JP2008529122A - 特にゴルフコースでの物体を輸送するための自動駆動の車両 - Google Patents

Abstract

物体及び特にゴルフコースでの種々の物品を輸送するための車両で、車両上に設置された少なくとも１台の蓄電池により供給される少なくとも１台の電気牽引モーターから成り、一連の超音波センサーが、外部信号源から来た信号を検出でき、又、マイクロコンピュータ制御装置が前記センサーと、又、前記少なくとも１台の電気モーターの電子速度調節器と接続して、前記外部の基準信号源の位置を参照して、１セットの事前決定された位置を維持するように、自動的に案内される。車両／発信源の相対的位置を正確に決定するために、同一領域で動作している類似の車両との干渉を避けるために、車両のマイクロコンピュータ制御装置内で特別のアルゴリズムが実行される。

Description

本発明は特にゴルフコースで物品及び物体を輸送するための車両に関する。特に、本発明は種々の環境で物体及び物品を輸送する車両の自動運転モード（ｍｏｄｅｓ）及び手段に関する。

物体及び物品を自動輸送するのに適した車両の利用はその実現に求められる技術が成長したお陰でいくつかの分野で普及してきている。

特に我々はマイクロコンピューター・ベース（ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ｂａｓｅｄ）の電子技術を参考にしていて、特別な基準信号発信源に対して車両自体を適切に駆動できるように、車両搭載の蓄電池と車両駆動手段により通常提供される電気モーターを適切に制御するのに十分高度であるアルゴリズムを開発することが可能になっている。

同じ出願人が申請した以前の特許文献１で、例えば、ゴルフコース上のクラブ（ｃｌｕｂｓ）、付属品、その他の物品の輸送専用とする車両、あるグループのセンサー（ｓｅｎｓｏｒ）を用いて、ゴルフプレーヤ（ｇｏｌｆ ｐｌａｙｅｒ）により使い古された超音波信号の外部発信源の位置を検出するための車両、車両の通路に沿って置かれている障害物の検出専用の他のセンサー・グループを開示し、特許出願を行ってきた。

前記センサーにより検出された信号は、マイクロコンピュータ・セントラル・ユニット（ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｅｎｔｒａｌ ｕｎｉｔ）により処理されるが、そのユニットは、外部の超音波信号源に近い車両を導くアルゴリズムに基づいて、センサー及びモーターの電子制御ユニットに接続している。前記のマイクロコンピュータ・セントラル・ユニットは操縦装置を、及び（又は）、予想される各電動モーターを制御する。これらは、外部発信源からの信号をセンサーが検出した関数として、及び、信号の発信から検出までの経過時間により測定された外部発信源とセンサーの間の距離の関数として機能する。

確かに、そのように設計された車両は自動運転機能を提供しているが、例えば、特許文献２に示されている車両のように無線信号の使用に基づく以前の車両のひとつと比較して遙かに優れている。特許文献２はユーザー（ｕｓｅｒ）に接続した発信源から生じる電磁信号の受信器を提供していて、前記受信器は適当な距離を設けて前記車両に取付けられている。この場合、車両の誘導が非常に困難である。なぜなら、受信器が受けた信号のエネルギー・レベルの差により、それにより、受信器がお互いに近づきすぎて、前記の差は信頼できる検出と処理には十分ではないからである。

自動駆動車両の別の例は依然としてゴルフ分野にあって、無線信号の利用に基づいていて、特許文献３に開示されている。自律式ロボ（ｒｏｂｏ）車両が地図とナビゲーション（ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）指令を記憶できて、さらに、ゴルフ・コースに沿って全プレーヤー（ｐｌａｙｅｒ）が列席できるようにグローバル・サーベイランス・システム（ｇｌｏｂａｌ ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ）との相互作用もできる。我々は、前の事例について、この場合でも付随的利点があるけれども、その車両がユーザーと直接相互作用をしたときに、この場合でもプレーヤーが持ち歩く発信器が発信した無線信号の方向検出がその位置を決定することが必要であり、以前の解決策と同じ問題を生じる。それで、特許文献１で開示された解決策が、現時点では、特定の応用分野で非常に信頼できる解決策である。

