも高価なものになるという
問題がある。

このように、予定の光反射手段または測定対象の見失
いを未然に防止するということが極めて困難であるとい
う実状から、基準点の見失いが発生した場合には見失っ
たことをしっかりと認識した上でこれにいかに対処する
かということが必要な場合が多く、そのために、本出願
人は予定の光反射手段または測定対象を検出できたか見
失ったかの判別を行う基準点識別処理方法をいくつか提
案している。

該基準点識別処理の一例として次のような方法があ
る。すなわち、現時点までに検出された光反射手段の方
位角に基づいて、次回の走査で同じ光反射手段が検出さ
れるはずの方位角を予測し、該予測方位角で受光信号が
あった場合、その受光信号の検出方位角を予定の光反射
手段が存在する方位角であると決定し、該方位角を自走
車の操向制御に使用する。一方、前記予測方位角で受光
信号が検出されなかった場合は、該予測方位角を見失っ
た光反射手段の方位角であると推定し、該推定方位角を
操向制御に使用するものである。

（発明が解決しようとする課題）上記の基準点識別処理では、光ビームの回動走査よっ
て、配置されている光反射手段を回動方向に順番に識別
していくようにしている。そのためには、自走車の走行
に先立って、予定されたすべての光反射手段の方位角を
認識しておく必要がある。

ところで、光ビームを上下に揺動して走査させながら
円周方向に走査する上記の装置では、自走車の走行に先
立って光ビーム走査により各光反射手段の方位角を認識
させておこうとしても、光反射手段が前記光ビームの波
状走査軌跡の間に位置した時には光ビームを該光反射手
段に照射できなくなり、受光順番が実際の光反射手段の
設置順番と異なり、ランダムになってしまうので各々の
光反射手段と方位角とを対応させることができない。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、光
ビームを上下方向に揺動させながら円周方向に走査を行
う場合に、走行に先立って全ての光反射手段の方位角の
認識が容易に行えるように構成した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、自走車に設けられ、光ビーム発生手段で発生され
た光ビームを上下方向に揺動させながら円周方向に走査
する光ビーム走査手段および受光手段と、自走車の走行
に先立って行われる前記光ビームの走査によって前記受
光手段で検出される入射光の方位角を検出し、該方位角
および該方位角での入射光の検出回数を記憶する手段
と、該記憶手段に記憶された方位角での入射光の検出回
数が予定回数に達したことを検出する手段と、略同方位
から予定回数以上の入射光を検出した場合、該入射光が
検出れた方位を自走車から見た予定の光反射手段の方位
角として認識する手段とを具備した点に第１の特徴があ
る。

また、本発明は、第１の構成に加えて、検出された予
定の光反射手段の方位角の数が、設置されている光反射
手段の数と同数である時、この方位角を実際の各光反射
手段の方位角であると認識する手段を具備した点に第２
の特徴がある。

上記構成を有する本発明では、設置された光反射手段
の数に相当する数の方位から予定回数以上の入射光が検
出された場合に、予定の光反射手段からの反射光をすべ
て検出したと判断する。すなわち、上下に揺動しながら
光ビームを走査した場合、自走車の走行区域周辺に予定
の光反射手段と同等の反射物体がない限り、予定の光反
射手段からの反射光が検出される頻度の方が、他の反射
物体からの反射光を検出する頻度よりも高い。したがっ
て、他の反射物体からの反射光がまれに検出されても、
先に予定回数以上の入射光が検出された方位が実際に光
反射手段が設置されている方位であると判定できる。

（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には光学スキャナ２が搭載されている。該
光学スキャナ２は固定部2aと回転部2bとからなり、回転
部2bはベルトによってモータ５と連結されていて、該モ
ータ５に駆動されて例えば反時計方向に回転する。この
回転部2bの回転に従って該光学スキャナ２の発光器で発
生された光ビーム2Eは矢印29の方向に走査される。さら
に、回転部2bは、発生した光ビームを上下方向に走査さ
せる揺動機構を内蔵する。

作業区域の周囲には複数の基準点が設定され、そこに
は、入射した光をその入射方向に反射する反射面を具備
するコーナキューブプリズム等周知の光反射手段からな
る反射器6a〜6dが設置される。光学スキャナ２から矢印
29の方向に走査された光ビーム2Eはこれらの反射器6a〜
6dで順番に反射され、反射光2Rは光学スキャナ２の受光
器によって順番に受光される。前記発光器は発光ダイオ
ードからなり、受光器はフォトダイオードからなる。

