JP2002188918A - 無人車位置計測方式 - Google Patents

無人車位置計測方式

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マッチング処理が容易な無人車位置検出方法
を提供するにある。 【解決手段】 走査型レーザレーダ無人車の位置検出方
式において、反射板R1からの反射光を安定して検出す
る方法として、レーザ光が反射板R1へ照射される入射
角θinを求め、入射角θinがある設定値より大きい場
合、その反射板R1からの反射光は位置演算に用いない
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無人車位置計測方
式に関する。詳しくは、レーザレーダを用いて位置を検
出する無人搬送車の位置検出方式における反射板のマッ
チング方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】走査型レーザレーダのレーザ光を水平面
状に回転走査し、測定対豪物の距離とその反射光を計測
する走査型レーザレーダを無人車の位置検出に用いる方
法がある。この方式は従来の電磁誘導線や光学テープと
いったガイドの敷設工事は不要であるためコースコース
レイアウトの変更が容易で、敷設工事費を削減すること
ができる。またこれに伴い床面条件の影響も受けない。
【0003】走査型レーザレーダを用いた無人車位置検
出方式には、図3及び図4に示すように、走行環境に複
数配置された反射板までの距離、方向を検出し、三角測
量の原理で位置を検出する方式がある。即ち、走査型レ
ーザレーダ10は、回転台1上に回転テーブル2を回転
自在に載置すると共にこの回転テーブル2上に水平面に
対し45度に傾いたミラー3を設置し、このミラー3の
直上に水平面に対し45度に傾いたハーフミラー4を配
設し、更に、このハーフミラー4の直上、水平方向側方
にフォトダイオード5、レーザ6を設置したものであ
る。
【0004】従って、回転台1上の回転テーブル2、ミ
ラー3を矢印で示すように回転させつつ、レーザ6から
水平に出射されたレーザをハーフミラー3で垂直下方に
折り曲げ、更に、ミラー3で水平方向に折り曲げて、反
射板7へ投射するのである。そして、反射板7から反射
した光は、逆に、ミラー3で垂直上向きに折り曲げら
れ、ハーフミラー4を透過し、フォトダイオード5で検
出されることになる。
【0005】また、回転台1には、回転テーブル2の回
転角度を検出するエンコーダ、タコジェネレータ等が設
けられている。このようなレーザレーダ10を、図4に
示すように無人搬送車20に搭載し、レーザレーダ10
から無人搬送車走行環境に複数配置された反射板30,
40,50,60までの距離、方向を検出する。
【0006】この方式の原理を以下に述べる。反射板R
1からR7は図5に示すようなXY平面座標上に予め決め
られた位置に配置されているとする。無人車に搭載され
たレーザレーダを走査することにより、無人車に対する
反射板までの距離、方向を求める。上図における反射板
の距離、方向の測定結果を図6に示す。同図の場合、反
射板R1,R2,R3,R4,R5の距離の測定結果はそれ
ぞれd1,d2,d3,d4,d5、方向の測定結果はθ1
θ2,θ3,θ4,θ5である。
【0007】反射板からの反射光かどうかの判断は反射
光レベルを検出することにより、その値が規定値より大
きい場合、その反射光が反射板からのものであると判断
する。これらの検出された反射板の中から任意の2つの
反射板を選択して無人車の位置演算を行う。以下にその
方法を述べる。図7に示すように、無人車から2枚の反
射板R1,R2が無人車に対して、(角度θ1,距離
1)、(角度θ2,距離d2)の値で検出されたとす
る。反射板R1,R2の位置は既知で、それぞれ(X1
1)、(X2,Y2)とする。
【0008】このときの無人車の位置(Xa,Ya)、方
向θaを求める。角度は図の矢印の方向を正とする(反
時計方向が正)。ここで、2枚の反射板の角度の関係は
常にθ1>θ2とする。これより、θ12>0となる。反射
板検出後、検出された反射板が実際にどの反射板からの
反射光であるのか求める反射板マッチング処理を行う。
これは前回の処理で得られた無人車位置検出結果を基に
求める。ただし初期状態ではこのような前回位置がない
ので無人車をホームステーションと呼ばれる位置が明ら
かな場所に停止させ、この値を初期位置とする。いまこ
の前回位置、初期位置を(Xa0,Ya0)、車体傾きをθ
a0とすると、図8より反射板R1の推定位置(Xr1,Y
r1)が求められる。
【0009】
【数1】
【0010】このようにして求められた反射板推定位置
(Xr1,Yr1)と反射板設定位置とを比較し、その差が
設定値より小さいとき、反射光がどの反射板からのもの
なのかを同定することができる。このマッチング処理を
すべての反射板反射光について行う。どの反射板ともマ
ッチングされない反射光は以下の位置演算には用いな
い。
【0011】このようにマッチングされた反射板の中か
ら任意の2つの反射板を選択する。これらの反射板の位
置は予め分かっているので、無人車の位置(Xa,Ya
は反射板位置と無人車から反射板までの距離出力からな
る連立方程式を解くことにより求めることができる。
