JP2582655B2 - 移動体のコースずれ検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、移動体、特に無人車両を予定走行路に沿っ
て走行させる場合のコースずれ検出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、無人車両を所定の走行経路に沿って目的地へ導
く方法には、方向検出器と走行長測定器にて車両の現在
位置を推定し、予め教示しておいた予定走行路上の通過
予定地点を通過すべく車両を自動的に操舵する方法があ
る。

この方法の欠点は路面の凹凸や車両のスリップによ
り、車両の推定位置に走行距離に応じた累積誤差が生
じ、正確に通過予定地点を通過出来ないことである。

したがって、従来の欠点を安価なコストを以て補う目
的で、複数の直線状の線材がそれぞれ予定走行路に対し
て所定の傾きを以て配置された誘導用標識（以下、単に
標識という）を予定走行路上に間欠的に設け、この標識
を走行中に読み取ることにより、車両の予定走行路に対
するコースずれを検出し、この検出したコースずれに基
づき車両の推定位置を間欠的に較正し、以て車両を予定
走行路に誘導する方法（以下、この種の誘導方式を自立
走行誘導方式という）が本発明者等によって種々提案さ
れ、本出願人によって種々特許出願されている。

すなわち、この技術では標識を構成する線材はそれぞ
れ、たとえば所定の幅（約2cm程度）を有した磁性導体
とし、一方、車両には、渦流センサ等、磁界を発生する
とともに、磁束変化を検出するセンサを設けておく。す
ると、この渦流センサが線材を横切る際に、線材で発生
する渦電流の大きさに応じて線材の中心位置に関して対
称なレベルの検出信号を出力する。

したがって、この検出信号を適当な閾値と比較するこ
とにより、渦流センサが線材の中心位置に対して一定距
離だけ近づいた時点および同一定距離だけ遠ざかる時点
若しくはこれらの各時点における走行距離を計測するこ
とができる。

そして、計測した両走行距離からその平均値を求める
ことで、線材の中心位置を求める。この線材中心位置を
各線材について求め、求めた各線材位置から線材間の距
離を求める。しかしてこれら線材間距離から車両の予定
走行路からのずれを検出するようにしている。

こうした車両が線材と交差したことを検出するセンサ
と線材の組み合わせとしては、下記第１表に示すものが
考えられる。

一方、無人車両の予定走行路からのコースずれを検出
する技術としては上記標識によるものの他、床面に誘導
磁界を発生する誘導線を敷設し、無人車両に配設された
ピックアップコイルで誘導線で発生する磁界を検出して
誘導線に対する車両の横方向のコースずれを検出するも
のがある。しかして、検出したコースずれが零になるよ
うに制御して車両を誘導線に倣って誘導走行させる（以
下この種の誘導方式をならい線誘導方式という）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、自立走行誘導方式では、第１表に示すように
媒体を磁気とする場合、路面の汚れに強く、耐久性が高
いという利点がある半面、線材位置の検出精度が車両の
進行方向に直角な横ずれ方向においてせいぜい数10mm程
度のオーダーであり、これ以上精度を向上させることが
困難となっていた。

また、ならい線誘導方式では、誘導線に対する車両の
横方向のずれの検出精度が数mm程度のオーダーときわめ
て高く、検出値の信頼性が高い。このため、このならい
線誘導方式が産業界において広く利用されている。

ところで、自立走行誘導方式は、前述するように標識
によって車両の現在位置が間欠的に補正されるとはい
え、やはり前記するような累積誤差は発生し、したがっ
てこれに起因して誘導精度の劣化は免れ得ない。

一方、ならい線誘導方式の誘導精度ははるかに高いと
いう面がある。

さらに設備的な面についてみてみると、ならい線誘導
方式は誘導線を路面に敷設することから、ひとたび誘導
線を敷設してしまったら、レイアウト変更があった場合
に即座に（時間的、コスト的に）対応できないという面
があり、一方、自立走行誘導方式では、標識を路面に間
欠的に配設するだけであるから、レイアウト変更に対す
る柔軟性が高いという利点がある。

そこで、たとえば工場において車両を誘導走行させる
にあたっては、走行路のレイアウト変更に対する柔軟性
が要求され、誘導精度が比較的それほど要求されない領
域、たとえば倉庫においては自立走行誘導方式によって
車両を誘導走行させるとともに、走行路のレイアウト変
更があまりなく、搬送物等の積荷の積み込み、積み降ろ
しが行われ、その位置決めを正確ならしめることが必要
な領域、たとえば工作機械の近傍においてはならい線誘
導方式によって車両を誘導走行させるという具合に両方
式を組み合わせることが考えられる。

