JP2001033207A - 移動体の位置特定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光反射手段からの受光角度を測定する角度測
定手段の測定精度と、移動体から光反射手段までの距離
を測定する測距手段の測定精度とに影響され難い移動体
の位置特定方法及びその実施に使用する移動体の位置特
定装置を提供する。 【解決手段】 移動体Ｔ及び光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣ
の距離が比較的小さい場合には、レーザ投受光ユニット
２１，距離演算部１７，及びＣＰＵ１１から構成される
測距手段の測定誤差の影響を受け易いので、この測距手
段を用いない手法により移動体Ｔの位置及び移動方向を
特定し、前記距離が比較的大きい場合には、ロータリー
エンコーダ等の角度測定手段の測定誤差の影響を受け易
いので、この角度測定手段を用いない余弦定理利用の手
法により移動体の位置及び移動方向を特定するように切
り替える構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば無人搬送車
システムにおける無人搬送車等の移動体の位置を特定す
る移動体の位置特定方法及びその実施に使用する移動体
の位置特定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、工場，倉庫等の敷地内で使用され
る無人搬送車システムにおいて採用されつつあるレーザ
ガイド式ＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle）、所謂Ｌ
ＧＶ（Laser Guided Vehicle）は、壁面の光反射手段に
レーザ光を反射させてナビゲーションを行なうため、床
面への誘導線の施設、誘導テープの貼り付けといった工
事が不要で、搬送レイアウトの変更に柔軟に対応できる
システムとして評価が高い。

【０００３】図６は、特開平９−１０５６２８号公報に
開示されている移動体の位置特定装置の全体構成を示す
斜視図であり、図７は、そのブロック図である。図６及
び図７において、ＴはＬＧＶとして構成された移動体Ｔ
であり、この移動体Ｔ自体が、敷地内の壁面の同一高さ
に貼り付けられた２箇所以上の光反射手段Ａ，Ｂ，…
（図６及び図７においては、３つの光反射手段Ａ，Ｂ，
及びＣのみを示してある）からの反射光に基づいて三角
測量を行なうことによって、自装置の位置を特定する位
置特定装置の機能を兼ね備えている。

【０００４】光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣは、再帰性反射
板から構成され、移動体Ｔが走行する範囲内の壁面に３
つ以上が設置されている。

【０００５】移動体Ｔは、箱状に構成された台車１０の
上面に旋回塔２０を備えている。該旋回塔２０は、光反
射手段Ａ，Ｂ，及びＣの設置高さに合わせて水平にレー
ザ光を出射し、光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣにて反射され
るレーザ光を受光するレーザ投受光ユニット２１を備え
ている。

【０００６】一方、台車１０内には、ＣＰＵ１１，電動
モータ（Ｍ）１２，ロータリーエンコーダ（ＥＮ）１
３，角度演算部１４，メモリ１５，及び設定情報データ
ベース（ＤＢ）１６等が設けられている。

【０００７】ＣＰＵ１１は、前述したレーザ投受光ユニ
ット２１を制御するばかりでなく、モータ１２を制御す
る一方、メモリ１５及び設定情報データベース１６に記
憶されている情報に基づいて、自装置（移動体Ｔ）の位
置及び移動方向を後述する如くに演算するようになって
いる。

【０００８】電動モータ１２は、レーザ投受光ユニット
２１を内蔵した旋回塔２０を一方向へ回転し、これによ
ってレーザ光を水平方向の全周に亘って照射させるよう
になっている。

【０００９】ロータリーエンコーダ１３は、この旋回塔
２０の回転位置するものであり、レーザ投受光ユニット
２１によるレーザ光の受光角度（又は照射角度）を検出
することができるようになっている。

【００１０】角度演算部１４は、ロータリーエンコーダ
１３が検出した角度情報をＣＰＵ１１で処理することが
可能な形式に変換し、変換結果をメモリ１５に記憶す
る。

【００１１】メモリ１５は、角度演算部１４から与えら
れた角度情報を記憶するとともに、ＣＰＵ１１における
処理に伴う一時的なデータを記憶する。

【００１２】設定情報データベース１６は、光反射手段
Ａ，Ｂ，及びＣが貼り付けられた位置情報のほかに、後
述する様々な設定情報を予め記憶している。

【００１３】従来の移動体の位置特定装置は以上の如き
ハードウェア構成を有しており、ＣＰＵ１１からの指示
に応じて、電動モータ１２が旋回塔２０を基準方向（通
常は移動体Ｔの前方又は移動方向）から一方向へ１回転
旋回させるとともに、レーザ投受光ユニット２１からレ
ーザ光を出射する。出射されたレーザ光は、光反射手段
Ａ，Ｂ，又はＣの何れかに入射したときにだけ反射さ
れ、反射光は入射方向、即ち移動体Ｔの方向へ反射され
る。

【００１４】光反射手段Ａ，Ｂ，又はＣの何れかによっ
て反射されたレーザ光は、レーザ投受光ユニット２１に
より受光され、受光した際のレーザ光の前記基準方向か
らの角度、即ち光反射手段Ａ，Ｂ，又はＣの何れかの角
度がロータリーエンコーダ１３により検出され、検出結
果が角度演算部１４及びメモリ１５を介してＣＰＵ１１
に与えられる。