とにかく、屋内で用いる場合、発信源の信号の検出に関連した問題が信号自体に予想される反射から生じうるけれども、非常に有効に作用する場合、使用分野、ゴルフコース、により、一種の制約に生じる。

さらに、制約が、車両と外部発信源の間の相対的位置、上記の車両を過度に制約する相対的位置、種々の車両に属する種々の外部発信源と干渉する可能性から生じうる。

欧州特許第ＥＰ １２１０２６０号明細書 米国特許第Ａ−４，１０９，１８６号明細書 米国特許第Ａ−５，７１１，３８８号明細書

本発明の目標は、屋内及び屋外の両方で種々の環境で物体その他の品目を輸送する自動運転車両を提案することである。

さらに、本発明の目標は、物体及び種々の物品の自動輸送を極端に容易で、車両と外部発信源の間の相互位置を直ちに定義し、維持するための車両を提案することである。

本発明の他の目標は、物体及び種々の物品の自動輸送に特にゴルフ・コースで使用するのに適している車両を提案することである。

上記の目的及びその他が以下から成るタイプの車両により達成される。
−少なくとも、１台の電気牽引モーターを前記車両の少なくとも１個の車輪に関連付けること、前記モーターにはその車両に搭載した１セットの蓄電池により供給すること、そして、電子速度調節器により制御すること。
−外部信号源から来た信号を検出できる一連の超音波センサー。
−前記センサー、及び、少なくとも１台の電気牽引モーターを誘導する前記電子式速度調節器と接続しているマイクロコンピューター制御装置。

前記車両は、前記一連のセンサーには前記車両上で分散された少なくとも３個のセンサー・ユニット（ｓｅｎｓｏｒ ｕｎｉｔ）が含まれていること、前記マイクロコンピューター制御装置が、少なくとも２個の前記センサー・ユニットにより、特に前記センサー・ユニットと比較して前記発信源の位置の三角法の計算を実施することにより、検出された信号に関連するデータの処理を通じて前記外部発信源と比較して、前記車両の位置を決定することができるという事実により特徴付けられている。

前記センサー・ユニットは、車両を囲む領域の全ての点を監視するためにそのような位置での形状と配置にしている。長方形設備を有する車両の場合、上記ユニットのそれぞれが、対のセンサーから成っていて、お互いが直角になる方向で隣接している。前記ユニットの数が４個で、車両の四コーナー（ｃｏｒｎｅｒ）にそれぞれ配置されているのが好ましい。外部発信源と比較して、車両の位置の三角法計算が、前記センサー・ユニットの三個により検出された信号に関連したデータを処理することにより有効になる。精密なアルゴリズムは、特に基準信号の反射又は種々の干渉による誤計算を拒絶する。

同じ領域で機能して、同様の車両に可能性のある干渉は、外部発信源を活性化させる信号のコーディング（ｃｏｄｉｎｇ）のお陰で、又、各車両の発信源信号の伝送の時間的間隔を正確に定義することにより、他の車両の伝送の時間的間隔について都合良く分離し、区別することにより克服される。

本発明の車両に関連した利点は、外部発信源に対する車両の位置決定に用いる詳細アルゴリズムの有効性を考えれば、直ちに明らかである。それからのアルゴリズムが車両の誘導を十分に柔軟にし、同時に干渉又は検出のエラー（ｅｒｒｏｒ）の解消を行なえる。

しかしながら、本発明の特徴と関連した利点を理解しやすくするために、以下で本発明の実施例に添付する図面の助けを受けて記述する。

図１を参照すると、本発明に基づく車両を全体的に１０と示している。その主要要素の配置を標識付き線で示して、外部被覆付き構造１１を細線で示している。

指摘できるように、筒状シャーシー１２が、車両の実質的に長方形設備を有し、２個の後輪１３、１４及び２個の前輪１５、１６を取付けている。

車両自体の後方部分には、２個の車輪１３、１４の間に、２個の蓄電池セット１７、１８が固定され、種々の補助的部分とは別に、２台の電気牽引モーター１９、２０に供給し、本発明のこの実施例では、適当な伝動手段に通じて後輪１３、１４を回転する。

前記牽引モーターは電子制御装置により制御され、その一方でそれがマイクロプロセッサー制御装置２１により制御される。制御装置２１もバッテリー１７、１８により構成されるエネルギー蓄積装置により供給される。