しかし、こうした場合には、コースずれを検出するた
めに各方式ごとに異なるセンサを配設する蓋然性が生ず
ることになる。これは車両のコスト上昇を招来する。さ
らに、自立走行誘導方式による走行領域においてもコー
スずれの検出精度を高め、もって誘導精度を向上させた
いという要請もある。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであ
り、自立走行誘導方式とならい線誘導方式とを組み合わ
せた誘導方式において、コスト低減を図るとともに、コ
ースずれ検出精度をより向上させることを、解決課題と
するものである。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明では、移動体の予定走行路を第１、第
２の予定走行路に分割して、複数の直線状の線材がそれ
ぞれ前記第１の予定走行路に対して所定の傾きを以て配
置された誘導用標識を前記第１の予定走行路上に間欠的
に配設するとともに、前記第２の予定走行路に沿って誘
導線を敷設し、さらに、 前記誘導用標識を構成する複数の線材を導体とし、こ
れら複数の線材に適宜の電流を供給する第１の電流供給
手段と、 前記誘導線を導体とし、この誘導線に適宜の電流を供
給する第２の電流供給手段と を具え、前記移動体には、 前記複数の線材および前記誘導線においてそれぞれ発
生する磁界を検出する磁界検出手段と、 前記移動体が前記第１の予定走行路に沿って移動して
いる場合に、前記磁界検出手段の出力に基づき前記移動
体が前記複数の線材とそれぞれ交差する交差点間の距離
を求め、これら交差点間距離に基づき前記移動体の前記
第１の予定走行路からのずれを検出する第１のずれ検出
手段と、 前記移動体が前記第２の予定走行路に沿って移動して
いる場合に、前記磁界検出手段の出力に基づき前記移動
体の前記第２の予定走行路からのずれを検出する第２の
ずれ検出手段と を具えるようにしている。

［作用］ すなわち、上記本発明の構成によれば、自立走行誘導
方式の誘導用標識を構成する複数の線材が、ならい線誘
導方式における誘導線と同様な導体とされる。たとえ
ば、線材は誘導線と同様なワイヤとされる。そして、な
らい線誘導方式の第２の電流供給手段と同様に第１の電
流供給手段によってこれら複数の線材に適宜の電流が供
給される。一方、移動体には、ならい線誘導方式の誘導
線から発生する磁界と、自立走行誘導方式の標識を構成
する複数の線材において発生する磁界を検出する磁界検
出手段が具えられる。このため、誘導用標識の線材交差
点が、ならい線誘導方式の誘導線と同様に精度よく検出
される。したがって、この磁界検出手段の出力に基づき
複数の線材の交差点間距離を求め、これら交差点間距離
に基づき移動体の第１の予定走行路からのずれを検出す
れば、ずれ検出精度が従来のものよりも大幅に向上す
る。つまり、ならい線誘導方式による走行領域のみなら
ず、自立走行誘導方式による走行領域においてもコース
ずれの検出精度が向上する。

また、移動体には、誘導用標識（線材）と誘導線とい
う２種類の「標識」を検出するセンサとして、一の磁界
検出手段を具えるだけでよく、２種類の誘導方式毎に異
なるセンサを配設する必要がないので、移動体のコスト
を低減させることができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明に係る移動体のコースず
れ検出装置の実施例について説明する。

第１図は、無人車両１（以下、車両という）が、同車
両１が走行を予定している予定走行路３上を走行してい
る様子を示す。

ところで車両１が走行する領域は、領域Ｉと領域IIに
分割されている。ここに、領域Ｉは走行コースのレイア
ウト変更に対して柔軟性が要求される領域であり、領域
IIは走行コースのレイアウト変更はほとんどない領域で
あるとする。たとえば工場で車両を走行させる場合を想
定すると、領域Ｉは倉庫等であり、領域IIは工作機械近
傍であるとする。