回転部2bにはスリット板7aが設けられ、回転部2bと共
に回転する。該スリット板7aのスリットを検出する毎に
パルス信号を出力する角度センサを設けることにより、
該パルスの計数値に基づいて回転部2bの回転角度を検出
できる。

なお、光ビームを上下に走査するための揺動機構とし
ては特願平2-33444号に記載されている機構、および他
の周知の揺動機構を使用することができる。

説明のため、該光学スキャナ２は露出した状態が図示
されているが、防塵・防滴などのためのカバーを具備す
ることはもちろんである。

上記の構成により、光学スキャナ２の発光器で発生さ
れた光ビーム2Eは、前記走査方向29に走査され、反射器
6a,6b,6c,6dで反射された反射光の順番に光学スキャナ
２の受光器で検出され、該検出信号に基づいて反射器6a
〜6d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。

受光器で検出された受光信号に基づき、上記構成の自
走車を走行させる前に反射器6a〜6dを認識する方法の概
要を説明する。第７図は該認識方法の説明図である。

同図において、横軸は前記回動部2bの回転角度すなわ
ち方位角、縦軸は受光信号の検出回数である。同図か
ら、自走車の停止中において、所定回数の光ビームの走
査によって７つの方位角θ１〜θ７での光が検出された
こと、および該７つの方位角θ１〜θ７でのそれぞれの
受光信号の検出回数がわかる。同図に示した例では、方
位角θ１、θ３、θ５、θ７での受光信号の検出回数は
しきい値として設定した回数つまり５回以上となってお
り、他の方位角θ２、θ４、θ６での受光信号の検出回
数が３回以下であることからみて、方位角θ１、θ３、
θ５、θ７での受光信号の検出回数は群を抜いて多い。
本実施例では反射器が４カ所に設けられているので、該
方位角θ１、θ３、θ５、θ７を、予定の反射器が存在
する方位角であると判定する。

このように本実施例では、反射器の設置個数に等しい
だけの数の方位角において受光信号が予定回数以上検出
された場合、該方位角を予定の反射器が存在する方位角
であること判定する。

次に、前記受光器3bで検出された光が予定の反射器か
らの光であるか否かを自走車１の走行中に判定する基準
点識別処理について説明する。

第８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〜Ｄには前記反射器6a
〜6d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、受光器の
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。方位角の予測方法の例は第４図に関して
後述する。予測された方位角（予測方位角）は角度θ_pa
〜θ_pdで示す。各予測方位角θ_pa〜θ_pd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認識別
方位pa〜pdが設けられる。この基準点識別方位pa〜pd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pd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θ_pa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、該予測方位角または該予測方位角
に予定の角度を加算した角度を次回の予測方位角として
記憶する。

次に、自走車１の位置および進行方向を検出するため
の演算手順を説明する。第９図および第10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９図および第10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。

同図から理解されるように、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ATB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
基準点Ｂを原点とし、外接円ＱおよびＰの他方の交点Ｔ
を算出すれば自走車１の位置が確定できる。

自走車１の位置を確定する算出式は、特開平1-287415
号および特開平1-316808号に示されているので省略す
る。

自走車１の進行方向は次の式を用いて算出される。第
10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、該進行方向を基準とした基準点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、後述の位置・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
報に基づく自走車１の操向制御について説明する。第６
図は自走車１の走行コースと基準点との位置関係を示す
図であり、基準点Ｂを原点とし、基準点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。自走車
１の位置Ｔは座標（Xp,Yp）で示す。

自走車１は作業開始位置Ｓから走行を開始し、直進行
程および１つの直進行程から次の直進行程へ移行するた
めの旋回行程を順に走行して芝刈り等、予定の作業を行
う。

行き方向（図面上で上方向）での旋回開始点および戻
り方向（図面上で下方向）での旋回開始点はｙ座標Yeお
よびYstで示した。すなわち、自走車１の直進中、該自
走車１のｙ座標がYeまたはYstになった時点で旋回を開
始する。

旋回終了点のｙ座標も旋回開始点のｙ座標と同一であ
るが、旋回中は自走車１の座標の算出が正確に行えない
ため、旋回終了点に自走車１が到達したか否かの判断
は、自走車１のｙ座標によって行わず、自走車１から見
た基準点の方位角データによって行う。

