JP2010148579A - 電磁誘導式ゴルフカートの衝突防止方式 - Google Patents

Abstract

【課題】 ゴルフカート40の走行路が上り坂から平地になったり、下り坂から平地になったりする場合にも、早期に障害物の有無を検知することができる衝突防止方式を提供する。
【解決手段】 ゴルフカート40の走行路の傾斜角度（θ）を傾斜センサ18によって測定する。そして、走行路が上り坂と判断した場合には、障害物検出センサ36の角度を進行方向に対して下方向を向くように制御し、走行路が下り坂と判断した場合には、障害物検出センサ36の角度を進行方向に対して上方向を向くように制御する。さらに、障害物検出センサ36の角度を走行路の傾斜角度（θ）に対応させるとともに、傾斜角度（θ）よりも少ない角度を向くように制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、走行路に沿って敷設されている誘導線に沿って、自動操舵をしながら走行し、障害物検出センサを用いて衝突を防止する電磁誘導式ゴルフカートの衝突防止方式に関するものである。

誘導線に沿って所定の軌道上を走行するゴルフカートなどの自動走行車として、電磁誘導式のゴルフカートが用いられている（図４）。なお、図４に示されるようなバッテリ式乗用ゴルフカートは、騒音や排気ガスを出さず、環境にやさしいという特徴があるために国内においても需要が増加している。

電磁誘導式ゴルフカートの走行路の地中には、１ループになるように誘導線が敷設されている（図なし。）。これらの電磁誘導式のゴルフカートは、誘導線に低周波の交流電流を流すことによって発生する磁界を、車両の前端部に設置したコイル等を用いた誘導センサ16a,bで検出する（図４）。そして、操舵モータ12を動かすことによって舵取り機構25を操作し、前車輪6c,dを動かして前記バッテリ式乗用ゴルフカートを走行路に沿って誘導するものであり、この方式は一般に電磁誘導式と呼ばれている。そして、誘導線のない場所、例えばゴルフコース内では、ステアリングハンドル7を用いた手動運転も可能としている。

前記電磁誘導式のゴルフカートには、ゴルファーやキャディなどとの衝突を防止するために、車体の前の部分に障害物検出センサ36が備えられている。そして、走行中のゴルフカートの前方にゴルファーなどが立ち入った場合には、それらとの衝突を防止するために、ゴルフカートを緊急に停止させる衝突防止方式が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

さらに、カーブなどの走行コースに応じて、障害物検出センサ36が検出可能なエリアの範囲を切り替えることによって、障害物検出センサ36の誤動作を防止する方式も開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平９−９３７０３号公報 特開平１１−３３８５４６号公報

なお、上述したような従来から使用されている障害物検出センサ36では、その指向角度48が一定である。その結果、ゴルフカート40の走行路が上り坂から平地になったり、その逆の下り坂から平地になったりするような場合には、障害物検出センサ36がうまく作動せず、急停車をする場合や、最悪の場合にはゴルファーなどの不定障害物43と接触事故を起こすような場合も認められた（図１（ｂ）、図２（ａ））。そして、ゴルフカート40が急停車をすると、乗員にとっても不快な印象を与えるとともに、乗員の転落事故等の思わぬ障害事故の原因にもなる。

なお、指向角度48の異なる複数個の障害物検出センサ36を用いて衝突防止を図る方式も考えられる。しかしながら、指向角度48の広い障害物検出センサ36は、一般的に近距離の障害物しか検知できないという問題点がある。

また、指向角度48が広く近距離対応の障害物検出センサ36と、指向角度48が狭く遠距離対応の障害物検出センサ36とを組み合わせる方式も考えられる。しかし、この方式では、複数個の障害物検出センサ36が必要となるためにゴルフカートの製造コストが上昇するという問題点があった。

本発明は、前記した問題点に鑑みてなされたものであって、ゴルフカートの走行路が上り坂から平地になったり、その逆の下り坂から平地になったりするような場合にも、早期に障害物の有無を検知することができる衝突防止方式を提供することである。