【００１５】ＣＰＵ１１は、例えば外部装置から与えら
れた移動体Ｔの概略位置情報と、メモリ１５に記憶され
た角度情報とに基づいて、設定情報データベース１６を
参照し、反射光が何れの光反射手段Ａ，Ｂ，又はＣから
のものであるかを識別する。ＣＰＵ１１は、識別した光
反射手段Ａ，Ｂ，及びＣの位置情報を設定情報データベ
ース１６から読み出し、この読み出し結果と、前述の角
度情報とに基づいて、三角測量により移動体Ｔの位置及
び移動方向を演算するようになっている。なお、演算結
果としての移動体Ｔの位置及び移動方向は、例えば移動
体Ｔの走行を制御する外部装置に通信等により与えられ
て利用されるようになっている。

【００１６】図８は、３つの光反射手段を用いて三角測
量により移動体の位置及び移動方向を特定する原理を説
明するための説明図である。次に、三角測量による移動
体Ｔの位置及び移動方向を特定する原理を説明する。

【００１７】この原理は、特開昭５９−６７４７６号公
報によく開示されている。図８において、最終的に求め
るものは、移動体Ｔの位置及び移動方向である。そし
て、移動体Ｔの位置は、図８に示す如く適宜に設定され
たｘｙ直角座標系（絶対座標系）における位置（ｘｔ，
ｙｔ）として求められる。また、移動体Ｔの移動方向
は、ｙ軸（好ましくは東西南北の何れかの方角）からの
角度φ（但し、ここではｙ軸から反時計方向を＋として
いる）として求められる。

【００１８】前述のように、この移動体Ｔとは離れて３
つの光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣが設けられており、これ
らの光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣへは移動体Ｔからレーザ
光が走査される。従って、移動体Ｔから出射されたレー
ザ光は、光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣへ、例えばＢ，Ｃ，
及びＡの順で入射され、光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣは、
移動体Ｔから入射された光を入射方向、即ち移動体Ｔの
方向へ再帰反射する。

【００１９】従って、移動体Ｔでは、光反射手段Ａ，
Ｂ，及びＣから順次反射されるレーザ光を受光し、その
ときのレーザ光の投光方向を測定することによって、移
動体Ｔを中心とする光反射手段Ａ及びＣの開き角αと、
光反射手段Ｂ及びＣの開き角βとを知ることができる。

【００２０】ここで、移動体Ｔ，光反射手段Ａ，及び光
反射手段Ｃに着目すると、これらの３点を通る１つの円
１を描くことができる。この円１の軌跡を示す方程式
は、光反射手段Ａ及びＣの位置と、その開き角αとによ
って容易に求めることができる。なぜならば、或る点か
ら見た光反射手段Ａ及びＣの開き角がαである場合、そ
の或る点は、必ず円１上に位置する筈だからである。即
ち、同一円上の異なる３点のうち２点の位置と他の点か
ら見た２点の開き角とがわかれば、その３点を通る円の
方程式を求めることができる。同様にして、移動体Ｔ
と、光反射手段Ｂ及びＣとを通る円２の方程式も、光反
射手段Ｂ及びＣの位置と、移動体Ｔから見た光反射手段
Ｂ及びＣの間の開き角βとによって容易に求めることが
できる。

【００２１】移動体Ｔの位置は、上述のようにして求め
た円１及び円２の２つの交点のうちの一方として求める
ことができ、他方は、光反射手段Ｃの位置となる。な
お、移動体Ｔの位置は、円１の方程式と円２の方程式と
を連立方程式として求めることも可能である。

【００２２】光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣの位置は、これ
らを壁面に貼り付けた際に予め測定され、設定情報デー
タベース１６に記憶されている。また、移動体Ｔの移動
方向φは、移動体Ｔの位置を求めることができれば、後
述する如く容易に求めることができる。

【００２３】次に、移動体Ｔの位置（ｘｔ，ｙｔ）及び
移動方向φの具体的な演算原理について詳述する。ま
ず、移動体Ｔに関する以下の情報は既知である。但し、
εＡ，εＢ，ＬＡ，ＬＢは、夫々光反射手段Ａ，Ｂ，及
びＣの位置から夫々演算して求めることも可能である。 （ｘａ，ｙａ）：光反射手段Ａの（絶対座標）位置 （ｘｂ，ｙｂ）：光反射手段Ｂの（絶対座標）位置 （ｘｃ，ｙｃ）：光反射手段Ｃの（絶対座標）位置 εＡ：光反射手段Ａ及びＣを結ぶ線分がｘ軸となす角度 εＢ：光反射手段Ｂ及びＣを結ぶ線分がｘ軸となす角度 ＬＡ：光反射手段Ａ及びＣの間の距離 ＬＢ：光反射手段Ｂ及びＣの間の距離

【００２４】まず、移動体Ｔからのレーザ光の走査によ
って移動体Ｔの移動方向φに対する光反射手段Ａ，Ｂ，
及びＣからの受光角度θＡ，θＢ，及びθＣが夫々測定
される。次に、移動体Ｔから見た光反射手段Ａ及びＣの
開き角αと、移動体Ｔから見た光反射手段Ｂ及びＣとの
開き角βとが式（１）及び式（２）によって求められ
る。 α＝｜θＡ−θＣ｜ …（１） β＝｜θＢ−θＣ｜ …（２）

【００２５】また、円１及び円２の半径γＡ及びγＢ
は、式（３）及び式（４）によって求められる。 γＡ＝（ＬＡ／２）ｃｏｓｅｃα …（３） γＢ＝（ＬＢ／２）ｃｏｓｅｃβ …（４）