(2)式に反射板R1,R2をから無人車の位置を求める
連立方程式を示す。
【0012】
【数2】
【0013】この連立方程式を解くと、図9に示すよう
に2つの無人車の位置(Xa,Ya)が求められる。これ
らの解を(Xa1,Ya1)、(Xa2,Ya2)とすると、
【0014】
【数3】
【0015】これら2つの解の中から正しい無人車位置
を選択する方法を図10を例にして説明する。ここで、
角度の向きは図の矢印の方向を正とする(反時計方向が
正)。座標(Xa1,Ya1)における2枚の反射板の角度
は次式で求めることができる。
【0016】
【数4】
【0017】同様に座標(Xa2,Ya2)における2枚の
反射板の角度は次式で求めることができる。
【0018】
【数5】
【0019】そして、角度差φ12−φ11,φ22−φ21
求め、これらの中でθ12に近い値の座標を正しい無人車
位置とする。上図の場合、φ12−φ11はθ12に近い値と
なるが、φ22−φ21は負の値となるためθ12に近い値と
はならない。これより(Xa1,Ya1)が正しい無人車位
置として選択される。このときの無人車の方向θaは、
【0020】
【数6】
【0021】となる。さらに他の反射板の組合せの連立
方程式から無人車の位置を算出し、得られた結果すべて
を平均化することによって、より高粘度な位置検出が実
現できる。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】無人車の位置を高精度
に検出するためには反射板からの反射光が常に安定して
レーザレーダに帰ってこなければならない。従来では、
平面状の反射板を用いているため、レーザが反射板に照
射する入射角が大きいと、反射光が帰ってこなかった
り、あるいは帰って来たり帰ってこなかったり不安定な
ときがある。このような現象は無人車の位置検出誤差の
原因となる。
【0023】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項1に係る無人車位置計測方式は、走査型レー
ザレーダ無人車の位置検出方式において、反射板からの
反射光を安定して検出する方法として、レーザ光が反射
板へ照射される入射角を求め、入射角がある設定値より
大きい場合、その反射板からの反射光は位置演算に用い
ないことを特徴とする。
【0024】上記課題を解決する本発明の請求項2に係
る無人車位置計測方式は、走査型レーザレーダ無人車の
位置検出方式において、反射板からの反射光を安定して
検出する方法として、前記反射板を三角柱形にすること
を特徴とする。
【0025】上記課題を解決する本発明の請求項3に係
る無人車位置計測方式は、走査型レーザレーダ無人車の
位置検出方式において、反射板からの反射光を安定して
検出する方法として、前記反射板を頂点角度を45[d
eg]〜60[deg]に設定した三角柱形にすること
を特徴とする。
【0026】上記課題を解決する本発明の請求項4に係
る無人車位置計測方式は、走査型レーザレーダ無人車の
位置検出方式において、反射板からの反射光を安定して
検出する方法として、前記反射板を円柱形にすることを
特徴とする。
【0027】上記課題を解決する本発明の請求項5に係
る無人車位置計測方式は、走査型レーザレーダ無人車の
位置検出方式において、反射板からの反射光を安定して
検出する方法として、前記反射板を蒲鉾形にすることを
特徴とする。
【0028】上記課題を解決する本発明の請求項6に係
る無人車位置計測方式は、走査型レーザレーダ無人車の
位置検出方式において、反射板からの反射光を安定して
検出する方法として、前記反射板を半円筒形にすること
を特徴とする。
【0029】
【発明の実施の形態】反射板からの反射光が安定して得
られる実施例を以下に述べる。 〔実施例1〕本発明の第1の実施例に係る無人車位置計
測方式を図1に示す。本実施例は、レーザ光が反射板R
1へ照射される入射角θinを求め、入射角θi nがある設
定値よリ大きい場合、その反射板R1からの反射光は位
置演算に用いない方法である。即ち、入射角θinが大き
くなると、反射光が帰ってきたり帰ってこなかったり不
安定になる。このような不安定な反射板R1を位置演算
に用いることは大きな誤差原因となる。
【0030】そこで、レーザ光が反射板へ照射される入
射角θinを求め、ある設定値より大きい場合、例えば、
60°より大きい場合、その反射板R1からの反射光は
位置演算に用いないようにするのである。具体的には、
反射板R1に照射されるレーザ光の入射角θinは、反射
板法線ベクトルとX軸に対する角度をθrとすると、次
のように求められる。
【0031】
【数7】
【0032】尚、各反射板の方線ベクトルは、反射板の
設置のときに、反射板の位置といっしょに予め無人車の
制御装置に記憶されているものとする。
【0033】〔実施例2〕本発明の第2の実施例に係る
無人車位置計測方式を図2に示す。本実施例は、図2に
示すように、反射板70を三角柱形にする方法である。
反射板70を三角柱形にすることにより、平面形の反射
板7に比較し、レーザが反躰板に照射する入射角を小さ
くすることができるため、安定した反射光を得ることが
できる。
【0034】〔実施例3〕本発明の第3の実施例に係る