本発明に係わる電磁誘導式ゴルフカートの衝突防止方式では、走行路が上り坂であるか下り坂であるか、及び、走行路の傾斜角度を傾斜センサで検出し、傾斜角度に応じて障害物検出センサ36の上下の向きを可変にすることを特徴としている。

すなわち、請求項１の発明は、進行方向前方に存在する障害物を検出するための障害物検出センサを備えた電磁誘導式ゴルフカートの衝突防止方式において、
前記電磁誘導式ゴルフカートの走行路の傾斜角度を傾斜センサによって測定し、
前記走行路が上り坂と判断した場合には、前記障害物検出センサの角度を進行方向に対して下方向を向くように制御し、
前記走行路が下り坂と判断した場合には、前記障害物検出センサの角度を進行方向に対して上方向を向くように制御することを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記障害物検出センサの角度は、前記傾斜角度に対応するように制御することを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記障害物検出センサの角度は、前記傾斜角度よりも少ない角度に制御することを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１〜３の発明において、前記障害物検出センサは、超音波センサであることを特徴としている。

本発明に係わる衝突防止方式を用いると、１個の障害物検出センサを用いることができるとともに、ゴルフカートの走行路が上り坂から平地になったり、その逆の下り坂から平地になったりしたような場合にも、適切な対応が可能な衝突防止方式を提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態をバッテリ式乗用ゴルフカートに用いた場合について説明する（図１〜４）。図４は、本発明の一実施例を示す電磁誘導式ゴルフカートの構成を示すブロック図であり、図３は、走行制御主要部のブロック図である。

１．ゴルフカートの構成
図４に示す乗用ゴルフカートは、バッテリ1によって駆動モータ4を動かし、トランスミッション5を介して後車輪6a、bを回転させて前進または後進させるものである。なお、図４に示すコントローラ2、操舵モータドライバ11、ブレーキモータドライバ13などに供給する電源は、すべてバッテリ1から供給される。

手動運転時においては、前車輪6c、dを操舵するためのステアリングハンドル7、車両速度を調整するためのアクセルペダル8及び車両に制動をかけるためのブレーキペダル9で操作する。

この乗用ゴルフカートは、運転席の前方に操作パネル24が取り付けられている。操作パネル24には、自動／手動モード選択スイッチ27、発進スイッチ、停止スイッチ、前進スイッチ、後進スイッチ及び、何らかの故障を検知した場合に、それを表示する表示部と警報を鳴らすブザーなど（図なし。）が装着されている。

車両の速度はトランスミッション5に取り付けられた車速センサ20により検出され、該車速センサ20からコントローラ2に、速度に応じたパルス電圧が出力される。そして、コントローラ2により、フィードバック方式を用いたＰＩＤ制御で、目標速度になるように駆動モータ4の速度制御を行っている。

一方、車両の制動は、電磁クラッチブレーキ15、ドラムブレーキ10a〜d、駆動モータ4による回生ブレーキの３種類のブレーキを用いている。なお、ゴルフカート走行時には、駆動モータ4の回転軸に取り付けられた電磁クラッチブレーキ15に通電することによって、該電磁クラッチブレーキ15の制動を開放している。

２．自動運転
自動走行が可能なゴルフ場のカート走行路には、あらかじめ誘導線（図なし。）が埋設されており、該誘導線に１，５００Ｈｚの交流を流すことにより、その近傍には交流磁界が形成されている。この乗用ゴルフカートには、車両の前端部に水平略左右方向に動く略Ｔ字状のアーム34があり、該アーム34の左右２カ所には、誘導センサ16a、bが配置され、それらからの信号はコントローラ2に出力される。