【００２６】ここで、演算を単純化するため、光反射手
段Ｃを原点（０，０）とするＸＹ（相対）座標系で考え
る。ＸＹ座標系での円１の中心ＯＡの座標（ＸＡ，Ｙ
Ａ）は、式（５）及び式（６）によって求められる。 ＸＡ＝−γＡｓｉｎ（εＡ＋α） …（５） ＹＡ＝γＡｃｏｓ（εＡ＋α） …（６）

【００２７】ＸＹ座標系での円２の中心ＯＢの座標（Ｘ
Ｂ，ＹＢ）も同様にして式（７）及び式（８）によって
求められる。 ＸＢ＝−γＢｓｉｎ（εＢ−β） …（７） ＹＢ＝γＢｃｏｓ（εＢ−β） …（８）

【００２８】ここで、円１及び円２の中心間距離をＲと
すれば、その２乗を式（９）で表わすことができる。 Ｒ² ＝（ＹＢ−ＹＡ）² ＋（ＸＢ−ＸＡ）² …（９）

【００２９】また、ここで仮に次のようなＸＹを設定す
る。 ＸＹ＝ＸＡ・ＹＢ−ＸＢ・ＹＡ …（１０）

【００３０】上述の式（９）及び式（１０）を用いてＸ
Ｐ及びＹＰの位置を求めると、式（１１）及び式（１
２）のようになる。 ＸＰ＝（ＹＢ−ＹＡ）ＸＹ／Ｒ² …（１１） ＹＰ＝（ＸＡ−ＸＢ）ＸＹ／Ｒ² …（１２）

【００３１】従ってｘｙ座標系での移動体Ｔの位置（ｘ
ｔ，ｙｔ）は、式（１３）及び式（１４）となる。 ｘｔ＝ｘｃ＋２ＸＰ …（１３） ｙｔ＝ｙｃ＋２ＹＰ …（１４）

【００３２】但し、 ＬＡ＝√｛（ｘａ−ｘｃ）² ＋（ｙａ−ｙｃ）² ｝ …（１５） ＬＢ＝√｛（ｘｂ−ｘｃ）² ＋（ｙｂ−ｙｃ）² ｝ …（１６） εＡ＝ｔａｎ^-1｛（ｙｃ−ｙａ）／（ｘｃ−ｘａ）｝ …（１７） εＢ＝ｔａｎ^-1｛（ｙｂ−ｙｃ）／（ｘｂ−ｘｃ）｝ …（１８）

【００３３】次に、移動体Ｔの移動方向φを求める。ま
ず、移動体Ｔ及び光反射手段Ａを結ぶ線分とｘ軸とがな
す角度ξが式（１９）によって求められる。 ξ＝ｔａｎ^-1｛（ｙｔ−ｙａ）／（ｘｔ−ｘａ）｝ …（１９）

【００３４】ここで、θＡ＋ξ＋（−φ）＝３／２πで
あるから、移動体Ｔの移動方向φは、式（２０）によっ
て求められる。ここで、移動方向φは、前述した如く反
時計方向を＋としているので（−φ）で表わされてい
る。 φ＝−３／２π＋θＡ＋ξ …（２０）

【００３５】なお、以上の説明においては、３つの光反
射手段を用いて三角測量を行なう構成としているが、三
角測量の原理では、後述するような三角形の余弦定理を
利用した方法のように、最低２つの光反射手段を用いる
ことにより、移動体の位置及び移動方向を特定すること
が可能である。

【００３６】以上に説明した三角測定による原理を用い
て得られた移動体Ｔの位置（ｘｔ，ｙｔ）及び移動方向
φには、ロータリーエンコーダ１３で光反射手段Ａ，
Ｂ，及びＣからの受光角度θＡ，θＢ，及びθＣを検出
する際の、ロータリーエンコーダ１３の角度分解能に相
当する検出精度に起因する誤差が含まれる。そして、こ
の誤差の大きさは、移動体Ｔ（より詳しくは例えばレー
ザ投受光ユニット２１）から光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣ
までの距離及び角度（受光角度）といった光反射手段
Ａ，Ｂ，及びＣの配置パターンによって影響を受ける。
現実には、３つより多くの光反射手段Ａ，Ｂ，…を設置
し、これら多数の光反射手段Ａ，Ｂ，…を用いて前述し
た原理にて得られる複数の解の中から、最も誤差が小さ
い解を求める必要がある。

【００３７】次に、前述した２つの光反射手段を用いた
三角測量の原理を説明する。図９は、２つの光反射手段
を用いて三角測量により移動体の位置及び移動方向を特
定する原理を説明するための説明図である。図９におい
ては、例えば図８に示した２つの光反射手段Ａ，Ｂを選
択した例として示してある。

【００３８】まず、レーザ投受光ユニット２１が光反射
手段Ａ，Ｂの夫々から受光した反射光に基づいて、光反
射手段Ａ，Ｂまでの距離を夫々測定する。これは、レー
ザ投受光ユニット２１からレーザ光を出射した時点から
各光反射手段Ａ，Ｂからの反射光を受光するまでの時間
をＣＰＵ１１により測定し、ＣＰＵ１１がこの時間にお
けるレーザ光の到達距離を求めることによって各光反射
手段Ａ，Ｂまでの距離を測定することにより行なう。

