JP2841079B2

JP2841079B2 - 無人車両のコースずれ検出装置

Info

Publication number: JP2841079B2
Application number: JP1175097A
Authority: JP
Inventors: 智夫松田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1989-07-06
Filing date: 1989-07-06
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: JPH0340005A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、無人車両を予定走行路に沿って走行させる
無人車両のコースずれ検出装置に関し、特に同装置に使
用される無人車両の誘導用標識に関する。

〔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、車両の推定位置に誤差を生じ、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、所定形状の誘導用標識（以下、単に標識という）
を予定走行路上に間欠的に設け、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。

特願昭59−213991号には、幾何的に特徴のある標識に
基づき無人車両のコースずれを検出する技術が開示され
ている。

すなわち、まずＺ字形状あるいはＺ字を左右反転させ
た形状の標識を、つまり三本の線分のうち中央の第二の
線分を除く第一、第三の線分のみが互いに平行な幾何学
的関係となる標識を無人車両の予定走行路の適所に、第
一、第三の線分が走行路に対して垂直になるように複数
配設する。そこで、無人車両がその標識上を通過する際
に所要の距離センサにて第一、第二の線分の距離、第
二、第三の線分間の距離を検出する。

これら検出した両距離の比より無人車両の予定走行路
からのコースずれを求めることができる。しかして、求
めたコースずれに基づき無人車両の推定位置を間欠的に
較正するようにしている。

また、特願昭60−287439号には、上記標識を読み取る
技術が開示されている。

すなわち、標識を構成する三本の線分はそれぞれ所定
の幅（約2cm程度）を有した直線上の（金属）線材であ
る。

一方、車両に設けた電磁式センサ等の線材検出手段
は、線材を横切る際に、その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、線材検出手段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、車体の振動に起因する線材検出手段の地上高さ
の変動、検出感度の変動によらず線材の中心位置を高精
度に求めるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

第９図（ａ）に特願昭59−213991号のコースずれ検出
方法で使用される標識２′の平面拡大図を示す。

同図（ａ）に示すように標識２′は三本の直線状の線
材2a′、2b′、2c′からなり、線材2a′と2c′とは互い
に平行である。また、線材2b′は線材2a′の終点と線材
2c′の始点とを結ぶように線材2a′、2c′に対して所定
の傾きを以て配設されている。

この標識２′は、一点鎖線で示す無人車両の予定走行
路に対して線材2a′と2c′が直交するように、かつ予定
走行路が各線材の中点を通るように無人車両の走行敷地
内の床に配設されている。

標識２′のサイズは縦、横共に30cmであるとする。

ここで、無人車両が標識２′の中央部α、つまり予定
走行路の左右5cm幅の区間上を通過し、そのとき車載し
た線材検出センサが軌跡ｍを描いたとする。すると、線
材2a′と2c′の間隔は30cm程度と十分小さいので軌跡ｍ
は近似的に直線とみなすことができる。この軌跡ｍは、
まず2a′と第一の交点P₁で交わり、次に線材2b′と第二
の交点P₂で交わり、最後に線材2c′と第三の交点P₃で交
わる。線材検出センサは、上記各交点P₁、P₂、P₃で線材
を検出したという信号を発生するものとする。

無人車両は走行距離計を有し、上記各交点P₁、P₂、P₃
における線材検出時点での各走行距離に基づいて交点P₁
とP₂の距離L₁と、交点P₂とP₃の距離L₂を求める。この距
離L₁とL₂の比は交点P₂から見た標識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、距離L₁とL₂の比から、標識２′の中心線
（予定走行路）に対するコースずれ量を測定することが
できる。

このように無人車両が標識２′の中央部αを通過する
場合には、距離L₁とL₂が求まるので、コースずれ量を測
定することができる。

しかし、無人車両が標識２′の左側部β、つまり標識
２′の左端10cm幅の部分を通過する場合には、線材2b′
が線材2c′の始点と接続されているため線材検出センサ
において距離L₂の検出が不可能になることがある。また
無人車両が標識２′の右側部γ、つまり標識２′の右端
10cm幅の部分を通過する場合にも、線材2b′が線材2a′
の終点と接続されているため同様に距離L₂の検出が不可
能になることがある。