前記誘導センサ16a、bは、例えば、コイルを用いたものであり、前記交流磁界によって該誘導センサ16a、bに発生する起電力を検出して誘導線の位置を判断して、乗用ゴルフカートを走行路に沿って誘導するものである。すなわち、前記コントローラ2は、誘導センサ16a、bからの信号に基づいて処理をし、操舵モータドライバ11を介して操舵指示信号に対応した駆動電流を操舵モータ12に送る。操舵モータ12の回転数は、ステアリングギアユニット19を通して一定比の減少をさせた後に、ステアリング軸35を回転させる。そして、ステアリング軸35を回転させることによって、舵取り機構25を介して前車輪6c、dを操舵して車両が誘導線からはずれないように走行制御をする。

なお、自動走行時において、ステアリングハンドル7は、安全上の理由からステアリングギアユニット19によりステアリング軸35から切り離されて固定された状態とし、その手動による操作を不能とする。また操舵モータ12の故障の有無を検出するために、その駆動電流をコントローラ2に出力して常に監視している。

マグネットセンサ17は、例えば、コイルを用いたものであり、地面と対向するように車両下方の所定位置に取り付けられている。一方、ゴルフ場のコースには、所定の間隔をあけて複数個の永久磁石が、Ｎ極またはＳ極を地表に向けた状態で埋設されている（図なし）。これらの埋設された複数個の永久磁石の上方を、マグネットセンサ17を装着した車両が通過することによって、前記マグネットセンサ17に誘導起電力が生ずる。そして、マグネットセンサ17によってそれぞれの永久磁石の磁極配列パターンを検出することによって、車両の目標速度を変更させたり、停止させたりするなどの走行制御を行う。

また、車両には、傾斜センサ18も取り付けられており、車両が走行している走行路の傾斜角度（θ）をコントローラ2に出力する。例えば、コントローラ2は、平地をゼロ、上りをプラス、下りをマイナスの符号をつけて判断し、傾斜角度（θ）が大きいほど大きな値として演算する。なお、後述するように、本発明では、この傾斜センサ18からの傾斜角度（θ）の信号に基づいて、障害物検出センサ36の上下方向の向きを変えることを特徴としている。

ゴルフカートが停止をする場合には、駆動モータ4に回生制動をかけると同時に、前後車輪6a〜dに取り付けられた油圧式のドラムブレーキ10a〜dを作動させる。ドラムブレーキ10a〜dは、油圧シリンダ22内の圧力をブレーキモータ14の回転により調整し、前後車輪6a〜6dに適正な制動をかけるものである。その後、ゴルフカートに制動がかかることにより減速し、駆動モータ4の回転を検出する車速センサ20で検出される速度がゼロになると、コントローラ2より、電磁クラッチブレーキ15に流れる電流を遮断し、電磁クラッチブレーキ15を閉じて後車輪6a、bがロックする。

また、自動運転時において、ゴルフプレーヤなどの障害物が車両の進行方向に進入したような場合には、障害物検出センサ36によってそれを検知し、コントローラ2を介して車体にブレーキがかかるようにして危険防止対策としている。なお、本発明に係わる障害物検出センサ36を用いた衝突防止方式については後述する実施例において詳細に説明する。

３．手動運転
このバッテリ式乗用ゴルフカートは、通常のマニュアル操作による手動走行も可能である。この場合には、操作パネル24の自動／手動モード選択スイッチ27を手動走行モードに切り換える。この状態では、ステアリングギアユニット19によって舵取り機構25と操舵モータ12との連結が解除された後、前記舵取り機構25とステアリングハンドル7とが連結される。したがって、この状態では運転者によるステアリングハンドル7の操作による手動での操舵運転を行うことができる。

手動走行時には、運転者がアクセルペダル8を踏むことにより、電磁クラッチブレーキ15を開放して車体を加速する。そして、運転者がアクセルペダル8から足を離すことにより、車体に回生制動がかかり減速するようにした。

また、運転者がブレーキペダル9を踏むことにより、ドラムブレーキ10a〜dによって車体に制動をかけることができる。なお、アクセルペダルの踏み込みが無く、かつ車速センサ20で検出した車両速度がゼロであることをコントローラ2が確認したときには、電磁クラッチブレーキ15に流れる電流を遮断し、電磁クラッチブレーキ15を閉じて、後車輪6a、bがロックされて駐車状態となる。