【００３９】つまり、移動体Ｔ及び光反射手段Ａの間の
距離ｄＡ、並びに移動体Ｔ及び光反射手段Ｂの間の距離
ｄＢが上述の如くに測定され、設定情報データベース１
６に記憶された光反射手段Ａ，Ｂのｘ，ｙ（絶対）座標
系における位置情報に基づいて、２つの光反射手段Ａ，
Ｂの間の距離ｄＡＢが求められる。なお、距離ｄＡＢ
は、図８において説明した距離ＬＡと同一のものであ
り、その求め方についての説明は省略する。

【００４０】このようにして得られた三角形ＴＡＢの距
離ｄＡ，ｄＢ，及びｄＡＢの各辺に基づいて、角ＴＡＢ
（δ）を余弦定理を用いて式（２１）により求める。 δ＝ｃｏｓ^-1｛（ｄＡ² ＋ｄＡＢ² −ｄＢ² ）／２ｄＡ・ｄＡＢ …（２１）

【００４１】また、図８において説明したεＡに相当す
る角度φＡＢは式（２２）により求められる。 φＡＢ＝ｔａｎ^-1｛（ｙｂ−ｙａ）／（ｘｂ−ｘａ）｝ …（２２）

【００４２】また、以上の式（２１）及び式（２２）の
解を用いて、光反射手段Ａのｙ軸に対する開き角Ψは式
（２３）により求められる。 Ψ＝π／２−δ−φＡＢ …（２３）

【００４３】従って、移動体Ｔの移動方向φは式（２
４）により求められる。 φ＝π−θＡ−Ψ …（２４）

【００４４】また、移動体Ｔの絶対座標位置（ｘｔ，ｙ
ｔ）は、式（２５），式（２６）により夫々求められ
る。 ｘｔ＝ｘａ＋ｄＡ・ｓｉｎΨ …（２５） ｙｔ＝ｘａ＋ｄＡ・ｃｏｓΨ …（２６）

【００４５】

【発明が解決しようとする課題】以上に説明した移動体
Ｔの位置及び移動方向を特定するための２つの方法にお
いて、まず、３つの光反射手段から特定する前者の方法
では、測定した光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣの角度θＡ，
θＢ，及びθＣに基づいて移動体Ｔの位置及び移動方向
を特定する。ところが、前述した如くロータリーエンコ
ーダ１３の角度分解能に相当する誤差が必ず存在するの
で、移動体Ｔ及び光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣの間の距離
が大きくなるのに伴って誤差が増大するという問題があ
った。

【００４６】勿論、より精度が高く、高分解能のロータ
リーエンコーダ１３を備え、また、レーザ光のビーム径
を絞ることができるレーザ投受光ユニット２１を備える
ことによって、或る程度誤差を軽減することが可能では
あるが、このようなロータリーエンコーダ１３及びレー
ザ投受光ユニット２１は非常に高価であるという欠点が
ある。

【００４７】一方、２つの光反射手段により特定する後
者の方法では、測定した移動体Ｔ及び光反射手段Ａ，
Ｂ，及びＣの間の距離に基づいて移動体Ｔの位置及び移
動方向を特定するため、この距離の大小に応じた誤差が
生じることがないものの、移動体Ｔに通常備えられる測
距手段の測定精度が比較的に低いため、特に移動体Ｔ及
び光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣの間の距離が小さい場合
に、測距精度が移動体Ｔの位置及び移動方向の特定精度
に大きく影響することになるという欠点がある。

【００４８】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、移動体及び光反射手段の距離が比較的小さい場
合には、測距手段の測定誤差の影響を受け易いので、こ
の測距手段を用いない前者の方法により移動体の位置及
び移動方向を特定し、前記距離が比較的大きい場合に
は、ロータリーエンコーダ等の角度測定手段の測定誤差
の影響を受け易いので、この角度測定手段を用いない後
者の方法により移動体の位置及び移動方向を特定するこ
とによって、これら２つの特定方法の長所を有効に利用
するようにした移動体の位置特定方法及びその実施に使
用する移動体の位置特定装置を提供することを目的とす
る。

【００４９】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る移動体の
位置特定方法は、移動体から３つの光反射手段へ光を照
射し、各光反射手段による反射光を前記移動体にて受
け、受けた前記反射光に基づいて前記移動体の位置及び
移動方向を三角測量により特定する移動体の位置特定方
法において、前記３つの光反射手段の何れか２つの夫々
及び前記移動体の間の距離を前記反射光に基づいて測定
し、測定した前記距離の何れかが所定距離未満である場
合に、前記３つの光反射手段による反射光を受光した際
の前記移動体における受光角度を求め、該受光角度及び
３つの光反射手段の位置に基づいて前記移動体の位置及
び移動方向を特定し、前記測定した距離の何れかが前記
所定距離以上である場合に、前記距離に基づいて前記移
動体の位置及び移動方向を余弦定理を用いて特定するこ
とを特徴とする。

【００５０】第２発明に係る移動体の位置特定装置は、
移動体から３つの光反射手段へ光を照射し、各光反射手
段による反射光を前記移動体にて受け、受けた前記反射
光に基づいて前記移動体の位置及び移動方向を三角測量
により特定する移動体の位置特定装置において、前記３
つの光反射手段の何れか２つの夫々及び前記移動体の間
の距離を前記反射光に基づいて測定する測距手段と、該
測距手段により測定された前記距離の何れかを所定距離
と比較する比較手段と、該比較手段による比較結果が、
前記距離の何れかが前記所定距離未満である場合に、前
記３つの光反射手段による反射光を受光した際の前記移
動体における受光角度を測定する角度測定手段と、該角
度測定手段による測定結果及び前記３つの光反射手段の
位置に基づいて前記移動体の位置及び移動方向を特定す
る第１特定手段と、前記比較手段による比較結果が、前
記距離の何れかが前記所定距離以上である場合に、前記
距離に基づいて前記移動体の位置及び移動方向を余弦定
理を用いて特定する第２特定手段とを備えることを特徴
とする。