特に線材検出センサが線材2b′と線材2c′の接続部分
Ａを通過する場合（軌跡ｎ）には、距離L₁は検出できる
ものの距離L₂は検出することができず（線材2b′と線材
2c′を一本の太い線材であるかのように検出してしま
う）、したがって距離L₁とL₂に基づくコースずれ量の測
定が不可能になる。また、線材検出センサが線材2b′と
線材2a′の接続部分Ｂを通過する場合も同様に距離L₁を
検出することができずコースずれ量の測定が不可能にな
る。

また、接続部分Ａ以外の左側部βの範囲を線材検出セ
ンサが通過する場合であっても、この範囲では距離L₂が
小となるので以下のような不都合が招来する。すなわち
この場合、線材検出センサは線材2b′、線材間の部材
（床）、線材2c′上を順に移動する様子をアナログ出力
電圧の変化（線材の極性は−、床の極性は＋）として捕
らえることができるものの、距離L₂が小さくなるほど床
の区間を走行中に線材を僅かながら検出してしまう度合
いが大きくなるのでそれにれてアナログ出力電圧の変化
の度合いは小さいものになる。したがって、線材と床を
区別するためのアナログ出力電圧の閾値を狭い設定幅内
に設定する必要がある。

ところで無人車両では、走行中車体の上下振動が発生
することがあり、この上下振動に起因して線材検出セン
サと標識２′との相対距離が変化する。すると、たとえ
ば相対距離が大きくなった場合には線材の検出レベルが
弱くなりアナログ出力電圧の変化を示すカーブは全体と
して上記狭い設定幅内に設定した閾値の上方にシフトし
てしまうことがある。このため閾値によって線材と床を
峻別することができず、コースずれ量の測定が不可能に
なる。このことは、線材検出センサが標識２′の右側部
γの範囲を通過し、無人車両で上下振動が発生する場合
も同様である。

このように横幅30cmの標識２′にあっては、左右端10
cm幅の範囲でコースずれ量を測定することができず、中
央の10cm幅の範囲でのみ有効なコースずれ量測定がなさ
れることとなっていた。しかし、実際には無人車両は予
定走行路を中心とする10cm幅の範囲から逸脱することが
多々あり、実用上30cm幅でコースずれ量測定がなされる
ことが望ましい。

そこでコースずれ量測定の範囲を広げるべく、有効測
定範囲である中央部αを拡大することが考えられる。
が、中央部αの拡大は、同図（ａ）から明らかなように
線材2a′、2b′、2c′を伸張させる必要があり、これは
標識２′の横サイズの増大（もちろん縦サイズも）招来
する。

このため無人車両を工場、オフィス等内の狭い通路で
走行させる場合に不都合を生じていた。

同図（ｂ）は、レイアウトの都合上、幅90cmの通路を
無人車両が往復する様子を示す。こうした状況下では横
一列に往復用の二つの標識２′を併設する必要がある
が、その幅としては30cm幅が限度である。したがって、
標識２′の横サイズを増大させて、コースずれ量の有効
測定範囲を10cm以上（30cm）にする手法は適用すること
が出来ないこととなっていた。

このため、無人車両が予定走行路を中心とする10cm幅
の範囲から逸脱した場合には、コースずれ量に基づく推
定位置の較正、ひいては予定走行路への復帰ができず壁
等の設備10に衝突する虞があった。

そこで標識の横サイズの増大を招くことなく、コース
ずれ量の有効測定範囲を拡大することができる無人車両
のコースずれ検出装置の開発が望まれる。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、
標識の横サイズの全範囲に渡ってコースずれ量の測定が
有効に行われる無人車両のコースずれ検出装置を提供す
ることをその目的としている。

〔課題を解決するための手段および作用〕

そこで、本発明では、基板上に第一および第三の線材
を所定距離離間して平行に配するとともに、これら第一
および第三の線材に対して所定の傾きを以てこれら線材
間に第二の線材を配した誘導用標識を前記第一および第
三の線材が無人車両の予定走行路を横断するように配設
するとともに、磁界を発生する励起用コイルと、この励
起用コイルによって発生された磁界を検出する検出コイ
ルと、この検出コイルの出力に基づき無人車両が第一の
線材から第二の線材に至るまでの間隔および第二の線材
から第三の線材に至るまでの間隔を求め、これら間隔に
基づき無人車両の前記予定走行路からのずれを検出する
ずれ検出手段とを無人車両に搭載し、さらに、前記第
一、第二および第三の線材を非接続とするとともに、前
記第一、第二および第三の線材を低磁性導体とし、前記
基板上の少なくとも前記第一、第二および第三の線材の
名前後部分を高磁性体とするようにしている。

