JP2503533Y2 - 車体位置・速度検出装置 - Google Patents
車体位置・速度検出装置Info
- Publication number
- JP2503533Y2 JP2503533Y2 JP3325088U JP3325088U JP2503533Y2 JP 2503533 Y2 JP2503533 Y2 JP 2503533Y2 JP 3325088 U JP3325088 U JP 3325088U JP 3325088 U JP3325088 U JP 3325088U JP 2503533 Y2 JP2503533 Y2 JP 2503533Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- unmanned vehicle
- vehicle body
- vehicle
- attached
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は無人車の位置や速度等を検出することができ
る装置に関する。
る装置に関する。
B.考案の概要 本考案では、無人車に取り付けた光位置検出器上に照
射されるレーザの受光点の軌跡から、幾何学的に条件に
従って、予定軌道に対する無人車のズレを簡単かつ正確
に求めることができる。このため、予定軌道に復帰する
ための運転制御も容易となる。
射されるレーザの受光点の軌跡から、幾何学的に条件に
従って、予定軌道に対する無人車のズレを簡単かつ正確
に求めることができる。このため、予定軌道に復帰する
ための運転制御も容易となる。
C.従来の技術 無人搬送車などの車輌の自動運転において電磁誘導
線，光学式反射テープ等を走行路にガイドとして設ける
方法以外にも、ジャイロや車輪・計測輪に取り付けたエ
ンコーダやタコジェネレータから得た速度・位置情報に
基づいて走行する自立走行型の無人搬送車が知られてい
る。この自立走行型の無人搬送車では路面の凹凸や外力
等による車輪のスリップや車輪の摩耗，ジャイロの誤差
等により予定軌道よりズレることがる。これを防止して
長距離走行するには、適当な間隔で定点補正を行なわな
ければならない。
線，光学式反射テープ等を走行路にガイドとして設ける
方法以外にも、ジャイロや車輪・計測輪に取り付けたエ
ンコーダやタコジェネレータから得た速度・位置情報に
基づいて走行する自立走行型の無人搬送車が知られてい
る。この自立走行型の無人搬送車では路面の凹凸や外力
等による車輪のスリップや車輪の摩耗，ジャイロの誤差
等により予定軌道よりズレることがる。これを防止して
長距離走行するには、適当な間隔で定点補正を行なわな
ければならない。
定点補正のための位置情報には高精度が要求されるた
めに指向性の良いレーザを用いる所謂レーザ燈台方式が
いくつか提案されている。
めに指向性の良いレーザを用いる所謂レーザ燈台方式が
いくつか提案されている。
D.考案が解決しようとする課題 しかしながら、従来のレーザ燈台方式では次の条件を
満足するものはなかった。
満足するものはなかった。
（１）ミラー等の回転を回避してレーザ光を振らせない
ようにする。
ようにする。
（２）車体に関する位置，速度等の情報は無人搬送車自
体で検出する。
体で検出する。
（３）光学系が簡単であること。
（４）安全のためにレーザ光線の到達する範囲を限定す
る。
る。
本考案は上記条件を満足し得る車体位置・速度検出装
置を提供すること目的とするものである。
置を提供すること目的とするものである。
E.上記課題を解決するための手段及び作用 先ず、上記課題（１）を解決するため、予定軌道に対
し垂直な方向から、水平方向に対し下向きの俯角をもっ
てレーザ光を照射するレーザを固定して取り付けた。
し垂直な方向から、水平方向に対し下向きの俯角をもっ
てレーザ光を照射するレーザを固定して取り付けた。
次に、上記課題（２）を解決するため、無人車に二次
元光位置検出素子を、進行方向に対し斜めの角度で取り
付けた。
元光位置検出素子を、進行方向に対し斜めの角度で取り
付けた。
更に、上記課題（３）を解決するため、レーザ燈台方
式で必要であったミラー等の回転機構を削除した。
式で必要であったミラー等の回転機構を削除した。
また、上記課題（４）を解決して安全性を向上させる
ため、レーザ燈台方式で必要であった光を左右にスキャ
ンする機構を削除し、水平方向に対し下向きに俯角をも
ってレーザ光を照射するようにした。
ため、レーザ燈台方式で必要であった光を左右にスキャ
ンする機構を削除し、水平方向に対し下向きに俯角をも
ってレーザ光を照射するようにした。
このように、上記課題（１）（３）（４）に対応し
て、予定軌道Ａに対し垂直な方向から、水平方向に対し
下向きに俯角の角度をもってレーザ光を照射するレーザ
を固定して取り付けたので、従来のレーザ燈台方式で必
要であったミラー等の回転機構を省略化でき、光学系が