４．本発明に係わる電磁誘導式ゴルフカートの衝突防止方式
図１及び図２は、上り坂や下り坂において本発明を実施した場合の概略図であり、図３は、ゴルフカートの走行制御部のブロック図である。
（ａ）障害物検出センサ
図３に示すゴルフカートの走行制御部のブロック図において、障害物検出センサ36として、車両に搭載しても誤動作が少ない超音波センサを用いた。この超音波センサは、送信部と受信部を備えている送信受信一体型をしている。超音波センサの送信部からは、パルスの幅が１ｍｓの信号を８０ｍｓｅｃの周期で進行方向に向けて送信する。送信した超音波は障害物に当たると反射し、その反射波を前記受信部で検出してコントローラ２に出力する。

前述したように、ゴルフカート40と障害物との距離は、超音波を送信してからそれが反射してくるまでの時間経過によって計測することができる。なお、一般的な超音波センサは、指向角度が＋／−１５度程度、動作範囲は約５ｍであり、この範囲内の障害物を検出することができる。
（ｂ）傾斜センサ
上述したように、傾斜センサ18からの傾斜角度（θ）の信号は、コントローラ2に入力される（図３）。コントローラ2は、傾斜センサ18からの信号によって、ゴルフカート40の走行路が平地であるか、上り坂であるか、下り坂であるか、さらに、上り坂や下り坂の傾斜角度（θ）を知ることができる。

そして、コントローラ2は、上り坂や下り坂の傾斜角度（θ）によって、障害物検出センサ36の上下方向の向きを変えられるようにした。すなわち、コントローラ2は、上り坂や下り坂の傾斜角度（θ）に応じた信号を障害物検出センサモータドライバ49に出力し、障害物検出センサ駆動モータ50を動かし、障害物検出センサ36の上下方向の向きを変えるようにした（図３）。
（ｃ）本発明に関する障害物検出方式の内容
以下において、本発明に関する障害物検出方式について、図１及び図２を用いて具体的に説明する。

図１（ａ）に示すように、ゴルフカート40の走行路がほぼ平地の場合には、障害物検出センサ36からの超音波は、ゴルフカート40の進行方向を向くようにした。したがって、上述したように、ゴルフカート40の進行方向に対して、指向角度が＋／−１５度程度で、動作範囲が約５ｍの範囲の不定障害物43などを検出することができる。

従来は、障害物検出センサ36からの超音波は、ゴルフカート40の進行方向を向いていた。しかしながら、ゴルフカート40の走行路が上り坂から平地になる場合には、障害物検出センサ36からの超音波がゴルフカート40の進行方向を向いていると、その先の平地に存在している不定障害物43などを検出することができないという問題点がある。その結果、不定障害物43の発見が遅れてしまい、ゴルフカート40が急停車をする場合や、最悪の場合にはゴルファーなどの不定障害物43と接触事故を起こすような場合も認められた（図１（ｂ））。

そこで、本発明では、傾斜センサ18によって、ゴルフカート40の走行路が上り坂と判断した場合には（例えば、傾斜角度（θ）の場合。）、障害物検出センサ36の角度を進行方向に対して下方向を向く（例えば、（２／３＊θ）の角度で下方向に向ける。）ように制御した（図１（ｃ））。すなわち、障害物検出センサ36の角度は、傾斜角度（θ）に対応させて、傾斜角度（θ）が大きいほど、大きな角度で下方向を向くようにした（図１（ｃ））。

なお、障害物検出センサ36の角度を進行方向に対して傾斜角度（θ）と同程度にすると、走行路の傾斜角度の変化に対応して、傾斜センサ18からの信号に遅れが生じるような場合において、適切な対応ができない場合があることもわかった。そこで、障害物検出センサ36の角度は、傾斜角度（θ）よりも少ない角度（上述した実施例では、（２／３）θの角度。）を向くように制御した。