すなわち、第一、第二および第三の線材を非接続、つ
まり第一、第二の線材の各端点間および第二、第三の線
材の各端点間に間隙を設けるようにしたため、無人車両
が線材の端部を通過した場合であっても、検出コイルの
検出出力が第一の線材の前後、第二の線材の前後それぞ
れにおいて別個に変化し、第一の線材の前後位置、第二
の線材の前後位置がそれぞれ検出される。同様に無人車
両が線材の上記端部と反対側の端部を通過した場合であ
っても、検出コイルの検出出力が第二の線材の前後、第
三の線材の前後それぞれにおいて別個に変化し、第二の
線材の前後位置、第三の線材の前後位置がそれぞれ検出
される。

また、第一、第二、第三の線材を低磁性導体とし、少
なくとも各線材の前後に当たる部分を高磁性体とする一
方で、線材検出手段を被検出対象上に磁界を発生させる
励起用コイルと、被検出対象の透磁率、導電率に応じた
発生磁界の変化を検出する検出コイルとで構成した。

すると、線材検出手段は、該線材検出手段がたとえば
低磁性導体の線材上にあるときと、高磁性体の線材前後
部分上にある場合とでそれぞれ異なる極性のアナログ電
圧を出力する。

すなわち、線材検出手段が低磁性導体の線材上にある
ときは、励起用コイルで発生した磁界によって線材に渦
電流が発生する。この渦電流によって発生する磁界は、
励起用コイルで発生する磁界と逆方向であり、これら二
つの磁界が重なりあって磁界の強さが減少する。

一方、線材検出手段が強磁性体の線材前後部分上にあ
るときは、励起用コイルで発生した磁界の強さが増大す
る。

こうした発生磁界が減少、増大する変化は、検出コイ
ルで捕らえられ、しかして一の線材の通過前後で線材検
出手段の検出出力が急変する。このため、線材と線材以
外の部分を峻別する閾値の設定幅が広くなる。

したがって、車体の上下振動が発生したとしても、一
の閾値を設定するだけで、線材と線材以外の部分を線材
間隔が小さい場合であっても峻別することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明に係る無人車両のコース
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。この予定走行路３上には後述する標識２
…が間欠的に配設されている。

車両１は、実際には軌跡４を描いて走行し、走行中、
車両１の車体前部下方に配設された標識線材検出用の標
識センサ５によって標識２を構成する線材を検出し、か
つ同車両１に搭載した走行長計測手段６（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）によって走行距離を計測する。

車両１は、方向検出器と、走行長検出器（図示せず）
を有し、これらの検出器を用いて自車の現在位置を推定
し、予定走行路３上を走行すべく自動操縦される、この
自動操縦についての技術は、本出願人の先願（特願昭60
−120275号）に係る公知技術であり、本願発明の趣旨と
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、基板部2Aに線材部2Bを貼着して構成されて
いる。基板部2Aはさらに第２図に示すように三本の直線
状の線材2a,2b、2cから構成されている。そして、この
標識２は、一点鎖線で示す車両１の予定走行路３に対し
て線材2aと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無人車両の走行敷地内の床に間
欠的に配設されている。標識２のサイズは縦、横共に30
cmであるとする。

線材2aと2cは同一の長さを有し、かつ互いに平行に配
設されている。これら線材2a、2c間には線材2bが、その
各端点が線材2a、2cの各始点同志を結ぶ線分Ｃ上に、線
材2a、2cの各終点同志を結ぶ線分Ｄ上に位置するように
線材2a、2cに対して所定の傾きを以て配設されている。

ここに線材2cと線材2bの端点間には、標識センサ５が
二本の線材2c、2bを識別するに十分な距離の間隙2dが設
けられている。また、線材2bと線材2aの端点間にも同様
な間隙2eが設けられている。これら間隙2dと間隙2eの長
さは等しいものとする。なお、間隙2d、2eの定量的な説
明は後述する。

線材2a,2b、2cとしては、床がコンクリートであっ
て、金属片が埋設されていないならば、金属板や金属テ
ープ、金属ワイヤ等を用いることができる。また、線材
2a,2b、2cを検出するための標識センサ５としては、金
属検出器、たとえば渦流センサを用いることができる。
第１表に標識２の材質（線材2a,2b、2cの材質）と標識
センサ５の組合わせの一例を示す。なお、基板Ａの材質
としては、プラスチック等が考えらる。

