JP2833681B2 - 無人運転車両の前方障害物検知方法及び装置 - Google Patents

無人運転車両の前方障害物検知方法及び装置

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JP2833681B2
JP2833681B2 JP5010334A JP1033493A JP2833681B2 JP 2833681 B2 JP2833681 B2 JP 2833681B2 JP 5010334 A JP5010334 A JP 5010334A JP 1033493 A JP1033493 A JP 1033493A JP 2833681 B2 JP2833681 B2 JP 2833681B2
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学 柴田
正博 神尾
省三 青木
浩 廣山
浩史 緑川
龍児 中野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無人運転車両の前方障
害物検知方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図1及び図2は本願の実施例を示す図面
であるが、このうち公知部分について本願の発明を良く
理解するために説明する。
【0003】シールドトンネル工事においては、立坑ゾ
ーンAからセグメント5を切羽ゾーンBに運搬するの
に、セグメント5をセグメント台車2に搭載し、そのセ
グメント台車2を機関車1で走行させている。この機関
車1の運転は、立坑ゾーンAの付近及び切羽ゾーンBの
付近のリモコン運転ゾーンC1及びC2においては、リ
モートコントローラDによるリモコン運転で行い、途中
の無人運転ゾーンC3ではアンテナ3を介しての無線誘
導による無人運転により行われている。なお、図中の符
号6は運行制御盤、7は操作パネル、8はバッテリ、9
は充電器である。
【0004】この無人運転ゾーンC3は、基本的に立入
禁止とし、台車2及び機関車1の前部及び後部に設けた
計器ボックス4内に設置したソニックセンサ(超音波距
離計)やビームセンサ(光スイッチ)等により、前方障
害物を検知して運転を制御し、減速又は停止するように
している。
【0005】従来のソニックセンサやビームセンサは、
機関車の制動距離に対して充分な測定距離(例えば、6
メートル以上)を有するセンサが現在ないことから止む
を得ず用いられている。しかし、測定媒体である超音波
や光の拡がり角度が大きいため、障害物を検知しても、
充分な停止距離が確保できず、また、側壁等の走行範囲
外の物体も障害物と誤認するなどの問題がある。他方、
一般に長距離の非接触距離計として用いられている測量
用光学式距離計は、測定距離や測定媒体の光ビームの拡
がり角が小さくて問題がないものの、拡り角が小さいた
め、狭い範囲すなわち一点の距離しか測定できず、機関
車の走行範囲全域をカバーすることができない。更に、
光学的距離計は精密計器であるため、耐振性能が低くて
台車や機関車に搭載することができない。
【0006】また、特開昭63−316107号公報
に、レーザセンサにて一定時間毎に進行方向前方の障害
物までの距離を測定し、その測距データに基づき無人走
行車両の走行速度・走行方向を制御する技術が開示され
ている。しかし、この技術では検出範囲が車両の幅より
狭く、その範囲を柔軟に設定することができない。そし
て、特開平2−48707号公報に、ミラーを回転させ
て投光し、障害物からの反射光を受光して投光角と受光
角から障害物の位置を計算し、障害物を回避する技術が
開示されている。しかし、この技術では遠距離にある障
害物に対して精度が悪く、また、ピント合わせを要して
高速走行に対してリアルタイムに計測することができな
い。さらに、実願昭60−180010号公報に、無人
搬送車の前方および側方に超音波センサを設け、障害物
を検知したときに減速あるいは制動を行う制御手段に関
する技術が開示されている。しかし、この技術では、精
度が悪くて誤認の恐れが多く、また、検知範囲の設定に
自由度がない。一方、特開昭62−90584号公報
に、共振体に投光器または入射器を取付けて信号を投射
または受信し、防振装置を不要にする技術が開示されて
いる。しかし、この技術は、本願が必要とするような測
距機器には適用できない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、無人運転車両の走行時に前方障害物を検知し、安全
かつ確実に制動距離に対応した判定結果を出力する無人
運転車両の前方障害物検知方法及び装置を提供すること
を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の無人運転車両の
前方障害物検知方法によれば、防振ゴムで構成された防
振装置(10)を介して所定角速度で所定角度範囲を揺
動自在な旋回装置(20)を取付け、その旋回装置(2
0)の旋回角度検出器(27)を取付け、前記旋回装置
(20)上に測量用光学式距離計(30)を取付け、2
XOを車両(1)の走行範囲とし、Y1を車両(1)の
停止制動距離とし、Y2を予め設定した減速開始距離と
してθを車両(1)の進行方向と前方障害物とのなす角
度とし、YPを前方障害物までの距離とし、車両(1)
を前進して旋回装置(20)により測量用光学式距離計
(30)を旋回角度範囲(2α)で旋回し、受光した反
射ビームから演算装置で距離YPと角度θとで演算し、
XO<YPsin|θ|又はY2<YPcosθのとき
は減速領域(B)の外方にあるものと判断して走行を継