簡略化される。また、レーザ燈台方式は、レーザを左右
にスキャンする必要があり、その光の到達する範囲が広
く危険であるが、本願考案では、水平方向に対し下向き
に俯角θの角度でレーザ光が照射されるため、光の到達
範囲が限定され、安全である。
て、予定軌道Ａに対し垂直な方向から、水平方向に対し
下向きに俯角の角度をもってレーザ光を照射するレーザ
を固定して取り付けたので、従来のレーザ燈台方式で必
要であったミラー等の回転機構を省略化でき、光学系が
簡略化される。また、レーザ燈台方式は、レーザを左右
にスキャンする必要があり、その光の到達する範囲が広
く危険であるが、本願考案では、水平方向に対し下向き
に俯角θの角度でレーザ光が照射されるため、光の到達
範囲が限定され、安全である。
また、上記課題（２）に対応して、無人車に二次元光
位置検出素子を、進行方向に対し斜めの角度で取り付け
たため、２つの光位置検出素子にレーザ光が照射された
受光点の配置を幾何学的条件により分析することによ
り、無人車は自分自身で位置、速度の情報を検出するこ
とができる。
位置検出素子を、進行方向に対し斜めの角度で取り付け
たため、２つの光位置検出素子にレーザ光が照射された
受光点の配置を幾何学的条件により分析することによ
り、無人車は自分自身で位置、速度の情報を検出するこ
とができる。
尚、従来のレーザ燈台方式では、無人車はレーザ光に
誘導されて移動するだけであるので、自分の位置を知る
ことができず、自律走行することができない。
誘導されて移動するだけであるので、自分の位置を知る
ことができず、自律走行することができない。
これに対し、本考案の車体位置・速度検出装置を設け
た無人車は、自分自身で車体の位置、速度の情報を常に
取得しているため、それらの情報に基づき定点補正を行
うことにより、自律走行が可能となる。
た無人車は、自分自身で車体の位置、速度の情報を常に
取得しているため、それらの情報に基づき定点補正を行
うことにより、自律走行が可能となる。
また、定点補正には、位置情報を検出する機能とその
情報から車体を正しい位置に制御する機能があるが、こ
れらの車体制御を行うためには、車体の位置だけなく、
その傾きや速度を検出する必要がある。
情報から車体を正しい位置に制御する機能があるが、こ
れらの車体制御を行うためには、車体の位置だけなく、
その傾きや速度を検出する必要がある。
F.実施例 以下、本考案の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
第２図に示すように通路１の中央には予定軌道Ａが設
定されると共にこの予定軌道Ａに沿って無人車２が走行
できるようジャイロ等による速度・位置情報に基づいて
運転制御されている。つまり、この無人車２は自立走行
型である。しかし、自立走行型の場合は、ジャイロ等の
誤差により予定軌道Ａよりズレることがある。このため
第３図に示すようにこの無人車２には光位置検出器とし
て半導体位置検出素子（以下PSDという）３がある傾き
ρで取り付けられている。このPSD3は、第４図及び第５
図に示すように、平板状シリコンの表面にＰ層，表面に
Ｎ層，そして中間にＩ層の３層を形成してなるものであ
り、各辺には電極4,5,6,7が付属している。入射した光
は、光電変換され、その一次元的様子を示す第４図のよ
うに、光電流として各電極4,5から分割出力され、その
値の比から入射した点（受光点）の２次元的位置が求め
られる。
定されると共にこの予定軌道Ａに沿って無人車２が走行
できるようジャイロ等による速度・位置情報に基づいて
運転制御されている。つまり、この無人車２は自立走行
型である。しかし、自立走行型の場合は、ジャイロ等の
誤差により予定軌道Ａよりズレることがある。このため
第３図に示すようにこの無人車２には光位置検出器とし
て半導体位置検出素子（以下PSDという）３がある傾き
ρで取り付けられている。このPSD3は、第４図及び第５
図に示すように、平板状シリコンの表面にＰ層，表面に
Ｎ層，そして中間にＩ層の３層を形成してなるものであ
り、各辺には電極4,5,6,7が付属している。入射した光
は、光電変換され、その一次元的様子を示す第４図のよ
うに、光電流として各電極4,5から分割出力され、その
値の比から入射した点（受光点）の２次元的位置が求め
られる。
一方、定点補正を行うため、通路１の定点にはレーザ
発振器８が取り付けられている。このレーザ発振器８か
らのレーザＢは第２図に示す平面図においては予定軌道
Ａと垂直であり、第６図に示すように水平方向Ｃに対し
ては俯角θをなすようになっている。
発振器８が取り付けられている。このレーザ発振器８か
らのレーザＢは第２図に示す平面図においては予定軌道
Ａと垂直であり、第６図に示すように水平方向Ｃに対し
ては俯角θをなすようになっている。
ここで、前述した無人車２が予定軌道Ａよりズレた場