旋回行程での操向制御および旋回終了判断の制御の例
は特開平1-316808号および特願平2-19293号に記載され
ている。

なお、第６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の周囲に基準点A,B,C,D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。

次に、第１図に示したブロック図を参照し、自走車の
走行に先立って行われる基準点の認識処理および上記の
操向制御を行うため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。

同図において、まず、自走車１の走行に先立って行わ
れる基準点の認識処理のための機能を説明する。

自走車１が停止している場合、切換部30は方位角第１
記憶部31側に切換えられ、走行中は第２方位角記憶部12
側に切換えられる。

発光器3aから射出された光ビーム2Eは、前記回転部2b
の回動方向に走査され、反射器６（6a〜6d）によって反
射される。該反射器6a〜6dの反射光2Rは受光器3bで受光
される。

カウンタ９では、前記回転部2bのスリット板7aの回転
に伴って角度センサ7b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3bにおいて光を検出する
毎に方位検出部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〜6dの方位角が
算出される。

方位角第１記憶部31では、自走車１を停止させた状態
で検出した受光信号の方位角および該方位角での受光信
号検出回数が記憶される。すなわち、自走車１が停止し
ている場合、切換部30は方位角第１記憶部31側に切換え
られ、方位角検出部11で検出された方位角は方位角第１
記憶部31に転送されて記憶される。方位角第１記憶部31
の記憶フォーマットの例を第12図に示す。同図に示した
ように該方位角第１記憶部31には受光信号の方位角θｍ
毎の受光回数がヒストグラムとして形成される。すなわ
ち、受光信号検出順に方位角θ1,θ2,……，θｉが記憶
される。

方位角検出部11で算出された方位角がすでに方位角第
１記憶部31に記憶されている方位角θｍとほぼ同一であ
った場合は、その方位角θｍでの受光回数が更新され
る。

受光回数判別部32では、前記方位角第１記憶部31に方
位角毎に記憶されている受光回数が予定の受光回数（し
きい値）と比較される。比較の結果、前記しきい値を超
えて受光信号が検出されている方位角の数が検出され
る。該方位角の数が予じめ設置された反射器の数と一致
したならば、方位角第１記憶部31に記憶されている方位
角のうち、しきい値を超えて受光信号が検出された方位
角を予定の反射器の方位角と決定する。決定された方位
角は、操向制御時に次回の走査で反射器が検出されるべ
き方位角（＝予測方位角）を予測する方位角予測演算部
27および開き角演算部10に供給される。

前記しきい値を高低２段階設定し、該高低２段階のし
きい値（＝高い方のしきい値）を超過して受光信号を検
出した方位角の数が予じめ設置された反射器の数と一致
し、しかもそれらの方位角以外では低いしきい値以上の
受光信号を検出していない場合に、前記高低２段階のし
きい値を超過して受光信号を検出した方位角を予じめ設
置された反射器の方位角であると判定するようにすれ
ば、予定の反射器と他の反射物体とをより明確に区別で
きる。高いしきい値を超過した方位角の数と設置されて
いる光反射器の数とが一致している状態において、低い
しきい値を超過した方位角の数が前記光反射器の数より
も多くなった場合は、反射器を認識不能として処理す
る。

次に、上記の機能によって認識された反射器の位置お
よび進行方向に基づく操向制御のための機能を説明す
る。

第１図において、自走車１の走行中は、方位角検出部
11で検出された方位角は方位角第２記憶部12に転送され
て記憶され、該方位角第２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〜pd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では角
度センサ7b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角度θｈを加えた角度に相当する予
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、方位角予測演算部27では、
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が求められる。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
回の方位角に加算して求めるようにしてもよい。走行開
始後の最初の予測方位角の演算には前記走行に先立って
認識された反射器の方位角が使用される。

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〜6d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の位置
（Xp,Yp）および進行方向θｆとが比較される。

この比較結果、つまり予定の走行コースとのｘ方向偏
位量Δｘおよびずれ角度Δθｆは操舵部14に入力され
る。操舵部14は比較部25から供給される偏位量Δｘおお
びずれ角度Δθｆに基づいて自走車の前輪17に連結させ
た操舵モータ28を駆動する。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、基準点の識別精度を向上させるためには次の
機能を付加することができる。すなわち、範囲設定部26
に設定された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。