領域Ｉの予定走行路３上には標識２…が間欠的に配設
されている。この標識２…は後述する態様で互いに平行
でない線材を含む複数の直線状の線材2a、2b、2cから構
成されている（第２図）。一方、領域IIの予定走行路３
に沿って、後述する誘導線９が床面下に埋め込まれるよ
うにして敷設されている。車両１は、実際には軌跡４を
描いて走行し、領域Ｉを走行中には、車両１の車体下方
にあって、車両１の幅方向、車両１の中心線に関して左
右対称に所定の間隔で配設された上記標識線材2a、2b、
2cおよび誘導線９検出用のセンサ５、６によって標識２
を構成する線材2a、2b、2cを検出する。また、同車両１
に搭載された方向検出器（たとえば車両に搭載したジャ
イロコンパスを中心にして構成される）と走行距離検出
器（たとえば車輪に付設されたパルスエンコーダを中心
として構成される）とによって自車の現在位置を推定す
る。そして線材2a、2b、2cの検出結果から車両１の標識
２に対するずれを求め、求めたずれに基づき車両１の推
定現在位置を間欠的に補正して、車両１が予定走行路３
に沿って走行するように操舵制御する。一方、車両１が
領域IIを走行中にも上記センサ５、６によって誘導線９
を検出し、この検出結果から車両１の誘導線９に対する
ずれを求め、求めたずれが零になるように車両１を操舵
制御する。なお、予定走行路３からのコースずれに基づ
き車両１を操舵制御する技術は本願の趣旨とは直接関係
ないので、詳細な説明は避けることとする。

標識２は、第２図に示すように予定走行路３を横断し
て設けた３本の線材2a、2b、2cからなる線状の導体であ
る。たとえば、これら線材３本の線材2a、2b、2cは後述
する誘導線９と同様なワイヤである。線材2aと2cは互い
に平行であり、線材2bは線材2aの終点と線材2cの始点と
を結ぶ線材である。この標識２は予定走行路３に対して
線材2aと線材2cが直交するように、かつ予定走行路３が
各線材の中点を通るように床に設けることが好ましい。
標識２の線材2a始点と線材2cの終点との間は電線７によ
って接続されていて、この電線７の線路中には交流電源
８が配置されている。交流電源８は電線７を介して各線
材2a、2b、2cに適宜の交流電流を供給する。すると、各
線材の周囲に誘導磁界が発生する。これら電線７および
交流電源８は各標識２…ごとに具えられているものとす
る。

線材を実現する被検出物（材料）とこの被検出物を検
出するセンサの組み合わせとしては、前記第１表に掲げ
るものが従来考えられていたが、この実施例では、線材
の材料として電流が通電され得る導体とし、これを検出
するセンサ５、６として上記誘導磁界を検出しうるたと
えばピックアップコイル等の誘導磁界検出センサを用い
るようにする。

さて、車両１が標識２上を通過し、そのときセンサ
５、６のうち一方のセンサ５が第２図に示す軌跡５′を
描く場合について説明する。標識２の線材2aと線材2cの
間隔Ｌが十分小さければ、軌跡５′は近似的に直線と見
做すことができる。仮に軌跡５′は車両１が下から上に
走行したときに描かれたものとして説明する。

軌跡５′は、まず線材2aと第１の交点P₁で交わり、つ
ぎに線材2bと第２の交点P₂で交わり、最後に線材2cと第
３の交点P₃で交わる。センサ５は、誘導磁界を検出する
ことにより各、交点P₁、P₂、P₃で線材を検出したという
信号を発生する（第３図（ａ）参照）。

ここで、車両１は一定の速度で走行しているものとす
れば、交点P₁と交点P₂の距離L₁と、交点P₂と交点P₃の距
離L₂の比は、第３図（ａ）に示す時間間隔T₁と時間間隔
T₂の比に等しく、さらには交点P₂からみた標識２の右側
の長さl₁と左側の長さl₂の比に等しい。

したがって、センサ５の出力を観測して時間間隔T₁と
T₂を計測すれば、標識２の中心線である予定走行路３に
対するセンサ５のコースずれ量を検出することができ
る。センサ５の車両１の車幅方向における配設位置は予
めわかっているので、求めたコースずれ量とセンサ配設
位置とから車両１（の中心線）の予定走行路３に対する
コースずれ量を検出することができる。センサ６につい
てもセンサ５の場合と同様にその出力から車両１の予定
走行路３に対するコースずれ量を検出することができ
る。ここに従来の標識にあっては前記第１表に示すよう
に媒体を磁気とする場合、路面の汚れに強く、耐久性が
高いという利点がある半面、線材位置の検出精度が車両
の進行方向に直角な横ずれ方向においてせいぜい数10mm
程度のオーダーであった。しかし、標識を構成する線材
に交流電流を通電させ、線材で発生する誘導磁界を検出
することにより、線材位置（交点P₁、P₂、P₃）の検出精
度を数mm程度のオーダーにまで向上させることができ
る。このため、これに応じてコースずれ量の検出精度が
向上する。したがって、車両１を予定走行路３に沿って
走行制御するときの予定走行路３に対する追従性（誘導
精度）が大幅に向上する。