合には、PSD3に照射されたレーザＢの受光点の軌跡が、
正常の場合と異なる第７図に示す軌跡Ｄとなり、その軌
跡Ｄを幾何学的に分析すれば、その予定軌道Ａからの水
平距離、車体の傾き及び車体の速度が求められることと
なる。
合には、PSD3に照射されたレーザＢの受光点の軌跡が、
正常の場合と異なる第７図に示す軌跡Ｄとなり、その軌
跡Ｄを幾何学的に分析すれば、その予定軌道Ａからの水
平距離、車体の傾き及び車体の速度が求められることと
なる。
即ち、座標軸の取り方は特に問題とならないが、便宜
上以下の説明では、第７図に示すようPSD3の中心をXY軸
の原点０とし、上下方向をＹ軸，水平方向をＸ軸とす
る。またＺ軸は、第６図に示すように水平方向Ｃと平行
で予定軌道Ａと交差する位置にあり、その交差点を原点
０とするものとする。
上以下の説明では、第７図に示すようPSD3の中心をXY軸
の原点０とし、上下方向をＹ軸，水平方向をＸ軸とす
る。またＺ軸は、第６図に示すように水平方向Ｃと平行
で予定軌道Ａと交差する位置にあり、その交差点を原点
０とするものとする。
従って、第６図に示す関係から、無人車２つまりPSD3
の予定軌道Ａからの水平距離ｚが下式に従って求められ
る。
の予定軌道Ａからの水平距離ｚが下式に従って求められ
る。
ｚ＝ｙ・tan（π/2−θ） ……（１） また、第７図に示すように軌跡Ｄはｘ−ｙ間で相関が
あるので、ｘ＝０の時のyx=0の値を用いれば上記（１）
式から,x＝０のときのzx=0の値も求められる。
あるので、ｘ＝０の時のyx=0の値を用いれば上記（１）
式から,x＝０のときのzx=0の値も求められる。
zx=0＝yx=0・tan（π/2−θ） ……（２） 次に、無人車２の進行方向Ｄが予定軌道Ａに対し角度
φで傾いている場合は、第１図（ａ）の関係にあるので
下式が成り立つ。
φで傾いている場合は、第１図（ａ）の関係にあるので
下式が成り立つ。
zx=0＝Ｚ−Ｘ・sin（ρ＋φ） ……（３） 但し、ρはPSDの取り付け角である。
そして、時刻ｔから時刻ｔ＋Δｔまでの間無人車２の
速度Ｖが変化しないとすれば、第１図（ｂ）に示すよう
にΔx,Δz,V・Δｔからなる三角形がなり立つ。更にΔ
ｔ→０として、x,zの時間微分Vx，VyとＶの関係を求め
ると、第１図（ｃ）の三角形が成り立つ。この三角形に
正弦定理を適用すると下式が成り立つ。
速度Ｖが変化しないとすれば、第１図（ｂ）に示すよう
にΔx,Δz,V・Δｔからなる三角形がなり立つ。更にΔ
ｔ→０として、x,zの時間微分Vx，VyとＶの関係を求め
ると、第１図（ｃ）の三角形が成り立つ。この三角形に
正弦定理を適用すると下式が成り立つ。
従って、傾きφ，速度Ｖは次のように求められる。
φ＝cos-1（Vx／Vz・sinρ） ……（５） 但し、 である。
Ｖ＝Vx・（cosρ−sinρ・tanφ） ……（６） このように本実施例によれば、予定軌道Ａからの水平
方向の距離z,車体の傾きφ及び車体の速度Ｖを簡単な幾
何学的条件に基づいて演算することができるので、これ
らの値により運転制御を修正してやれば予定軌道に復帰
させることができる。また、PSD3は一定角度で固定させ
たままであり、従来のようにミラーを回転させる必要も
なく、光学系が簡単になった。更に検出器は車体に取り
付けられるだけで車外には取り付けられないので、車外
からの誘導に依ことなく自走的に進行方向を修正でき
る。一方、レーザの照射角が俯角であるので、レーザの
届く範囲が限定され安全性が高い。尚、レーザ光が水平
方向に照射される場合には（θ＝０）、式（１）の右辺
が無限大となり、無人車の予定軌道に対する水平距離ｚ
が求められないが、レーザ光が水平方向に対し下向きの
俯角をもって照射される場合には（θ≠０）、式（１）
により、無人車の予定軌道に対する水平距離ｚが求めら
れる。
方向の距離z,車体の傾きφ及び車体の速度Ｖを簡単な幾
何学的条件に基づいて演算することができるので、これ
らの値により運転制御を修正してやれば予定軌道に復帰
させることができる。また、PSD3は一定角度で固定させ
たままであり、従来のようにミラーを回転させる必要も
なく、光学系が簡単になった。更に検出器は車体に取り
付けられるだけで車外には取り付けられないので、車外
からの誘導に依ことなく自走的に進行方向を修正でき
る。一方、レーザの照射角が俯角であるので、レーザの
届く範囲が限定され安全性が高い。尚、レーザ光が水平
方向に照射される場合には（θ＝０）、式（１）の右辺
が無限大となり、無人車の予定軌道に対する水平距離ｚ
が求められないが、レーザ光が水平方向に対し下向きの
俯角をもって照射される場合には（θ≠０）、式（１）
により、無人車の予定軌道に対する水平距離ｚが求めら
れる。
また、光位置検出素子３が車体の進行方向に対して平
行に取り付けられる場合には（ρ＝０）、本願の第１図
（ｃ）の３角形が成立しないので、式（４）を導くこと