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精度の程
度に応じて任意に選択すればよい。

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
位置近傍まで、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を停止させたままの状態で光
ビームを走査し、基準点の初期認識処理を行う。該初期
認識処理の詳細は第２図に関して後述する。

ステップS4では、自走車１の走行を開始させる。

ステップS5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S6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S7に進む。

ステップS7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θ_pa〜
θ_pd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S7の判断が肯定となるまでステップS5〜S7に
繰返され、該判断が肯定となるステップS8に進み、後述
の基準点識別処理が実行される。

基準点が検出されたならばステップS9に進み、検出さ
れた基準点の方位角に基づいて自走車１の位置Ｔ（Xp,Y
p）および進行方向θｆの演算が行われる。

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、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、一行程が終了（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、次はステップS15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S15からステ
ップS16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S9〜S11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、旋回行程では予め旋回行程の走行用に設定
された角度に基づいて操舵部14で操舵角を決定し、該角
度に操舵角を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〜Ｄ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
回のための操舵角の固定を解除する。

ステップS17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S5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S18）、走行が停止される（ステップS
19）。

なお、本実施例では作業開始位置まで無線操舵によっ
て自走車１を移動するようにしたので、該移動の後で初
期認識処理を行うようにした。自走車１の自己位置を検
出し、その結果に基づいて自動操向によって自走車１を
移動させる場合は、該移動の前に初期認識処理を行うよ
うにする。

次に、前記ステップS3の初期認識処理について説明す
る。第２図は初期認識処理のフローチャートである。

同図において、ステップS30では、前記回動部2aを駆
動して光ビームを上下方向に揺動すると共に、円周方向
に走査させる。

ステップS31では該初期認識処理における受光信号の
総検出個数を計数する総受光数カウンタのカウント値、
同一方位角での受光回数が第１のしきい値を超過した場
合の該方位角の数を計数するカウンタ（予選カウンタと
呼ぶ）のカウント値、および同一方位角での受光回数が
第２のしきい値を超過した場合の該方位角の数を計数す
るカウンタ（本選カウンタと呼ぶ）のカウント値、なら
びにパラメータｉおよびパラメータｊをクリアする。

ステップS32では、受光信号の有無が判別される。受
光信号があった場合は、ステップS33に進み、受光信号
の方位角θを読込む。

ステップS34では、前記総受光数カウンタの値をイン
クリメントする。

ステップS35では、総受光数カウンタの値が予定値に
達したか否かが判別される。本実施例では予定値として
“50"を設定した。すなわち、該ステップS35では受光信
号の検出回数が50回に達したか否かが判別される。

総受光回数が50回に達するまではステップS36に進
む。

ステップS36では前記ステップS33で読込んだ方位角θ
が、前記方位角第１記憶部31に既に記憶されている方位
角θｍ（ｍは１〜ｉ）と同一か否かを判別する。本実施
例では方位角θｍ±３°の方位角θは事実上方位角θｍ
と同一であると判定するようにした。

方位角第１記憶部31に記憶されている方位角がない場
合、および検出した方位角θと同一の方位角が記憶され
ていない場合は、該方位角θでの受光は初回であると判
断してステップS37に進み、該方位角θでの受光回数を
計数するため前記方位角第１記憶部31のカウンタのカウ
ント値ｃ（ｉ＋１）に“1"をセットし、該方位角θでの
受光回数が１回目であることを記憶する。

ステップS38では、方位角第１記憶部31に、方位角θ
（ｉ＋１）として読込んだ前記方位角θを記憶し、パラ
メータｉをインクリメントしてステップS32に戻る。

ステップS36の判別結果が肯定の場合、つまり検出し
た方位角θとほぼ同一方位角から既に受光信号を検出し
ていて、該方位角が方位角第１記憶部31に記憶されてい
る場合にはステップS39に進む。

ステップS39では、該方位角θと同一の方位角θｍの
記憶回数を更新する。

ステップS40では、方位角θｍの記憶回数が第１のし
きい値“3"に達したか否かを判断し、該判断が肯定なら
ばステップS41に移行して予選カウンタのカウント値を
インクリメントする。

一方、方位角θｍの記憶回数が第１のしきい値“3"に
達していない場合、もしくは“3"を超えている場合はス
テップS42に進み、該方位角θｍの記憶回数が第２のし
きい値“5"に達したか否かを判断する。