無人車位置計測方式を図11に示す。実施例2において
頂点角度が小さい場合、図11(a)に示すように、レ
ーザ光が三角形正面から照射されると入射角が大きくな
り、反射光が検出できなくなる。また、頂点角度が大き
すぎると、実施例1で述べた問題が起こる。そこで、本
実施例は、レーザ光がどの方向から照射されても安定し
た反射光が得られるように、図11(b)に示すよう
に、頂点角度を45[deg]〜60[deg]に設定
する方式である。
【0035】〔実施例4〕本発明の第4の実施例に係る
無人車位置計測方式を図12に示す。本実施例では、図
12のように反射板72を円柱形にする方法である。反
射板72を円柱形にすることにより、平面形の反射板7
に比較し、レーザが反射板に照射する入射角を小さくす
ることができるため、安定した反射光を得ることができ
る。
【0036】〔実施例5〕本発明の第5の実施例に係る
無人車位置計測方式を図13に示す。本実施例は、図1
3に示すように反射板73を蒲鉾形にする方法である。
反射板73を蒲鉾形にすることにより、レーザが反射板
に照射する入射角を小さくすることができるため、安定
した反射光を得ることができる。
【0037】〔実施例6〕本発明の第6の実施例に係る
無人車位置計測方式を図14に示す。本実施例は、図1
4に示すように反射板を半円筒形にする方法である。反
射板74を半円筒形にすることにより、レーザが反射板
に照射する入射角を小さくすることができるため安定し
た反射光を得ることができる。
【0038】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明は、走査型レーザレーダ無人車の位置
検出方式において、反射板からの反射光を安定して検出
する方法として、レーザ光が反射板へ照射される入射角
を求め、入射角がある設定値より大きい場合、その反射
板からの反躰光は位置演算に用いないことにより、或い
は、反射板を三角柱形、特に頂点角度を45[deg]
〜60[deg]に設定した三角柱形、円柱形、蒲鉾形
又は半円筒形にすることにより、反射板からの反射光が
安定して得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る無人車位置計測方
式の説明図である。
【図2】本発明の第2の実施例に係る無人車位置計測方
式の説明図である。
【図3】走査型レーザレーダの斜視図である。
【図4】走査型レーザレーダによる位置検出の説明図で
ある。
【図5】反射板の配置図である。
【図6】反射板と無人搬送車との距離及び角度を示す説
明図である。
【図7】無人搬送車の方向と二つの反射板との関係を示
す説明図である。
【図8】無人搬送車の方向と二つの反射板との関係を示
す説明図である。
【図9】無人搬送車の位置と二つの反射板との関係を示
す説明図である。
【図10】二つの無人搬送車の位置の解から正しい無人
搬送車の位置を選択する方法を示す説明図である。
【図11】本発明の第3の実施例に係る無人車位置計測
方式の説明図である。
【図12】本発明の第4の実施例に係る無人車位置計測
方式の説明図である。
【図13】本発明の第5の実施例に係る無人車位置計測
方式の説明図である。
【図14】本発明の第6の実施例に係る無人車位置計測
方式の説明図である。
【符号の説明】
10 走査型レーザレーダ 20 無人搬送車 30〜60,R1,R2,R3,R4,R5 反射板 70 バーコード反射板

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 走査型レーザレーダ無人車の位置検出方
    式において、反射板からの反射光を安定して検出する方
    法として、レーザ光が反射板へ照射される入射角を求
    め、入射角がある設定値より大きい場合、その反射板か
    らの反射光は位置演算に用いないことを特徴とする無人
    車位置計測方式。
  2. 【請求項2】 走査型レーザレーダ無人車の位置検出方
    式において、反射板からの反射光を安定して検出する方
    法として、前記反射板を三角柱形にすることを特徴とす
    る無人車位置計測方式。
  3. 【請求項3】 走査型レーザレーダ無人車の位置検出方
    式において、反射板からの反射光を安定して検出する方
    法として、前記反射板を頂点角度を45[deg]〜6
    0[deg]に設定した三角柱形にすることを特徴とす
    る無人車位置計測方式。
  4. 【請求項4】 走査型レーザレーダ無人車の位置検出方
    式において、反射板からの反射光を安定して検出する方
    法として、前記反射板を円柱形にすることを特徴とする
    無人車位置計測方式。
  5. 【請求項5】 走査型レーザレーダ無人車の位置検出方
    式において、反射板からの反射光を安定して検出する方
    法として、前記反射板を蒲鉾形にすることを特徴とする
    無人車位置計測方式。
  6. 【請求項6】 走査型レーザレーダ無人車の位置検出方
    式において、反射板からの反射光を安定して検出する方
    法として、前記反射板を半円筒形にすることを特徴とす
    る無人車位置計測方式。
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