また、実施例では２つのセンサ５、６を車幅方向に設
け、各センサによってコースずれ量を求めるようにした
ので、センサが一つの場合よりも検出精度を向上させる
ことができる。さらに２つのセンサ５、６を車幅方向に
設けたので、センサが一つの場合よりも予定走行路３に
垂直な方向の標識２の検出範囲を広げることができるよ
うになる。

つぎに車両１が領域IIの予定走行路３上を走行する場
合について説明する。

誘導線９は標識２を構成する線材と同様に交流電流を
通電しうるワイヤ（導体）であり、誘導線９の始点と終
点とは電線７と同様な電線10によって接続されている。
電線10の線路中には交流電源８と同様な交流電源11が配
設されている。したがって、この交流電源11により電線
10を介して誘導線９に適宜の交流電流が供給される。す
ると誘導線９の周囲に誘導磁界が発生する。この発生磁
界がセンサ５、６で検出される。

誘導線９の周囲に発生する誘導磁界の強さは、誘導線
９に関して左右対称である。一方、センサ５、６は前述
するように車両１の中心線に関して左右対称に配設され
ているので、センサ５、６の検出出力の偏差によって車
両１の予定走行路３に対するずれを検出することができ
る。さらに上記偏差が零になるように車両１を操舵制御
することで、車両１が誘導線９、つまり予定走行路３に
追従して走行される。こうした誘導磁界を誘導線９の周
囲に発生するならい線誘導方式では、誘導線９に対する
車両の横方向のずれの検出精度が数mm程度のオーダーと
きわめて高く、検出値の信頼性が高い。このため、領域
IIにおける車両１の予定走行路３に対する追従性（誘導
精度）がきわめて高くなる。

以上説明したように実施例によれば、領域Ｉおよび領
域IIごとに異なる誘導方式を採用しつつも、各領域とも
に同一のセンサ５、６によってコースずれを検出するこ
とができる。このため、車両１のコスト低減を図ること
ができる。さらに、センサ５、６によって標識２を構成
する線材において発生する誘導磁界を検出するようにし
たので、自立走行誘導方式による走行領域Ｉにおいても
コースずれの検出精度が大幅に向上し、もって誘導精度
が大幅に向上する。

なお、実施例では誘導磁界検出用のセンサを２つ設け
るようにしているが、１つのセンサを使用する実施もま
た可能である。

なお、また実施例では標識２を構成する線材の配設態
様としては、第２図に示すように逆Ｚ字形状のものにつ
いて説明したが、もちろん本発明としてはこれに限定さ
れることはない。たとえば第２図に示す図形を左右反転
させたＺ字形状を採用するようにしてもよい。さらに、
標識の構成としては第４図（ａ）、（ｂ）に示す標識2
0、21、または第５図（ａ）から（ｈ）に示す標識22か
ら29が考えられる。各標識20〜29は、標識２と同様に標
識を構成する線材間が電線２と同様な電線70〜79でそれ
ぞれ接続されるとともに、電線70〜79の線路中には交流
電源８と同様な交流電源80〜89が配設されている。

このうち、第４図（ａ）（ｂ）および第５図（ｆ）
は、センサが雑音を標識と誤認識する可能性がある場合
の誤認識防止用として考えられた線材構成を示す。

すなわち、たとえば第５図（ａ）に示す標識20では線
材20a、20b、20cが先に第２図に示した線材2a、2b、2c
と同じ配置態様であり、新たに線材20e、20fを線材20a
の下に、また線材20dを線材20cの上に線材20a、20cにそ
れぞれ平行に配置する。各線材間は電線70で接続され、
電線70の線路中には交流電源80が配設されている。ここ
でセンサ５の移動軌跡５′に対応するセンサ出力を示す
と、第３図（ｂ）に示すようになる。同図（ｂ）におい
て車速が一定であれば、センサ出力の時間間隔T₃、T₄、
T₅、T₆の比は変化せず、コースずれ量の大小によって時
間間隔T₁とT₂の比のみが変化する。もし、車速が著しく
変化する用途であれば、センサ信号の時間間隔の代わり
にこれらの時間間隔における移動距離を車両１搭載の走
行距離検出器で計測すればよい。

センサが検出した信号が雑音でなければ、ほぼ所定の
時間間隔もしくは距離間隔でセンサ信号が現れる。これ
により、センサの検出信号が線材によるものか、雑音に
よるものかの区別ができる。