【００５１】第３発明に係る移動体の位置特定装置は、
第２発明の移動体の位置特定装置において、前記比較手
段が、測定された前記距離の何れか小さい方を前記所定
距離と比較すべくなしてあることを特徴とする。

【００５２】第１発明に係る移動体の位置特定方法にお
いては、移動体から３つの光反射手段へ光を照射し、各
光反射手段による反射光を移動体にて受け、受けた反射
光に基づいて移動体の位置及び移動方向を三角測量によ
り特定する方法にあって、３つの光反射手段の何れか２
つの夫々及び移動体の間の距離（例えばｄＡ，ｄＢ）を
反射光に基づいて測定し、測定した距離の何れかが所定
距離未満である場合に、３つの光反射手段による反射光
を受光した際の移動体における受光角度（例えばθＡ，
θＢ，及びθＣ）を求め、受光角度及び３つの光反射手
段の位置に基づいて移動体の位置及び移動方向を特定
し、また、測定した距離の何れかが前記所定距離以上で
ある場合に、前記距離に基づいて移動体の位置及び移動
方向を余弦定理を用いて特定する構成としたので、前記
距離の大小に応じて前述した２つの特定方法を切り替え
ることができて、高精度で高価な角度測定手段及び測距
手段を必要とせず、これら２つの特定方法の長所を有効
に利用することが可能である。

【００５３】第２発明に係る移動体の位置特定装置にお
いては、移動体から３つの光反射手段へ光を照射し、各
光反射手段による反射光を移動体にて受け、受けた反射
光に基づいて移動体の位置及び移動方向を三角測量によ
り特定する装置にあって、３つの光反射手段の何れか２
つの夫々及び移動体の間の距離（例えばｄＡ，ｄＢ）を
反射光に基づいて測定する測距手段と、該測距手段によ
り測定された前記距離の何れかを所定距離と比較する比
較手段と、該比較手段による比較結果が、前記距離の何
れかが前記所定距離未満である場合に、３つの光反射手
段による反射光を受光した際の移動体における受光角度
（例えばθＡ，θＢ，及びθＣ）を測定する角度測定手
段と、該角度測定手段による測定結果及び３つの光反射
手段の位置に基づいて移動体の位置及び移動方向を特定
する第１特定手段と、前記比較手段による比較結果が、
前記距離の何れかが前記所定距離以上である場合に、前
記距離に基づいて移動体の位置及び移動方向を余弦定理
を用いて特定する第２特定手段とを備える構成としたの
で、前記距離の大小に応じて前述した２つの特定方法を
切り替えることができて、高精度で高価な角度測定手段
及び測距手段を必要とせず、これら２つの特定方法の長
所を有効に利用することが可能である。

【００５４】第３発明に係る移動体の位置特定装置にお
いては、前記比較手段が、測定された前記距離の何れか
小さい方を前記所定距離と比較する構成としたので、前
記距離が前記所定距離近傍であるような場合であって
も、可及的に前述した前者の方法を用いて移動体の位置
及び移動方向を特定するようにすることができ、これに
よって、比較的精度が低い測距手段を用いた場合であっ
ても、高精度な特定精度を安定的に得ることができる。

【００５５】なお、本発明においては、前述した２つの
光反射手段を用いる後者の特定方法を前述した演算方法
に限定するものではなく、例えば次に説明する実施の形
態の如くに構成することも可能である。

【００５６】図１０は、３つの光反射手段を用いる前者
の特定方法に、２つの光反射手段を用いる後者の特定方
法における余弦定理を応用した例を説明するための説明
図である。３つの光反射手段を用いる前者の特定方法に
おいては、移動体から各光反射手段までの距離を測定又
は演算する必要がなく、その特定精度は、ロータリーエ
ンコーダ１３等から構成される角度測定手段による受光
角度θＡ，θＢ，及びθＣの検出精度と、設定情報デー
タベース１６等に記憶されている光反射手段Ａ，Ｂ，及
びＣの位置情報の精度とに依存する。ここで問題となる
受光角度θＡ，θＢ，及びθＣの検出精度に直接的に影
響を受けるのは、前述した式（１）及び式（２）によっ
て演算される開き角α，βである。

【００５７】そこで、式（１）及び式（２）に代えて、
２つの光反射手段を用いる後者の特定方法の特徴事項で
ある三角形の余弦定理を利用した式（２７）及び式（２
８）により開き角α，βを求める。 α＝ｃｏｓ^-1｛（ｄＡ² ＋ｄＣ² −ｄＡＣ² ）／２ｄＡ・ｄＣ｝ …（２７） β＝ｃｏｓ^-1｛（ｄＢ² ＋ｄＣ² −ｄＢＣ² ）／２ｄＢ・ｄＣ｝ …（２８）