処理装置２１も、単純化のために図面には示していないが、操縦装置とセンサー・ユニット２２を制御する。センサー・ユニット２２は外部発信源２３から来た超音波信号の受信専用である。最後になるが、装置２１も別のセンサーとシステムの制御専用で、そのシステムは例えば可能性のある障害物の検出システムである。

外部発信源２３は図４及び５に詳細に示されているが、ゴルフコース上の車両を使用する場合のプレーヤー（ｐｌａｙｅｒ）の位置に、又は、一般的に車両のユーザーの位置に関連している。ユーザーの衣服に固定できるフック（ｈｏｏｋ）２４により容易に輸送できる。前記外部発信源には電気スイッチ２５が設けられ、車両に関連した伝送ステーション（ｓｔａｔｉｏｎ）により示された無線周波数信号を受信できるユニット（ｕｎｉｔ）を起動する。ユニットは特別な構造のお陰で、小窓２６を通じて実質３６０度の作動角度で発信できる。

前記外部発信源２３が、同じ装置２３の本体内に設けられたプレースメント（ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）２７の特別の穴に配置されたバッテリー（ｂａｔｔｅｒｉｅｓ）から供給される。

本発明の実施例で、センサー・ユニット２２が４個で、車両の四コーナーに位置するように、車体上に置かれた物体が存在して、それらの内の少なくとも３個が外部発生源からの超音波信号を受けるにする。さらに、それらはシャーシー（ｃｈａｓｓｉｓ）１１の上部に固定されているので、できるだけ十分に「可視範囲」を得るようにする。この場合、前記センサー・ユニットが対になったセンサー２８から成っていて、図６に十分に示されているが、一方が他方と比較して垂直に配置され、車両１０の外側を向いている。

センサー２８の位置は、その使用範囲内で、超音波発生源２３でありうる全ての点を、その各センサーの使用範囲を示している図１の線２９により概略的に示しているように少なくとも２個の前記センサーにより検出できる。

図２に示すように、又、図３に詳細に示すように、マイクロコンピューター・ユニット２１との通信内に制御盤３０が位置していて、ユーザーとユニット２１自体の間の境界として機能している。前記制御盤により、車両と発信源２３の相対的位置に加えて、両者の間の距離を設定できる。その位置は車両が全機能の間、又は、以下の設定まで維持する必要がある。

特に、制御盤３０上にディスプレー（ｄｉｓｐｌａｙ）３１がある。車両自体の使用状態に関して挿入されたデータその他の情報の視覚化のためにある。さらに、スイッチ３２、待機スイッチ３３，さらに一連のボタン３４のオン・オフ（ｏｎ ａｎｄ ｏｆｆ）が行われる。それにより、車両及び外部発信源の間の上記の距離と相対位置、それに加えて、制御、車両の明らかに全ての可能なユーティリティ（ｕｔｉｌｉｔｙ）機能の設定が可能である。

本実施例で、小さな物品の輸送に特に有用なものとして、棚３６を支持している高さを調節できる垂直アーム３５を図１及び２に示されていることを指摘できる。

明らかに、異なる又は別の形態の付属品を車両の個別使用分野に関連して提供できる。本発明の車両は以下に示すように動作する。

制御装置２１を動作させると、制御盤３０を通じて、外部発信源又は中継器２３の位置と比較して、車両１０が維持することが望まれる距離と位置が設定される。スイッチ２５により、中継器２３が起動されると、その結果は制御装置２１により制御された伝送装置により送られた無線周波数信号を受信できる。中継器の起動及びそれゆえ超音波信号の発信は、車両１０専用で、中継器２３に関連している特別起動コード（ｃｏｄｅ）を含む信号を受けた後でのみ生じる。

中継器２３により発信された超音波信号はセンサー・ユニット２２により受信され、制御装置２１に伝送され、それにより処理される。又、前記信号の関数として、制御装置自体が車両の誘導システム、特に操縦システムと電動モーター１９、２０の制御システムを制御して、外部発信源２３に対する位置及び以前に設定されたのと同じものからの距離に達するようにする。