方位角θｍの記憶回数が第２のしきい値“5"に達して
いた場合はステップ43に進み、本選カウンタのカウント
値をインクリメントする。

次いで、ステップS44では、方位角θｍが第２のしき
い値に達するまで頻繁に検出されたことから、該方位角
θｍを基準点に配置された予定の基準点に配置された反
射器が存在する位置の方位角であると判定して方位角Ｍ
（ｊ）として記憶し、パラメータｊをインクリメントす
る。

ステップS45では、本選カウンタのカウント値が“4"
になったか、つまり基準点の数に達したか否かを判別す
る。本選カウンタのカウント値が基準点の数と一致する
までステップS32〜S45の処理は繰返され、本選カウンタ
のカウント値が基準点の数と一致するとステップS46に
進み、予選カウンタのカウント値が“4"であるか否かを
判別する。

予選カウンタのカウント値が“4"ならば、予選カウン
タおよび本選カウンタのカウント値が一致しており、た
とえ他の方位からの受光信号があったとしても、それら
の方位角での受光回数よりも該４つの方位からの受光回
数が極めて多い、すなわち他の方位からの受光信号は反
射ノイズ等であったと判断できることから、該４つの方
位角を予定の反射器の存在する位置の方位角として決定
できる。したがって、ステップS46の判別結果が肯定の
場合はステップS47に進み、方位角Ｍ（ｊ）つまり方位
角M0〜M3を方位角の小さい順にソートする（並びかえ
る）。

ステップS48では、基準点Ａの方位角を方位角M0、基
準点Ｂの方位角を方位角M1、基準点Ｃの方位角を方位角
M2、基準点Ｄの方位角を方位角M3として決定する。

なお、ステップS35の判断が肯定の場合、およびステ
ップS46の判断が否定の場合はステップS49に移行して基
準点の識別不能信号を出力し、該信号に従って警報を鳴
らすとか、警告表示を行う等の処置を行う。

すなわち、ステップS46の判断が否定であるのは、第
１のしきい値“3"を超える受光回数を示す方位角が第２
のしきい値“5"を超える受光回数を示す方位角より多い
ために、際立って受光回数が多い方位角を４つ特定でき
ない場合である。また、ステップS35の判断が肯定とな
るのは50回の受光信号があったにもかかわらずステップ
S45およびS46の判断が肯定になるような、際立って受光
回数の多い方位角がなかった場合であり、この場合にも
基準点識別不能と判断する。

次に、前記ステップS6の受光処理およびステップS8の
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５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の方
位角第２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４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、ポールカ
ウンタ“4"は基準点Ｄ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θ_pn（ポールカ
ウンタは“1"になっているので予測方位角θ_pa）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θ_pn（予
測方位角θ_pa）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78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θ_pn（予測方位角θ_pa）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は予定された基準点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では、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を検出した時に算出した予測方位角θ_pn＋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、受光フラグをクリアする。

ステップS82では、方位角第２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“4"か否かを判
別する。該値“4"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、すなわちすべての基準点に対して識別処理が
終了したと判定された場合は、ステップS84でポールカ
ウンタに“0"をセットして第３図に示した処理に戻る。

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、該ポールカウンタ“2"に対応する基準点Ｂ
の識別処理が行われる。

以下、同様にして基準点ＣおよびＤの識別処理も行わ
れる。

以上の説明のように、本実施例では、自走車１の走行
に先立って、予定回数以上の受光信号が、基準点の数に
相当する４つの異なる方位角で検出された場合に、該４
つの方位角を、自走車から見た予定の基準点の方位角で
あると判断するようにした。

また、前記予定回数としてのしきい値を２段階設定
し、該２段階のしきい値を超えて受光信号が検出される
ような検出頻度の高い方位角を、自走車から見た予定の
基準点の方位角であると判断するようにした。

本実施例では、受光信号の総検出回数が予定回数（50
回）に達したことを基準点識別不能の判断基準の１つと
したが、この代わりに、光ビームの円周方向走査手段つ
まり回動部2aが予定回数以上回動したことを基準点識別
不能の判断基準の１つとしてもよい。

さらに、本発明の思想を逸脱しない範囲において種々
の光ビーム走査軌跡をとった場合にも本発明を適用する
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
のような効果を得ることができる。