【００５８】これによって、ロータリーエンコーダ等の
角度測定手段の検出精度に左右されずに、３つの光反射
手段を利用した精度の高い特定を可能とすることができ
る。

【００５９】なお、以上に説明した本発明においては、
前述した従来構成の如くに移動体自体を位置特定装置と
して構成しても、また、移動体と、本発明に係る位置特
定装置とを別体に設ける構成としてもよい。

【００６０】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る移動
体の位置特定装置の構成を示すブロック図である。本発
明に係る移動体の位置特定装置は、図７に示した従来の
移動体の位置特定装置におけるレーザ投受光ユニット２
１及びＣＰＵ１１の間に距離演算部１７を介在させ、こ
れらレーザ投受光ユニット２１，距離演算部１７，及び
ＣＰＵ１１により測距手段を構成し、前述した原理説明
の前者及び後者の方法による演算及び切り替えをＣＰＵ
１１により行なう構成としたものであって、その全体構
成は図６に示した従来の移動体の位置特定装置と同様の
外観を有している。

【００６１】本発明に係る移動体の位置特定装置におい
て、台車１０内には、ＣＰＵ１１，電動モータ（Ｍ）１
２，ロータリーエンコーダ（ＥＮ）１３，角度演算部１
４，メモリ１５，設定情報データベース（ＤＢ）１６，
及び距離演算部１７等が設けられている。

【００６２】ＣＰＵ１１は、前述したレーザ投受光ユニ
ット２１を制御するとともに、モータ１２を制御する一
方、メモリ１５及び設定情報データベース１６に記憶さ
れている光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣの位置情報等の様々
な設定情報に基づいて、自装置（移動体Ｔ）の位置及び
移動方向を演算するようになっている。

【００６３】電動モータ１２は、レーザ投受光ユニット
２１を内蔵した旋回塔２０を一方向へ回転し、これによ
ってレーザ光を水平方向の全周に亘って照射させるよう
になっている。

【００６４】ロータリーエンコーダ１３は、この旋回塔
２０の回転位置するものであり、レーザ投受光ユニット
２１によるレーザ光の受光角度（又は照射角度）を検出
することができるようになっている。

【００６５】角度演算部１４は、ロータリーエンコーダ
１３が検出した角度情報をＣＰＵ１１で処理することが
可能な形式に変換し、変換結果をメモリ１５に記憶す
る。

【００６６】メモリ１５は、角度演算部１４から与えら
れた角度情報を記憶するとともに、ＣＰＵ１１における
処理に伴う一時的なデータを記憶する。

【００６７】設定情報データベース１６は、光反射手段
Ａ，Ｂ，及びＣが貼り付けられた位置情報のほかに、後
述する様々な設定情報を予め記憶している。

【００６８】距離演算部１７は、ＣＰＵ１１がレーザ投
受光ユニット２１からのレーザ光の出射タイミングを記
憶し、光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣからの反射光に基づい
た情報をレーザ投受光ユニット２１から与えられた際
に、この光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣに対応するレーザ光
の出射タイミングに基づいて、出射してから反射光を受
光するまでの時間を演算し、演算結果にレーザ光の空気
中の伝搬速度を掛け合わせることによって、移動体Ｔか
ら各光反射手段Ａ，Ｂ，又はＣまでの距離を演算するよ
うになっている。

【００６９】図２及び図３は、本発明に係る移動体の位
置特定装置のＣＰＵ１１の移動体の位置及び移動方向の
特定に伴う処理内容を示すフローチャートである。ま
ず、ＣＰＵ１１は、電動モータ１２に動作指示を出力し
て、旋回塔２０を基準方向（通常は移動体Ｔの前方又は
移動方向）から一方向へ１回転旋回させるとともに、レ
ーザ投受光ユニット２１に出射指示を出力してレーザ投
受光ユニット２１からレーザ光を出射させる。この際
に、検出された全ての光反射手段Ａ，Ｂ，…の受光角度
は、角度演算部１４を介してメモリ１５に記憶される一
方、各光反射手段Ａ，Ｂ，…の移動体Ｔからの距離は、
レーザ投受光ユニット２１での受光タイミングに基づい
て距離演算部１７により演算され、ＣＰＵ１１を介して
メモリ１５に記憶される（ステップ１）。

【００７０】次に、ＣＰＵ１１は、前述した外部装置等
から与えられる移動体Ｔの概略位置情報と、設定情報デ
ータベース１６に記憶されている光反射手段Ａ，Ｂ，…
の位置情報とに基づいて、ステップ１における各記憶結
果を照合することによって各光反射手段Ａ，Ｂ，…を識
別し、各情報を対応付ける（ステップ２）。

【００７１】続いて、ＣＰＵ１１は、検出された全ての
光反射手段Ａ，Ｂ，…の中から３つの光反射手段（ここ
では、光反射手段Ａ，Ｂ，及びＣとする）を選択する組
み合わせの番号を示すカウンタｉを初期化すべく、ｉ＝
１にする（ステップ３）。なお、カウンタｉ＝１，２，
…，ｎとしており、ｎが組み合わせの合計を示す。

【００７２】そして、第ｉ番目の組み合わせの３つの光
反射手段Ａ，Ｂ，及びＣの夫々に対応する、位置情報
（ｘａ，ｙａ），（ｘｂ，ｙｂ），及び（ｘｃ，ｙｃ）
と、受光角度θＡ，θＢ，及びθＣと、距離ｄＡ，ｄ
Ｂ，及びｄＣとをメモリ１５から読み込む（ステップ
４）。