この例では、１本の線材20dを線材20cの上に設けるよ
うにしているが、第４図（ｂ）に示すようにこれを省略
するようにしてもよい。また第５図（ｆ）に示すように
上下に線材を１本ずつ配置するようにしてもよい。さら
には、１本ないしは３本以上の冗長な線材を第２図の線
材2aの下または線材2cの上に設けても同様な効果が得ら
れることはいうまでもない。

これら冗長な線材が配置された標識20、21および27、
さらに標識22〜26および28、29は、標識２と同様に標識
を構成する線材に交流電流を通電させ、線材で発生する
誘導磁界を検出することにより、線材位置（センサ軌跡
と線材との交点）を検出するようにしたので、線材位置
の検出精度を数mm程度のオーダーにまで向上させること
ができる。このため、これに応じてコースずれ量の検出
精度が向上する。したがって、車両１を予定走行路３に
沿って走行制御するときの予定走行路３に対する追従性
（誘導精度）が大幅に向上する。

なお、実施例では間欠的に設けられた標識２…ごとに
電線７および交流電源８を具えるようにしているが、各
標識２…の線材間をまとめて電線で閉ループ接続し、こ
の閉ループ線路に一の交流電源を配設し、この交流電源
によって各標識２…の線材に電流を同時に供給する実施
もまた可能である。

さらに各標識２…とともに誘導線９もまとめて電線で
閉ループ接続し、この閉ループ線路に一の交流電源を配
設し、この交流電源によって各標識２…の線材および誘
導線９に電流を同時に供給する実施もまた可能である。

また、実施例では標識２の線材および誘導線９に交流
電流を供給するようにしたが、この供給する電流は直流
電流であってももちろんよい。

なお、実施にあたっては電流の供給路である電線に関
しては、車両搭載の誘導磁界センサによって電線の周囲
の誘導磁界が検出されないような処理を施すことが望ま
しい。

なお、実施例では無人車両のコースずれを想定してい
るが、本発明の適用対象としては無人車両に限定される
ことなく、有人車両等あらゆる移動体に適用可能であ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、自立走行誘導方
式において移動体の予定走行路からのコースずれの検出
精度が飛躍的に向上する。したがって移動体の誘導精度
を飛躍的に向上させることができる。また、本発明によ
れば、自立走行誘導方式とならい線誘導方式とを組み合
わせた誘導方式において、コスト低減が図られるととも
に、移動体の誘導精度が飛躍的に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る移動体のコースずれ検出装置を説
明するために用いた概要図で、無人車両が予定走行路に
沿って走行する様子を示す斜視図、第２図は第１図に示
す標識の平面拡大図、第３図（ａ）は第１図に示すセン
サの出力信号の変化の様子を示すタイムチャート、同図
（ｂ）は第１図に示す標識として第４図（ａ）に示す標
識を用いた場合における第１図に示すセンサの出力信号
の変化の様子を示すタイムチャート、第４図（ａ）、
（ｂ）および第５図はそれぞれ第１図に示す標識の他の
構成例を例示した図である。 １……無人車両、２……誘導用標識、３……予定走行
路、５、６……センサ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体の予定走行路を第１、第２の予定走
   行路に分割して、複数の直線状の線材がそれぞれ前記第
   １の予定走行路に対して所定の傾きを以て配置された誘
   導用標識を前記第１の予定走行路上に間欠的に配設する
   とともに、前記第２の予定走行路に沿って誘導線を敷設
   し、さらに、 前記誘導用標識を構成する複数の線材を導体とし、これ
   ら複数の線材に適宜の電流を供給する第１の電流供給手
   段と、 前記誘導線を導体とし、この誘導線に適宜の電流を供給
   する第２の電流供給手段と を具え、前記移動体には、 前記複数の線材および前記誘導線においてそれぞれ発生
   する磁界を検出する磁界検出手段と、 前記移動体が前記第１の予定走行路に沿って移動してい
   る場合に、前記磁界検出手段の出力に基づき前記移動体
   が前記複数の線材とそれぞれ交差する交差点間の距離を
   求め、これら交差点間距離に基づき前記移動体の前記第
   １の予定走行路からのずれを検出する第１のずれ検出手
   段と、 前記移動体が前記第２の予定走行路に沿って移動してい
   る場合に、前記磁界検出手段の出力に基づき前記移動体
   の前記第２の予定走行路からのずれを検出する第２のず
   れ検出手段と を具えるようにした移動体のコースずれ検出装置。