続し、YPsin|θ|<XOおよびY1<YPcos
θ<Y2の場合は、障害物(P)が減速領域(B)にあ
るので、減速をし、YPsin|θ|<XOおよびYP
cosθ<Y1のときは障害物(P)が急制動領域
(A)にあるので急制動を行うようになっている。
【0009】本発明の無人運転車両の前方障害物検知装
置によれば、防振ゴム(11)で支持された計器ボック
ス(4)を備え、該計器ボックス(4)内には基台(1
2)および防振装置(10)を介して基板(13)が支
持され、該基板(13)には演算装置に接続された測量
用光学式距離計(30)を固設した旋回装置(20)が
設けられ、該旋回装置(20)の旋回台(21)は前記
基板(13)に回動自在に支持され、前記基台(12)
に設けた旋回台駆動用モータ(22)には旋回台を回動
する旋回台駆動用モータドライバ(23)が接続され、
前記旋回台(21)の外周には放射状に突設した一対の
検知部(24)が設けられ、前記基板(13)にはこれ
らの検知部(24)の放射状に突設した部分を検知する
ための一対の旋回角度検知用近接スイッチ(25)が設
けられ、さらに基板(13)には旋回角度設定用リング
のセットボルト(26)と旋回角度検出器(27)とが
設けられ、前記演算装置は前記距離計(30)で検知し
た前方障害物(P)までの距離(YP)および旋回角度
検出器(27)で検出した進行方向となす角度(θ)か
ら障害物(P)の位置を演算してその障害物(P)の位
置があらかじめ設定しておいた急制動範囲(A)および
減速範囲(B)外であればそのまま走行を継続し、その
障害物(P)の位置が前記減速範囲(B)内であれば減
速し、その障害物(P)の位置が前記急制動範囲(A)
内であれば急制動するように判定する機能を有してい
る。
【0010】
【0011】
【作用】本発明によれば、長距離の測定範囲を有する測
量用光学式距離計を旋回装置上に設けて所定角速度で所
定角度範囲旋回し、距離計が反射ビームから得た測距デ
ータと旋回角度検出器が検出した進行方向となす角度か
ら演算装置にて障害物の位置を求め、その位置が設定し
た急制動範囲または減速範囲内にあるか否かを判定し、
走行続行、減速および急制動の要否を判定することがで
きる。
【0012】また、精密機器である測量用光学距離計
は、防振ゴムを介して取付けられており、無人運転車両
の走行による振動から保護されている。
【0013】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
【0014】図3及び図4において、長方体状の計器ボ
ックス4は、4隅部を防振ゴム11によりセグメント台
車2又は機関車もに支持されている。その計器ボックス
4の内部底面には、基台12及び防振装置である4個の
防振ゴム10を介して基板13が支持されている。この
基板13には、全体を符号20で示す旋回装置が設けら
れ、その旋回装置20の上面には、測量用光学式距離計
30が固設されている。そして、この距離計30は、図
示しない演算装置に接続されている。
【0015】図5ないし図7において、旋回装置20の
旋回台21は、基板13に回動自在に支持され、基台1
2に立設された旋回台駆動用ギヤードモータ22により
駆動されるようになっており、そのモータ22には、旋
回台駆動用モータドライバ23が接続されている。
【0016】前記旋回台21の外周には、一対の検知部
24が放射状に突設され、基板13には、これらの検知
部24を検知する一対の旋回角度検知用近接スイッチ2
5が設けられている。また、基板13には、図示しない
旋回角度設定用リングのセットボルト26が設けられ、
基板13の下方には、旋回角度検出用ポテンションメー
タ27が設けられ、出力変換器28に接続されている。
【0017】次に前方障害物の検知態様を図8について
説明する。図8において、 2XO・・・機関車3の走行範囲(2×0=車両の幅+
余裕幅)。 Y1・・・機関車3の停止制動距離。 Y2・・・予め設定した減速開始距離。 2α・・・光学式距離計30の旋回角度範囲。 P・・・前方障害物。 θ・・・機関車3の進行方向と前方障害物Pとのなす角
度。 YP・・・前方障害物Pまでの距離。 A・・・機関車3の急制動領域。 B・・・機関車3の減速領域。 とする。
【0018】機関車1を前進して旋回台21により距離
計30を旋回角度範囲2αで旋回し、受光した反射ビー
ムから演算装置で距離YPと角度θを演算する。
【0019】そこで、XO<YPsin|θ| 又は、
Y2<YPcosθの場合は、障害物Pが走行範囲の外
方又は、減速領域Bの外方にあるので、減速又は急制動
を行わないで、走行を継続すると判定する。
【0020】また、YPsin|θ|<XO及び Y1
<YPcosθ<Y2の場合は、障害物Pが減速領域B
にあるので、減速を行うと判定する。
【0021】また、YPsin|θ|<XO及び YP
cosθ<Y1の場合は、障害物Pが急制動領域Aにあ
るので、急制動を行うと判定する。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、車
両に防振装置を介して搭載した測量用光学式距離計を旋
回し、車両の制動距離より遠い前方障害物を検知するこ
とにより、無意味な急制動を行うことなく、安全確実で
経済的な無人車両の自動運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施した前方障害物検知装置を備えた
セグメント運搬車両及び運搬コースを示す側面図。
【図2】図1のセグメント運搬車両を示す側面図。
【図3】本発明の一実施例を示す正面断面図。
【図4】図3の側面断面図。