いま車両１が、標識２の中心線７（これは予定走行路
３を意味する）よりも左にずれて走行して軌跡４を描い
たものとすると、線材2aと2cの間隔は30cm程度と十分小
さいので軌跡４は近似的に直線とみなすことができる。
この軌跡４は、まず線材2aと第一の交点P₁で交わり、次
に線材2bと第二の交点P₂で交わり、最後に線材2cと第三
の交点P₃で交わる。しかして標識センサ５は、上記各交
点P₁、P₂、P₃で線材を検出したという信号を発生する
（アナログ信号がピークになる）。なお、各交点P₁、
P₂、P₃は、それぞれ線材2a、2b、2cの中心線上の点であ
る。

一方、走行長計測手段６では、上記各交差点P₁、P₂、
P₃における線材検出時点での各走行距離が計測され、こ
の計測結果に基づいて交点P₁とP₂の距離L₁と、交点P₂と
P₃の距離L₂が求められる。ここに距離L₁とL₂の比は交点
P₂から見た標識２の左側の長さl₁と右側の長さl₂の比に
等しい。

したがって、距離L₁とL₂の比から、標識２の中心線７
（予定走行路３）に対するコースずれ量を測定すること
ができる。

すなわちいま、線材2bの中心線と中心線７の交点P₀、
つまり標識２の中心点P₀の二次元座標位置を（０、０）
とすると、交点P₂の二次元座標位置（ｘ、ｙ）は、上記
求められた距離L₁、L₂に用いて、三角形の相似性より容
易に次式にて求められる。

ｘ＝Ｘ（L₁/（L₁＋L₂）−ｋ）ｙ＝Ｙ（L₁/（L₁＋L₂）−ｋ） ……（１）ここに、Ｘ、Ｙはそれぞれ、第３図に示すように線分
2aの中心線Ｅと、線分2bの中央線Ｆと、線分2cの中央線
Ｇとで構成される直角三角形Ｉの底辺の長さ、これに垂
直な辺の長さである。

なお、定数ｋの値は、間隙2dと間隙2eが等しいので、
1/2となる。

以上のようにして車両１のコースずれ量ｘを求めるこ
とができ、求めたずれ量ｘから車両１の推定位置を補正
することができる。

この場合、従来のように線材2a、2b同志、線材2b、2c
同志は接続されておらず、間隙2e、間隙2dを有している
ので、車両１が線材部2Aの左端部Ｑ、右端部Ｒを通過す
る場合であっても、距離L₁、L₂を測定することができ、
したがってこれに基づき、ずれ量ｘの算出、車両１の推
定位置の補正が行えるのがわかる。

間隙2d、間隙2eの長さは基本的に任意であるが、たと
えば標識センサ５として磁気式センサを使用する場合に
は、それらの長さは、線材2a、2b、2cの幅および磁気式
センサの半径のうちいずれか短い方の長さと等しくする
のが望ましい。

また、標識センサ５として光学式センサを使用する場
合には、間隙2d、間隙2eの長さは、線材2a、2b、2cの幅
および投光器の光束スポットの半径のうちいずれか短い
方の長さと等しくするのが望ましい。

以下、標識センサ５によって標識２が読取られていく
態様について説明する。

以下、標識センサ５は、渦流式金属センサであり、標
識２の基板部2Aの材質はプラスチックであり、標識２の
線材部2Bの材質はアルミテープであるものとして説明す
る。なお、標識センサ５は、該センサ５と標識２との距
離が静的な状態で所定のセンサ高さＨ（たとえば10mm）
になるように予め調整されているものとする。

第４図（ａ）に、車両１のコースずれ量を測定するた
めのブロック図を、同図（ｂ）に標識センサ５から出力
される出力電圧（アナログ信号）のタイムチャートを示
す。

以下、これら図を併せ参照して説明するに、すなわ
ち、標識センサ５から出力されるアナログ信号は、同図
（ｂ）に示すように標識センサ５が線材部2B上に近づく
ごとに標識センサ５の出力が低下し、また、標識センサ
５が線材部2B上から遠ざかるごとに標識センサ５の出力
が再び上昇するカーブを描く。そして、これら信号の低
下、上昇の度毎に予め設定した閾値電圧と交差する。こ
の閾値電圧は閾値設定器12で設定される。