ができないが、進行方向に対して傾いて取り付けられて
いる場合であれば（ρ≠０）、本願の第１図（ｂ）の３
角形が成立するので、式（４）を導くことができる。光
位置検出素子３は、進行方向に対して傾いて取り付けら
れているだけで、床面に対しては垂直に取り付けられ
る。
行に取り付けられる場合には（ρ＝０）、本願の第１図
（ｃ）の３角形が成立しないので、式（４）を導くこと
ができないが、進行方向に対して傾いて取り付けられて
いる場合であれば（ρ≠０）、本願の第１図（ｂ）の３
角形が成立するので、式（４）を導くことができる。光
位置検出素子３は、進行方向に対して傾いて取り付けら
れているだけで、床面に対しては垂直に取り付けられ
る。
G.考案の効果 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように無人
車に取り付けた光位置検出器上に照射されたレーザの受
光点の軌跡から、幾何学的条件に従って、予定軌道に対
する無人車のズレを簡単かつ正確に求めることができ
る。このため、予定軌道に復帰させるための制御も容易
となる。
車に取り付けた光位置検出器上に照射されたレーザの受
光点の軌跡から、幾何学的条件に従って、予定軌道に対
する無人車のズレを簡単かつ正確に求めることができ
る。このため、予定軌道に復帰させるための制御も容易
となる。
第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）はいずれも本考案の一実施例
における幾何学的条件を示す説明図、第２図は予定軌道
とレーザの関係を示す平面図、第３図は無人車の斜視
図、第４図，第５図はそれぞれPSDの断面図，斜視図、
第６図は本考案の一実施例における幾何学的条件を示す
説明図、第７図はPSD上のＸ−Ｙ座標の説明図である。 図面中、 ２は無人車、３はPSD,4,5,6,7は電極、ρはPSDの取付
角、φは予定軌道に対する無人車の傾き、θはレーザの
俯角である。
における幾何学的条件を示す説明図、第２図は予定軌道
とレーザの関係を示す平面図、第３図は無人車の斜視
図、第４図，第５図はそれぞれPSDの断面図，斜視図、
第６図は本考案の一実施例における幾何学的条件を示す
説明図、第７図はPSD上のＸ−Ｙ座標の説明図である。 図面中、 ２は無人車、３はPSD,4,5,6,7は電極、ρはPSDの取付
角、φは予定軌道に対する無人車の傾き、θはレーザの
俯角である。
Claims (1)
- 【請求項１】受光した点の２次元的位置を検出すること
のできる光位置検出器（３）を無人車（２）の車体に進
行方向に対し斜めの角度（ρ）で取り付ける一方、該無
人車（２）の予定軌道（Ａ）に対し垂直な方向から水平
方向に対し下向きの俯角（θ）をもってレーザ光を照射
するレーザを固定して取り付け、前記各光位置検出器
（３）上の受光点の軌跡（Ｄ）を幾何学的条件に基づい
て分析し、前記無人車（２）の前記予定軌道（Ａ）に対
する水平距離（ｚ），車体の傾き（φ）及び車体の速度
（Ｖ）を演算して求めることを特徴とする車体位置・速
度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3325088U JP2503533Y2 (ja) | 1988-03-15 | 1988-03-15 | 車体位置・速度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3325088U JP2503533Y2 (ja) | 1988-03-15 | 1988-03-15 | 車体位置・速度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01138109U JPH01138109U (ja) | 1989-09-21 |
| JP2503533Y2 true JP2503533Y2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=31259908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3325088U Expired - Lifetime JP2503533Y2 (ja) | 1988-03-15 | 1988-03-15 | 車体位置・速度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2503533Y2 (ja) |
-
1988
- 1988-03-15 JP JP3325088U patent/JP2503533Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01138109U (ja) | 1989-09-21 |
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