【００７３】次に、読込んだ距離ｄＡが予め設定情報デ
ータベース１６等に記憶されている所定値Ｄより小さい
か否かを確認し（ステップ５）、距離ｄＡが所定値Ｄよ
り小さい場合には、開き角αを前記式（１）により演算
する（ステップ６）。一方、距離ｄＡが所定値Ｄ以上で
ある場合には、前記式（１５）及び式（２７）により開
き角αを演算する（ステップ７）。

【００７４】さらに、ステップ６又はステップ７の後
で、読込んだ距離ｄＢが前記所定値Ｄより小さいか否か
を確認し（ステップ８）、距離ｄＢが所定値Ｄより小さ
い場合には、開き角βを前記式（２）により演算する
（ステップ９）。一方、距離ｄＢが所定値Ｄ以上である
場合には、前記式（１６）及び式（２８）により開き角
βを演算する（ステップ１０）。

【００７５】そして、ステップ６又はステップ７にて得
られた開き角αと、ステップ９又はステップ１０にて得
られた開き角βとに基づいて、前述した前者の特定方法
を用いて移動体Ｔの位置（ｘｔ，ｙｔ）及び移動方向φ
を演算し（ステップ１１）、カウンタｉに１を加える
（ｉ＝ｉ＋１）（ステップ１２）。

【００７６】続いて、３つの光反射手段の全ての組み合
わせについて移動体Ｔの位置（ｘｔ，ｙｔ）及び移動方
向φを演算したか否かを、カウンタｉの値がｎより大き
いか否かで判断し（ステップ１３）、ｉ≦ｎである場合
には、次の組み合わせについてステップ４からの処理を
繰り返す。一方、ｉ＞ｎである場合には、全ての組み合
わせにおける移動体Ｔの位置（ｘｔ，ｙｔ）及び移動方
向φの複数の解の中から適宜の評価方法を用いて最適解
を選択し（ステップ１４）、本処理を終了する。なお、
ステップ１４における最適解の選択では、単に複数の解
の平均値を演算することによって求めるようにしてもよ
く、本発明においては、この複数の解についての選択又
は演算の方法を限定するものではない。

【００７７】

【実施例】次に、前記所定値Ｄの検証結果の一例を示
す。図４及び図５は、所定値Ｄの検証結果を示す図表で
あり、図４には、距離ＬＡが１０００ｍｍ，距離ｄＡが
１０００ｍｍ，及び距離ｄＢが１４１４ｍｍであって、
測距手段の測定誤差が±１５ｍｍである場合を想定して
あり、一方、図５には、図４に対して各距離を１０倍と
して、距離ＬＡが１００００ｍｍ，距離ｄＡが１０００
０ｍｍ，及び距離ｄＢが１４１４０ｍｍであって、測距
手段の測定誤差が±１５ｍｍである場合を想定してあ
る。また、図４及び図５には、この測距手段の測定誤差
によって左右される前記式（２７）の角度（開き角α）
の誤差を度（°）で示してある。

【００７８】図４及び図５に示す如く、測距手段の測定
誤差±１５ｍｍに相当する開き角αの変化量は、各距離
が大きくなるにつれてに減少し、各距離が小さくなるに
つれて増大することがわかる。

【００７９】ここで、距離ｄＡ，ｄＢのうち、小さい方
（ここでは距離ｄＡ）が１ｍ（１０００ｍｍ）程度のと
きの角度誤差は約±０．６°である。例えば、一般的な
ロータリーエンコーダ１３を例にとれば、その角度検出
精度が±０．２５°（分解能０．５°）程度であるか
ら、この距離では、余弦定理による方法を用いるメリッ
トは少ないと判断できる。

【００８０】このような考え方からすれば、図４及び図
５の角度誤差に基づいて、角度誤差が±０．２５°にな
る距離ｄＡを推定した場合、２〜３ｍとなる。つまり、
前述した実施の形態において用いた所定値Ｄを２〜３ｍ
に設定しておくことによって、余弦定理による方法を用
いるメリットを受けることが可能となるものである。こ
のように、所定値Ｄは、移動体Ｔの実走行を含めて勘案
した値に設定することによって、特定方法の最適な切り
替えを実現することができる。

【００８１】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る移動体の
位置特定方法及びその実施に使用する移動体の位置特定
装置においては、移動体から３つの光反射手段へ光を照
射し、各光反射手段による反射光を移動体にて受け、受
けた反射光に基づいて移動体の位置及び移動方向を三角
測量により特定する方法にあって、３つの光反射手段の
何れか２つの夫々及び移動体の間の距離（例えばｄＡ，
ｄＢ）を反射光に基づいて測定し、測定した距離の何れ
かが所定距離未満である場合に、３つの光反射手段によ
る反射光を受光した際の移動体における受光角度（例え
ばθＡ，θＢ，及びθＣ）を求め、受光角度及び３つの
光反射手段の位置に基づいて移動体の位置及び移動方向
を特定し、また、測定した距離の何れかが前記所定距離
以上である場合に、前記距離に基づいて移動体の位置及
び移動方向を余弦定理を用いて特定する構成としたの
で、前記距離の大小に応じて前述した２つの特定方法を
切り替えることができて、高精度で高価な角度測定手段
及び測距手段を必要とせず、これら２つの特定方法の長
所を有効に利用することが可能である。