そこで比較器13では閾値設定器12で設定された閾値電
圧と標識センサ５の出力電圧との比較を随時行なう。す
ると比較器13からは上記アナログ信号が閾値電圧と交差
する各時点において、パルスエンコーダ11の出力を計数
するカウンタ14に対してラッチ指令が出力される。した
がって、カウンタ14ではパルスエンコーダ11の計数値が
上記各交差点においてラッチされてこれら各交差時点に
おける計数値l₁〜l₆が出力される。

以下、後段の所要の演算器では、カウンタ14から出力
される計数値l₁、l₂、l₃、l₄、l₅、l₆をに基づき計数値
l₁、l₂の平均値l₁₂、l₃、l₄の平均値l₃₄、l₅とl₆の平均
値l₅₆を演算し、以て標識センサ５の線材2a、2b間の移
動距離L₁、同センサ５の線材2b、2c間の移動距離L₂を次
式のごとく演算する処理が実行される。

L₁＝l₅₆−l₁₂ L₂＝l₅₆−l₃₄ ……（２）ところで、第５図は、車両１に従来の標識センサ５′
が搭載されて、同センサ５′が標識２の左端部Ｑを通過
した場合の同センサ５′の出力電圧波形を示す。

同図に示すように出力電圧波形は、標識センサ５′が
最初の線材2aの中心線に、また次の線材2bの中心線に達
した時点で最低値のピークになることがわかる。

そして、標識センサ５′のセンサ高さＨを5mm、10m
m、15mmと変化させると、出力電圧波形はその変化につ
れて上方に全体としてシフトしていくのがわかる。

そこで、たとえば閾値電圧として0Vを設定したとす
る。すると、センサ高さＨが15mm、10mm出力電圧波形に
あっては、線材2a通渦中（区間Ｊ）、線材2b通過中（区
間Ｋ）の出力電圧値は閾値電圧以下になり、間隙2e通過
中（区間Ｍ）の出力電圧値は閾値電圧よりも大きくなる
ので、両線材2a、2bの識別が可能になる。

しかし、センサ高さＨが5mmの出力電圧波形にあって
は、線材2a通過中（区間Ｊ）、間隙2eの通過中（区間
Ｍ）、線材2bの通過中（区間Ｋ）の各出力電圧値は共に
閾値電圧以下になるので、両線材2a、2bを識別すること
ができずに、標識センサ５′では線材2a、間隙2e、線材
2bを一本の太い線材であるかのように検出してしまうこ
とになる。

また、たとえば閾値電圧として−2Vを設定したとす
る。すると、今度はセンサ高さＨが10mm、5mmの出力電
圧波形にあっては、両線材2a、2bを識別することができ
る代わりに、センサ高さＨが15mmの出力電圧波形の場合
には、両線材2a、2bを識別することができなくなる。

こうしたセンサ高さＨの変動（5mm〜10mm）は、車両
１の車体の上下振動に起因して実際に多々発生する。し
たがって一の閾値電圧を設定した場合には標識センサ
５′では標識２の左端部（同様に右端部も）におけるコ
ースずれを検出できないこととなっていた。

そこで、こうしたセンサ高さＨの変動があったとして
も標識の端部におけるコースずれの検出を可能ならしめ
るために、閾値電圧を一義的に設定するのではなくて、
閾値電圧を複数設定する技術がある（特願昭60−287439
号）。

しかし、この技術をそのまま第４図（ａ）に示す構成
の装置に適用した場合には以下のような不都合が招来す
る。

すなわち、比較器13では標識センサ５′の出力電圧波
形が閾値電圧と交差する交差時点を捕らえて、その捕ら
えた各時点ごとにラッチ指令をカウンタ14に加え、該カ
ウンタ14においてその各時点におけるパルスエンコーダ
11の各計数値をラッチして、ラッチした各計数値に基づ
いて線材間の距離L₁、Ｌを演算している。が、閾値電圧
の設定が複数なされた場合には、上記交差時点が数多く
なり、比較器13のラッチ指令出力が頻繁にカウンタ14に
入力されることになる。しかしてカウンタ14でラッチさ
れるパルスエンコーダ11の計数値が数多くなる。したが
って多数の計数値に基づき線材間の距離L₁、L₂を演算す
ることになり、この演算処理が非常に複雑なものにな
る。

ここに、こうした線材間の距離L₁、L₂の演算処理は所
要のマイクロコンピュータで行われるが、通常の場合、
同コンピュータでは同処理と同時に他の複雑な演算処理
（操舵制御等のための演算処理）も併せて短時間（100m
esc）内に処理する必要がある。しかもこうしたマイク
ロコンピュータは、コストダウンを図るべく安価なこと
が望まれる。