上述したように、本発明を用いると、ゴルフカート40の走行中に、障害物を早期に発見することができる。したがって、ゴルフカート40が急停車をする場合や接触事故を起こすこともない。

一方、ゴルフカート40の走行路が下り坂の場合にも（例えば、傾斜角度（θ）の場合。）同様の問題点が知られている（図２（ａ））。そこで、傾斜センサ18によって、ゴルフカート40の走行路が下り坂と判断された場合には、障害物検出センサ36の角度を進行方向に対して上方向に向く（例えば、（２／３）θの角度で上方向に向ける。）ように制御した（図２（ｂ））。

すなわち、障害物検出センサ36の角度は、傾斜角度（θ）に対応させるとともに、傾斜角度（θ）が大きいほど、大きな角度で上方向を向くようにした。また、上述した上り坂の場合と同様に、障害物検出センサ36の角度は、傾斜角度（θ）よりも少ない角度（上述した実施例では、（２／３）θの角度。）を向くように制御した。したがって、ゴルフカート40の走行路が下り坂の場合にも、早期に障害物を発見することができるために、ゴルフカート40が急停車をする場合や接触事故を起こすこともない。

本発明を用いると、障害物検出センサ36は、ゴルフカート40の走行路が上り坂から平地になったり、その逆の下り坂から平地になったりするような場合にも、早期に障害物の有無を検知することができる。

本発明に係わる衝突防止方式は、誘導線に沿って自動で走行する自動走行車両において利用をすることができる。

ゴルフカートの走行路が上り坂において本発明を実施した場合の概略図である。 ゴルフカートの走行路が下り坂において本発明を実施した場合の概略図である。 ゴルフカートの走行制御部のブロック図である。 ゴルフカートの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１：バッテリ、２：コントローラ、３：駆動モータドライバ、４：駆動モータ、
５：トランスミッション、６ａ，ｂ：後車輪、６ｃ，ｄ：前車輪、
７：ステアリングハンドル、８：アクセルペダル、９：ブレーキペダル、
１０ａ〜ｄ：ドラムブレーキ、１１：操舵モータドライバ、１２：操舵モータ、
１３：ブレーキモータドライバ、１４：ブレーキモータ、１５：電磁クラッチブレーキ、
１６ａ、ｂ：誘導センサ、１７：マグネットセンサ、１８：傾斜センサ、
１９：ステアリングギアユニット、２０：車速センサ、２１：ギア、２２：油圧シリンダ、
２３：ブレーキモータドライバスイッチ、２４：操作パネル、２５：舵取り機構、
２７：自動／手動モード選択スイッチ、３４：アーム、３５：ステアリング軸、
３６：障害物検出センサ、４０：ゴルフカート、４３：不定障害物、
４７：障害物検出センサの検出範囲、４８：指向角度、
４９：障害物検出センサモータドライバ、５０：障害物検出センサ駆動モータ

Claims (4)

1. 進行方向前方に存在する障害物を検出するための障害物検出センサを備えた電磁誘導式ゴルフカートの衝突防止方式において、
   前記電磁誘導式ゴルフカートの走行路の傾斜角度を傾斜センサによって測定し、
   前記走行路が上り坂と判断した場合には、前記障害物検出センサの角度を進行方向に対して下方向を向くように制御し、
   前記走行路が下り坂と判断した場合には、前記障害物検出センサの角度を進行方向に対して上方向を向くように制御することを特徴とする電磁誘導式ゴルフカートの衝突防止方式。
2. 前記障害物検出センサの角度は、前記傾斜角度に対応するように制御することを特徴とする請求項１記載の電磁誘導式ゴルフカートの衝突防止方式。
3. 前記障害物検出センサの角度は、前記傾斜角度よりも少ない角度に制御することを特徴とする請求項２記載の電磁誘導式ゴルフカートの衝突防止方式。
4. 前記障害物検出センサは、超音波センサであることを特徴とする請求項１〜３記載の電磁誘導式ゴルフカートの衝突防止方式。

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