【００８２】また、移動体から３つの光反射手段へ光を
照射し、各光反射手段による反射光を移動体にて受け、
受けた反射光に基づいて移動体の位置及び移動方向を三
角測量により特定する装置にあって、３つの光反射手段
の何れか２つの夫々及び移動体の間の距離（例えばｄ
Ａ，ｄＢ）を反射光に基づいて測定する測距手段と、該
測距手段により測定された前記距離の何れかを所定距離
と比較する比較手段と、該比較手段による比較結果が、
前記距離の何れかが前記所定距離未満である場合に、３
つの光反射手段による反射光を受光した際の移動体にお
ける受光角度（例えばθＡ，θＢ，及びθＣ）を測定す
る角度測定手段と、該角度測定手段による測定結果及び
３つの光反射手段の位置に基づいて移動体の位置及び移
動方向を特定する第１特定手段と、前記比較手段による
比較結果が、前記距離の何れかが前記所定距離以上であ
る場合に、前記距離に基づいて移動体の位置及び移動方
向を余弦定理を用いて特定する第２特定手段とを備える
構成としたので、前記距離の大小に応じて前述した２つ
の特定方法を切り替えることができて、高精度で高価な
角度測定手段及び測距手段を必要とせず、これら２つの
特定方法の長所を有効に利用することが可能である。

【００８３】さらに、前記比較手段が、測定された前記
距離の何れか小さい方を前記所定距離と比較する構成と
したので、前記距離が前記所定距離近傍であるような場
合であっても、可及的に前述した前者の方法を用いて移
動体の位置及び移動方向を特定するようにすることがで
き、これによって、比較的精度が低い測距手段を用いた
場合であっても、高精度な特定精度を安定的に得ること
ができる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る移動体の位置特定装置の構成を示
すブロック図である。

【図２】本発明に係る移動体の位置特定装置のＣＰＵの
移動体の位置及び移動方向の特定に伴う処理内容を示す
フローチャートである。

【図３】本発明に係る移動体の位置特定装置のＣＰＵの
移動体の位置及び移動方向の特定に伴う処理内容を示す
フローチャートである。

【図４】所定値の検証結果を示す図表である。

【図５】所定値の検証結果を示す図表である。

【図６】特開平９−１０５６２８号公報に開示されてい
る移動体の位置特定装置の全体構成を示す斜視図であ
る。

【図７】図６に示した移動体の位置特定装置の全体構成
を示すブロック図である。

【図８】３つの光反射手段を用いて三角測量により移動
体の位置及び移動方向を特定する原理を説明するための
説明図である。

【図９】２つの光反射手段を用いて三角測量により移動
体の位置及び移動方向を特定する原理を説明するための
説明図である。

【図１０】３つの光反射手段を用いる前者の特定方法
に、２つの光反射手段を用いる後者の特定方法における
余弦定理を応用した例を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１１ ＣＰＵ １３ ロータリーエンコーダ（ＥＮ） １４ 角度演算部 １７ 距離演算部 ２１ レーザ投受光ユニット Ｔ 移動体 Ａ，Ｂ，Ｃ 光反射手段

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA06 AA32 BB25 CC00 DD03 FF09 FF32 FF61 GG04 HH04 HH13 JJ01 LL12 PP03 QQ00 QQ23 2F112 AD01 AD05 BA06 CA04 CA12 DA25 DA32 5H301 AA02 AA03 AA10 BB05 DD01 FF10 FF11 GG08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体から３つの光反射手段へ光を照射
   し、各光反射手段による反射光を前記移動体にて受け、
   受けた前記反射光に基づいて前記移動体の位置及び移動
   方向を三角測量により特定する移動体の位置特定方法に
   おいて、 前記３つの光反射手段の何れか２つの夫々及び前記移動
   体の間の距離を前記反射光に基づいて測定し、測定した
   前記距離の何れかが所定距離未満である場合に、前記３
   つの光反射手段による反射光を受光した際の前記移動体
   における受光角度を求め、該受光角度及び３つの光反射
   手段の位置に基づいて前記移動体の位置及び移動方向を
   特定し、前記測定した距離の何れかが前記所定距離以上
   である場合に、前記距離に基づいて前記移動体の位置及
   び移動方向を余弦定理を用いて特定することを特徴とす
   る移動体の位置特定方法。
2. 【請求項２】 移動体から３つの光反射手段へ光を照射
   し、各光反射手段による反射光を前記移動体にて受け、
   受けた前記反射光に基づいて前記移動体の位置及び移動
   方向を三角測量により特定する移動体の位置特定装置に
   おいて、 前記３つの光反射手段の何れか２つの夫々及び前記移動
   体の間の距離を前記反射光に基づいて測定する測距手段
   と、該測距手段により測定された前記距離の何れかを所
   定距離と比較する比較手段と、該比較手段による比較結
   果が、前記距離の何れかが前記所定距離未満である場合
   に、前記３つの光反射手段による反射光を受光した際の
   前記移動体における受光角度を測定する角度測定手段
   と、該角度測定手段による測定結果及び前記３つの光反
   射手段の位置に基づいて前記移動体の位置及び移動方向
   を特定する第１特定手段と、前記比較手段による比較結
   果が、前記距離の何れかが前記所定距離以上である場合
   に、前記距離に基づいて前記移動体の位置及び移動方向
   を余弦定理を用いて特定する第２特定手段とを備えるこ
   とを特徴とする移動体の位置特定装置。
3. 【請求項３】 前記比較手段は、測定された前記距離の
   何れか小さい方を前記所定距離と比較すべくなしてある
   請求項２記載の移動体の位置特定装置。