しかし、上記のごとく複雑な演算処理が行われる場合
には、短時間内に他の処理も併せて行うことが不可能に
なり、いきおい高価な高機能チップを使用したり、複数
のCPUチップに処理を分担させるなどの必要が生じて、
システムが高価になることとなっていた。

そこで、実施例では、標識センサとして渦流式金属セ
ンサである標識センサ５を使用し、かつ後述する構成の
標識２を使用することにより、一の閾値電圧で標識２の
端部のコースずれの測定が行なわれるようにし、以て安
価なシステムを具現している。

第６図は、標識センサ５（渦流式金属センサ）の動作
を説明するために使用する同センサ５の回路図である。

すなわち、標識センサ５は、一定振幅、一定周波数の
交流電圧を出力する発信器20と、発信器20の出力を通電
して、交番磁束Φを後述するセンサ被検出対象25の上面
に向けて発生する発信コイル21と、発信コイル21で発生
する交番磁束Φの振幅を検出して対応する大きさの交流
電圧を出力する検出コイル23と、検出コイル23の交流出
力電圧を直流電圧に整流するとともに、整流した直流電
圧に負の電圧を加えて出力電圧レンジを調整したものを
最終的なセンサ出力電圧とする整流増幅回路24とで構成
されている。

さて、こうした標識センサ５の下（発信コイル21の
下）にアルミニウム等の非磁性良導体や、鉄のような磁
性のさほど強くない導体であるセンサ被検出対象25が存
在する場合には、これら導体中に発生する渦電流ｉが交
番磁束Φを弱めるように作用するため、検出コイル23に
検出される交番磁束Φが減少する。

このため、第７図に示すように標識センサ５のセンサ
出力電圧はセンサ５とセンサ被検出対象間の距離が縮ま
るにつれて、低下する。

逆に、トランスの鉄心用のアモルファスや、硅素鋼
板、あるいはフェライトのような透磁率が導電率に比べ
て著しく高い磁性体をセンサ被検出対象25として使用し
た場合には標識センサ５とセンサ被検出対象25とが近づ
くにつれて、センサ被検出対象25で発生する渦電流ｉに
伴う交番磁束低下の効果よりも、高透磁率に伴う磁束上
昇の効果の方が強くなる。

この結果、同図に示すように標識センサ５とセンサ被
検出対象25（アモルファステープ）間の距離が縮まるに
つれて、検出コイル23で検出される交番磁束が増大し、
標識センサ５のセンサ出力電圧が増加することになる。

いいかえれば標識センサ５は、渦電流変位センサの原
理を利用したものであるといえる。

なお、センサ被検出対象25としてアモルファステープ
を使用した場合には、標識センサ５とセンサ被検出対象
25（アモルファステープ）間の距離が20mmでセンサ出力
電圧が＋10Vに達し、同距離が20mm以下になったとして
もセンサ出力電圧が上昇していないことがわかる。これ
は、第６図の回路中の演算増幅器24′の出力電圧が＋10
Vで飽和しているためである。実際には、検出コイル23
が受ける交番磁束は増加している。

以下、標識２の基板部2Aは、所要の高磁性体（鉄心用
のアモルファス）であり、標識２の線材部2Bは、アルミ
テープ（非磁性良導体）であるものとして、以上の動作
原理に基づき標識センサ５が、標識２を読取る態様につ
いて説明する。

すなわち渦流式金属センサである標識センサ５と、基
板部2Aが磁性体で、線材部2Bがアルミテープ（非磁性良
導体）の標識２とを組み合わせた構成において、標識セ
ンサ５が標識２の左端部Ｑを通過したとする。すると、
第８図に示すように最初の線材2aの通過区間Ｊ′の標識
センサ５の出力電圧値と、次の線材2bの通過区間Ｋ′に
おける標準センサ５の出力電圧値との差は、第５図のも
のに比べて大きくなり、急峻に変化する波形に改善され
ているのがわかる。

これは、区間Ｊ′と区間Ｋ′では、アルミニウム（非
磁性良導体）によって渦電流ｉが発生し、これにより交
番磁束Φが減少し、センサ出力電圧が小となるのに対
し、区間Ｍ′では磁性体を検出するため、交番磁束Φが
増大し、センサ出力電圧が大となるためである。