（１）走行前の基準点認識処理において、光ビームの
上下方向の走査を中止して全ての反射器が検出できる位
置に自走車を移動させたり、傾きを調整する必要がな
い。

その結果、自走車が傾斜した状態からでも走行継続中
の略同様の光ビーム走査で走行前の基準点識別処理を行
って容易に作業を開始できる。例えば、自走車が傾斜し
た状態で作業が中断されている場合、その後の作業再開
が容易になる。

（２）波状走査軌跡で光ビームを照射した場合、光反
射を目的として設置されている大きい反射面を有する予
定の反射手段の反射光の受光頻度が、反射ノイズ源のよ
うな、たまたま反射面を有していたという程度の小さい
反射面を有する他の反射光の受光頻度より高くなる。し
たがって、反射光の受光頻度によって基準点を識別する
ようにした本発明によれば、基準点に配置された反射手
段より小さい回帰反射面を有する他の反射物体からの反
射光つまり反射ノイズを、予定の反射手段からの反射光
として誤認識することが少なくなる。

（３）走行前の光ビームの上下方向の走査を行ってい
る自走車の位置があらかじめわかっている場合には、所
定回数以上の反射光を受光した方位さえ検出できれば、
この方位の数が、設置した光反射手段の数よりも少ない
場合でも、自走車自身の位置と検出できた光反射手段の
位置とから、見失っている光反射手段の方位を逆算推定
して各光反射手段の方位を認識することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の機能を示すブロック図、第
２図は基準点の初期認識処理のフローチャート、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図は受光処理のフローチャー
ト、第６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７図は複数の方位角における受光信号の検出
回数を示す図、第８図は基準点識別処理の説明図、第９
図は自走車の位置検出の原理説明図、第10図は自走車の
進行方向検出の原理説明図、第11図は自走車の走行コー
スと反射器の配置状態を示す斜視図、第12図は方位角第
１記憶部の記憶フォーマット例である。１……自走車、２……光学スキャナ、3a……発光器、3b
……受光器、6,6a〜6d……反射器、11……方位角検出
部、12……方位角第２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、30……切換部、31……方位角第１記憶部、32……受
光回数判別部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自走車を中心として光ビームを上下方向に
揺動させながら円周方向に走査し、前記自走車から離れ
た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、この結果に基づいて自走車を走行させるため
の操向制御装置において、自走車の走行に先立って行われる前記光ビームの走査に
よって前記受光手段で検出される入射光の方位角を検出
する手段と、検出された前記方位角および該方位角での入射光検出回
数を記憶する手段と、該記憶手段に記憶された方位角での入射光検出回数が予
定回数に達したことを検出する手段と、略同方位から予定回数以上の入射光を検出した場合、該
入射光が検出された方位を自走車から見た予定の光反射
手段の方位角として検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制御装置。
【請求項２】前記検出された予定の光反射手段の方位角
の数が、設置されている光反射手段と同数である時、こ
の各方位角を実際の各光反射手段の方位角であると認識
する手段を具備した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。
【請求項３】予定回数以上の入射光が検出されて予定の
光反射手段の方位角として認識された方位角を、方位角
の小さい順に並べるソート手段を具備したことを特徴と
する請求項１または２に記載の自走車の操向制御装置。
【請求項４】自走車の走行に先立って行われる前記光ビ
ームの走査によって予定の光反射手段の数以上の方位か
ら予定回数以上の入射光を検出した場合に、基準点認識
不能信号を出力する手段を具備したことを特徴とする請
求項１〜３のいずれかに記載の自走車の操向制御装置。
【請求項５】自走車の走行に先立って行われる光ビーム
走査回数が予定の回数を超えても予定数の光反射手段が
認識できない場合に、基準点認識不能信号を出力する手
段を具備したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか
に記載の自走車の操向制御装置。
【請求項６】自走車の走行に先立って行われる前記光ビ
ームの走査によって検出された入射光の検出回数が予定
の回数を超えても予定数の光反射手段が認識できない場
合に、基準点の認識不能と判断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。
【請求項７】前記予定回数より少ない第２の予定回数を
設定し、方位角が認識された状態において該第２の予定
回数に達した数が、設置されている光反射手段の数より
も多い場合に、基準点認識不能信号を出力する手段を具
備したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載
の自走車の操向制御装置。
【請求項８】光反射手段は自走車から離れた少なくとも
３カ所の基準点に設置されたことを特徴とする請求項１
〜７のいずれかに記載の自走車の操向制御装置。