誘導システムに送られる制御パラメーターは、どのセンサーがその信号を受取ったかの関数として、又、中継器２３からの発信とセンサー・ユニット２２からの受信の間を別ける時間的間隔の関数として、計算される。

特に、その特別な位置のお陰で、信号を時々検出する少なくとも２個のセンサーがある。これにより、処理装置２１が、正確な三角法の計算により、車両の位置と比較して、発信源２３の位置を確認できる。実際に、特定センサーによる無線周波数起動信号の伝送と超音波信号の受信の間を別ける時間的間隔の関数として、前記センサー２８から中継器２３までの距離が算定される。それゆえ、少なくとも２個のセンサーに関連した距離の三角法による詳細計算で、前記２個のセンサーの結果と外部発信源を整列できない場合に十分正確な方法で車両１０の位置と比較して外部発信源２３の位置を確定することが可能である。特に、三角法計算を用いて、中継器に対する３個のセンサーで検出した距離、一義的に決定された車両／中継器の相対的位置、このどれかが外部発信源に対するセンサーの配置になる。

センサーによる誤っているが合同にならないことの検出後で、その位置に前記の三角法計算を実行することで誤った結果を終わらせることができたと見なせる。例えば、障害物の存在で、又は、屋内なので、位置の正確な計算ができるほど、又は、反射信号として達
することができるほどの、超音波信号を十分な数のセンサーに到達させることはできない。

上記の問題を避けるために、又、それゆえ、特に信頼できるようにするために、車両の誘導が処理装置２１内で実行される。そのお陰で、特別なアルゴリズムが、センサー・ユニット２２が受信した信号の関数として計算された位置を採用できるかどうか確定される。

これは図７のフロー・チャート１００に示されている。車両１０及び中継器２３の起動中（段階１０１）、処理装置２１が無線周波数信号を送り（段階１０２）、その車両固有の特別コードを送る。中継器２３が無線周波数信号を受信し、検証する（段階１０３）。これがその起動コードを送ると、又、一致している場合、超音波信号を送る（段階１０４）。前記超音波信号が、車両１０上で移動するセンサー２８により受信される（段階１０５）。受信したセンサーが少なくとも２個であれば、装置２１が車両と中継器の間の相対的位置の三角法計算に進む（段階１０６）。

そのような計算が車両に通電した後で最初にそのような計算が有効になった場合、マイクロコンピューター装置２１が中継器による超音波の信号発信の新請求を送る。そして、再び、位置の計算に進む。これが、事前決定された回数、通常、７回か８回繰返される（段階１０７、１０８）。最後に、最大の回数の前記計算から得られた位置を有効として、最終的に採用する。車両／中継器の相対的位置を決定した場合、新しい位置の以下の計算手順が行われる。それは以下に詳細に示すとおりである。基準時間“Ｔ”が経過した後で、上記の計算手順が始まる。

代わりに、位置の計算が、通電後の最初でなく、又、それゆえ、位置自体の以前の決定手順のお陰で、車両／中継器の相対的位置が既に判明している場合、処理装置２１がこの最終結果が有効として採用される前に（段階１１０）、新しく計算された位置と以前の位置の合同を抑制（段階１０９）する。そのような合同は、最後に計算された位置と以前に決定され、記憶されたものとの間の距離の関数として、さらに、そのような位置の決定のために行われた２件の計算手順の間の経過時間の関数として、その中継器のユーザーの最大運動速度により、又、車両自体の最大速度により、車両自体の最高速度により、中継器の速度に対する車両の速度が基準値を克服できないことを念頭に置いて、そのような合同が検証される。

車両と中継器の間の相対的位置を採用するための上記アルゴリズムにより、非常に信頼できる方法で、以前に設定された位置に車両自体を維持することができる。さらに、屋内を用いて、センサー・ユニット２２が非常に多数の反射信号を受信しうる。

従来技術の自動誘導をされた車両の別の利用限界は、同一領域内で同時に多くの車両を用いることが不可能なことによる限界も、特定車両１０に関連して中継器２３により送られた超音波信号として、同じ領域内で運転している他の車両の処理装置２１によっても検出でき、処理装置内で実行される特別のアルゴリズムのお陰で本発明の車両内で実施される。決定された順序に基づいて、その領域で動作する種々の中継器２３の別々の起動を許され、それらから送られた信号が重ならず、それゆえ、関連する車両によってのみ受信され、処理される。