このように出力電圧波形が急峻に変化するので、閾値
電圧の設定幅が広くなる。このため、センサ高さＨが、
5mm〜10mmと変動したとしても、出力電圧波形が閾値電
圧から外れることのない一の閾値電圧を上記広い設定幅
内に設定することが可能になる。こうした閾値電圧を設
定することで、線材2a、2bの検出区間Ｊ′、Ｋ′の電圧
値が閾値電圧以下になり、間隙2eの検出区間Ｍ′の電圧
値が閾値電圧よりも大きくなるので、両線材料2a、2bの
識別を可能ならしめることができる。

以上説明したように実施例によれば、線材の端部間に
間隙を設けるようにしたので、車両が標識の端部を通過
する場合であっても、コースずれ量の検出を行うことが
できる。

また、標識２の線材およびその前後をそれぞれ低磁性
良導体、強磁性体としたので、金属センサで標識２を検
出すれば、線材の前後に渡って金属センサ検出出力が大
きく変化する。このため、線材を識別する閾値の所定幅
が広大となり、車体の上下振動があったとしても、確実
に一の線材を、一の閾値を以てに識別できるようにな
る。また、線材の端部間の間隙が小さい場合であって
も、一の線材を確実に識別できるようになる。

たとえば、金属センサのコイル直径が40mm、センサと
標識との距離、つまりセンサ高さが15mm〜5mm、線材の
幅が20mmとすると、標識の線材およびその前後をそれぞ
れ低磁性良導体、強磁性体としない場合には、間隙を40
mm以上にしないと、一の線材を分離して識別することが
できなかった。が、標識の線材およびその前後の一方お
よび他方をそれぞれ強磁性体、低磁性良導体とすること
で間隙を20mmに短縮することができる。このため標識の
小形化を図ることができるという利点が得られる。

なおまた、標識をそのように構成することで従来、床
が鉄製であった場合に、その上に標識を設置することが
不可能であったものが、設置可能になって標識の適用範
囲を大幅に拡大するとができる。これは金属センサは、
センサに対抗する対象物の金属あるいはフェライトの表
面（30〜100μｍ）に生じる電磁的な効果を検出するも
のであって、標識体の下にある鉄床の影響を受けないこ
とになる。

以上のごとく実施例によれば標識の横幅全てを使って
コースずれ量の検出を行うことができる。このため、工
場、オフィス等内の狭い通路であっても車両を予定走行
路へ正確に復帰させることができるようになる。しか
も、一の閾値を設定するだけでよい。したがって、安価
なシステムが具現される。

なお実施例では、線材をアルミニウム、線材の基板部
を鉄心用のアモルファスとしたが、これに替るものとし
て、アルミニウムと珪素鋼板の組合わせ、大きくは普通
鋼板と珪素鋼板の組合わせが考えられる。要は、低磁性
導体と高磁性体の組合わせであればよい。

また実施例では、線材に低磁性導体（高導電率、低透
磁率）であるアルミニウム（非磁性導体）を使用し、線
材の基板部に高磁性体（低導電率、高透磁率）である鉄
心用のアモルファスを使用したが、これとは逆に線材に
高磁性体を使用し、線材の基板部に低磁性導体を使用す
る実施もまた可能である。ただしこの場合には、標識セ
ンサ５が線材上に来ると、出力電圧は増大する。したが
って、閾値の設定レベルを無検出状態（たとえば8V）よ
りも高いレベル（たとえば9V）に設定する必要がある。

なお、実施例の標識センサ５は、発信コイル21に一定
振幅、一定周波数を印加して、検出電圧を整流して電圧
変化をみるものとして説明したが、本発明としてはこれ
に限定されることなく、以下、１）、２）に示す構成の
ものでもよい。

１）発信コイルを発信回路の一構成要素として、発信コ
イルに導体や磁性体が近づくと、発信コイルのインダク
タンスが変化することにより、発信回路の発信周波数が
変化することを利用するもの。

２）一定振幅、一定周波数の交流電圧を発信コイルに印
加し、検出コイルにて受信した交流電流の位相と原発信
回路の位相とを比較し、導体若しくは磁性体の接近を検
出するもの。

これらはいずれも対象物の導電率と透磁率を利用し
て、渦電流の発生に伴う交番磁性の減少や磁性体による
交番磁束の増大による負荷インピーダンス若しくは電流
位相の変化を認識するものであり、いずれも実施例の標
識センサ５（渦流式金属センサ）と同等の機能、効果を
発揮することができる。