【図5】基台の下面図。
【図6】旋回装置の側面断面図。
【図7】図6の上面図。
【図8】障害物の検知態様を説明する平面図。
【符号の説明】
A・・・立坑エリア B・・・切羽エリア C1、C2・・・リモコン運転ゾーン C3・・・無人運転ゾーン D・・・リモートコントローラ 1・・・機関車 2・・・セグメント台車 3・・・アンテナ 4・・・計器ボックス 5・・・セグメント 6・・・運行制御盤 7・・・操作パネル 8・・・バッテリ 9・・・充電器 10・・・防振ゴム 11・・・防振ゴム 12・・・基台 13・・・基板 20・・・旋回装置 21・・・旋回台 22・・・旋回台駆動用ギヤードモータ 23・・・旋回台駆動用モータドライバ 24・・・旋回限界角度検知部 25・・・旋回限界角度検知用近接スイッチ 26・・・セットボルト 27・・・旋回角度検出用ポテンションメータ 28・・・旋回角度信号用出力変換器 30・・・測量用光学式距離計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神尾 正博 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 青木 省三 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 廣山 浩 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 緑川 浩史 東京都調布市飛田給二丁目19番1号 鹿 島建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 中野 龍児 東京都調布市飛田給二丁目19番1号 鹿 島建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 片村 立太 東京都調布市飛田給二丁目19番1号 鹿 島建設株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−316107(JP,A) 特開 平2−48707(JP,A) 特開 昭62−90584(JP,A) 実開 昭60−180010(JP,U) 実開 昭64−41738(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05D 1/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 防振ゴムで構成された防振装置(10)
    を介して所定角速度で所定角度範囲を揺動自在な旋回装
    置(20)を取付け、その旋回装置(20)の旋回角度
    検出器(27)を取付け、前記旋回装置(20)上に測
    量用光学式距離計(30)を取付け、2XOを車両
    (1)の走行範囲とし、Y1を車両(1)の停止制動距
    離とし、Y2を予め設定した減速開始距離としてθを車
    両(1)の進行方向と前方障害物とのなす角度とし、Y
    Pを前方障害物までの距離とし、車両(1)を前進して
    旋回装置(20)により測量用光学式距離計(30)を
    旋回角度範囲(2α)で旋回し、受光した反射ビームか
    ら演算装置で距離YPと角度θとで演算し、XO<YP
    sin|θ|又はY2<YPcosθのときは減速領域
    (B)の外方にあるものと判断して走行を継続し、YP
    sin|θ|<XOおよびY1<YPcosθ<Y2の
    場合は、障害物(P)が減速領域(B)にあるので、減
    速をし、YPsin|θ|<XOおよびYPcosθ<
    Y1のときは障害物(P)が急制動領域(A)にあるの
    で急制動を行うことを特徴とする無人運転車両(1)の
    前方障害物検知方法。
  2. 【請求項2】 防振ゴム(11)で支持された計器ボッ
    クス(4)を備え、該計器ボックス(4)内には基台
    (12)および防振装置(10)を介して基板(13)
    が支持され、該基板(13)には演算装置に接続された
    測量用光学式距離計(30)を固設した旋回装置(2
    0)が設けられ、該旋回装置(20)の旋回台(21)
    は前記基板(13)に回動自在に支持され、前記基台
    (12)に設けた旋回台駆動用モータ(22)には旋回
    台を回動する旋回台駆動用モータドライバ(23)が接
    続され、前記旋回台(21)の外周には放射状に突設し
    た一対の検知部(24)が設けられ、前記基板(13)
    にはこれらの検知部(24)の放射状に突設した部分を
    検知するための一対の旋回角度検知用近接スイッチ(2
    5)が設けられ、さらに基板(13)には旋回角度設定
    用リングのセットボルト(26)と旋回角度検出器(2
    7)とが設けられ、前記演算装置は前記距離計(30)
    で検知した前方障害物(P)までの距離(YP)および
    旋回角度検出器(27)で検出した進行方向となす角度
    (θ)から障害物(P)の位置を演算してその障害物
    (P)の位置があらかじめ設定しておいた急制動範囲
    (A)および減速範囲(B)外であればそのまま走行を
    継続し、その障害物(P)の位置が前記減速範囲(B)
    内であれば減速し、その障害物(P)の位置が前記急制
    動範囲(A)内であれば急制動するように判定する機能
    を有することを特徴とする無人運転車両の前方障害物検
    知装置。
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