そのようなアルゴリズムが図９のフローチャート２００内に示され、以前に示した車両／中継器の相対的位置の決定手順の終わりに（段階２０１）、図８の時間表に概略的に示された時間“ｔ”だけ続ける手順（その間は位置の三角法計算が種々の回数で行われる）と、前記手順２０１の開始後に、基準時間“Ｔ”が経過するまで、処理装置２１が、待機
状態を維持している。この後で、位置計算の新しい手順が、中継器２３の起動コードを含む無線信号の発信により始まる。

位置の採用の以前の手順の終わりと、以下のひとつの始まりの間に介入された時間がＴ−ｔと続く待機時間の間、無線受信システムも備えた処理装置２１が無線信号を受信する場合（段階２０３）、関連コードが特定リストに属しているかどうかを検証し（段階２０４）、他の車両１０が同じ領域にいる台数と種類を知るために、それを記憶し、継続的に更新する。そのコードがリストに無い場合、前記処理装置が実際に事前配置された階層に基づいて、リスト自体にそれを加える（段階２０５）。それで、中継器起動の無線信号を受けたときに、処理装置２１が関連コードを自身のコード及びリスト内の他のものと比較する。そのコードが昇順であれば、その特定のコードを有する信号を発信した車両により位置を採用する手順を達成するのに必要な時間ｔが経過したら、直ちに１番進める（段階２０６）。中継器起動の無線信号をそれ自体により発信させて、進めることができる。そうしない場合、伝送しないので、待機状態のままにしなければならない。

前記アルゴリズムを用いて、図８に示すように、“Ｔ−ｔ”の時間内に、自身の中継器に対する基準車両の位置の以下に示す２件の計算手順の間に挿入することが、同じ領域で運転している一定数の車両の車両／中継器の相対的位置の計算手順を行い、前記数字が時間“Ｔ”と時間“ｔ”の間の関係の関数になる、計算の各段階が重なり、それゆえ、種々の中継器による超音波信号の発信を避けられるという事実のお陰で、一定の中継器２３により送られる信号がセンサーにより受信され、前記中継器が関連しているものとは異なる車両１０の処理装置により処理されるというリスクも避けられるので、上記の全てが可能である。明らかに、上記の２件のアルゴリズムが手順に含まれる車両及び(又は)センサーの一時的パラメーターの変形及び台数が存在する中での妥当性及び有効性を維持する。

さらに、用いられる車両及びセンサー・ユニットの構成を変更できる。さらに、前記装置の位置と数が依然として、３個のセンサーの外部発信源からの距離を用いた三角法計算が車両／発信源の相対的位置を一義的に決定するという事実を依然として有効にしている。本発明に加えられる他の変更又は修正は、依然として、請求項により定義された保護分野に残されている。

本発明の車両の主な機械的及び電気的要素の構造上の特徴を示す透視図である。 ロッドが制御盤を横たえた状態で支持している特別な構造で、図１の車両の別の全体的透視図を示す。 図１の車両の制御盤の正面図を示す。 本発明の車両に関連した超音波信号源の側面図を示す。 図４の超音波信号源の上面図を示す。 図１の車両に関連した超音波センサー・ユニットのひとつの上面図を示す。 超音波信号源の位置に対する車両の位置を決定するアルゴリズムに関するフローチャートを示す。 同じ領域内に種々の車両が存在していて、相対的超音波信号源に対する種々の車両の単一の位置を決定する時間間隔を略図的に表示する時刻表を示す。 同じ領域内に他の車両が存在する場合の本発明の車両に関連した外部発信源の位置を決定するために用いられる手順開始のアルゴリズムに関するフローチャートを示す。

Claims (10)