また実施例では、標識２の基板部2Aが強磁性体である
ものとして説明したが、基板部2Aの少なくとも線材の前
後部分のみが強磁性体であればよく、要は標識センサ５
の検出出力が線材の前後で急峻に変化するものであれば
よい。

なお、標識２は、基板部2Aに線材部2Bを貼着し、さら
にその上にタイルを貼着した三層の板を一体成型し、こ
の三層の板を他のタイルとともに床面に敷設すれば、美
観がよく、かつ線材部分の耐久性が向上するなどの利点
が得られる。この場合、タイルとしては非伝導性物質の
板であればよい。

さらにまた、基板部2Aの所定部分を線材部2Bの配置状
にプレス打ち抜きし、このプレス打抜きした部分に線材
部2Bを挿設し一層の板とし、さらにこの板の上に上記タ
イルを貼着した二層の板を同様に床面に敷設する実施も
また可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、誘導用標識の
横幅全てを使ってコースずれ量の検出を行うことができ
る。このため、誘導用標識の小形化（横方向）が図れ、
工場、オフィス等の狭所における無人車両の誘導を確実
に行うことができる。

しかも、一の閾値を設定するだけでよい。したがっ
て、多数の閾値を設定することによる演算処理の複雑
化、長時間化を回避することができ、安価なシステムが
具現される。また、線材間の間隙寸法を必要最小限に小
さくすることができ、標識の小形化（縦方向）を図るこ
とができるという利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る無人車両の誘導用標識および誘
導用標識の読取装置の実施例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図は、第２図の標識の幾何学的関係を説明する
ために用いた図、第４図は、本発明に係る誘導用標識の
読取装置の実施例の構成を示すブロック図、第５図は、
標識の線材部がアルミテープであり、基板部がプラスチ
ックであって、標識センサが標識の端部を通過した場合
における同センサの出力信号の変化の様子をセンサ高さ
の変動に応じて示すタイムチャート、第６図は、標識セ
ンサとして渦流式金属センサを使用した場合の同センサ
の動作を説明するために使用する回路図、第７図は、第
６図のセンサとセンサ被検出対象との距離とセンサ出力
の関係を示すグラフ、第８図は、標識の線材部がアルミ
テープであり、基板部が磁性体であって、第６図の標識
センサが標識の端部を通過した場合における同センサの
出力信号の変化の様子をセンサ高さの変動に応じて示す
タイムチャート、第９図（ａ）は、従来の無人車両の誘
導用標識の構成を例示した平面拡大図、同図（ｂ）は、
同図（ａ）の標識の配設態様を示す上面図である。１……無人車両、２、２′……誘導用標識、2A……基板
部、2B……線材部、2a、2b,2c,2a′、2b′,2c′……線
材、３……予定走行路、５、５′……標識センサ、６…
…走行長計測手段、11……パルスエンコーダ、13……比
較器、14……カウンタ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に第一および第三の線材を所定距離
離間して平行に配するとともに、これら第一および第三
の線材に対して所定の傾きを以てこれら線材間に第二の
線材を配した誘導用標識を前記第一および第三の線材が
無人車両の予定走行路を横断するように配設するととも
に、磁界を発生する励起用コイルと、この励起用コイルによって発生された磁界を検出する検
出コイルと、この検出コイルの出力に基づき無人車両が第一の線材か
ら第二の線材に至るまでの間隔および第二の線材から第
三の線材に至るまでの間隔を求め、これら間隔に基づき
無人車両の前記予定走行路からのずれを検出するずれ検
出手段とを無人車両に搭載し、さらに、前記第一、第二および第三の線材を非接続とす
るとともに、前記第一、第二および第三の線材を低磁性
導体とし、前記基板上の少なくとも前記第一、第二およ
び第三の線材の各前後部分を高磁性体とするようにした
ことを特徴とする無人車両のコースずれ検出装置。
【請求項２】前記第一、第二および第三の線材は、高磁
性体であり、前記基板上の少なくとも前記第一、第二お
よび第三の線材の各前後部分は、低磁性導体である請求
項（１）記載の無人車両のコースずれ検出装置。
【請求項３】前記第一、第三の線材は、その長さが等し
く、かつ前記予定走行路がその中点を通過するように配
置され、さらに前記第二の線材は、その端点がこれら第
一、第三の線材の端点同志を結ぶ線分上に位置するよう
に配置した請求項（１）記載の無人車両のコースずれ検
出装置。