1. 特にゴルフコースでの物品及び種々の物体を輸送する車両で、
   −少なくとも前記車両の少なくとも車輪に関係する少なくとも電気牽引モーター、前記モーターがその車両に積載されて取付けられた１セットの蓄電池により供給され、かつ、電子速度調節器により制御されること、
   −外部信号源から来た信号を検出するのに適した一連の超音速センサー、
   −前記センサーと、前記少なくとも１台の電気牽引モーターを案内するための前記電気速度調節器と接続したマイクロコンピューター制御装置、
   前記一連のセンサーには前記車両に分散された少なくとも３個のセンサーが含まれるという事実、及び、前記マイクロコンピューター制御装置が少なくとも２個の前記センサー・ユニットにより検出された信号に関連したデータの詳細分析により、前記外部発信源と比較して前記車両の位置を決定するのに適しているという事実を特徴とする前記車両、
   から成るタイプの車両。
2. 前記マイクロコンピューター制御装置が、前記発信源に対する前記センサー・ユニットの距離の数値を用いることにより得られた前記位置の三角法計算により、前記外部発信源に対する前記車両の位置を決定するのに適していて、前記外部発信源起動の瞬間と前記起動の結果として前記発信源から送られた超音波信号の前記センサー・ユニットによる受信の瞬間の間に挿入された時間を計測することにより前記の数値を算定するという事実を特徴とする請求項１に基づく車両。
3. 前記車両が実質的に長方形設備を有し、かつ、前記センサー・ユニットが４個で、前記車両の各コーナーに位置することを特徴とする請求項１に基づく車両。
4. 前記センサー・ユニットのそれぞれが、それらが垂直を向いて、お互いに隣接して位置しているセンサーの対から成っていることを特徴とする前記請求項に基づく車両。
5. 外部発信源に対する車両位置の三角法による計算が、前記発生源から３個の前記センサー・ユニットまでの距離の数値を処理することにより有効になることを特徴とする請求項２に基づく車両。
6. アルゴリズムにより、前記発信源に対する車両の位置を決定するために、前記マイクロコンピューター制御装置が適合していて、
   ａ） 前記三角法計算により決定された位置が、以前の決定手順の間で採用された可能性のある位置に対する合同のチェックのために提出されていること、
   ｂ） 前記発信源からの前記センサー・ユニットの距離の数値、順番に実施された前記外部発信源の起動から検出された数値について事前決定された回数に対して、順番で繰返される三角法の計算から最大回数が得られた位置を有効として採用すること、
   それにより、前記発信源により発信された信号の反射の影響として、又は、他の種類の障害の結果として計算された誤った位置を無くすこと、
   を特徴とする請求項２に基づく車両。
7. 前記計算された位置と前記の以前決定された位置の間の距離の関数として、又、前記の位置を決定するために行われた２回の手順の間に介在する時間の関数として、前記合同のチェックが行われることを特徴とする前記請求項に基づく車両。
8. 前記マイクロコンピューター制御装置が同じ領域で動作している他の車両との干渉を避けるために有用なアルゴリズムに基づいて前記外部発信源に対する前記車両の位置を決定するのに適していて、前記アルゴリズムが、事前に配置された階層に基づいて関連する外
   部発信源に対する種々の車両の位置を決定するために別の手順実施を行うこと、
   を特徴とする請求項２に基づく車両。
9. ａ） その外部発信源に対して基準の車両の位置を決定する手順の終わりに、処理装置が前記手順の開始から基準時間“Ｔ”が経過するまで待機状態のままでいること、
   ｂ） 位置採用の前の手順の終わりと以下のひとつの始まりまでの間に介在するＴ−ｔが経過する待機時間の間、前記処理装置が無線受信システムから成り、無線信号を受信し、かつ、関連コードが特定リストに属しているかどうか検証し、同一領域内にいる他の車両の台数と種類を知るために、それを記憶し、継続的に更新し、事前配置されている階層に基づいて、前記コードがリストになければ、前記コードをリストに加える。その一方で、前記コードが既にリストにある場合、前記装置が関連コードを自身のコードと、又、そのリスト内の他と比較する。もし、そのコードが昇順で、そのひとつ直前のものであれば、その特定コードを有する信号を発信した車両による位置の採用手順実施に必要な時間ｔを経過したら、それ自身の外部発信源を起動する無線信号を自身が発信するように進めることができること、
   を前記アルゴリズムが行なえることを特徴とする前記請求項に基づく車両。
10. 添付図面及び指定目的に実質的に記述され、示されている特にゴルフ・コースで物品及び種々の物体を輸送するための車両。

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