JP2942925B2 - 物体検知装置及び走行車 - Google Patents

物体検知装置及び走行車

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JP2942925B2
JP2942925B2 JP10020120A JP2012098A JP2942925B2 JP 2942925 B2 JP2942925 B2 JP 2942925B2 JP 10020120 A JP10020120 A JP 10020120A JP 2012098 A JP2012098 A JP 2012098A JP 2942925 B2 JP2942925 B2 JP 2942925B2
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健一 平林
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Tokyu Sharyo Seizo KK
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  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザーレーダ
ー等により物体を検出する物体検知装置及びそれを装備
する走行車に係り、詳しくは所定の限定されたエリア内
の物体を抽出して、検知する物体検知装置及びそれを装
備する走行車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】特開平９−２６８２６号公報では、レー
ザーレーダーを装備してレーザーレーダーにより障害物
を検知しながら走行する無人搬送車において、走行ルー
トに沿った必要占有幅より外の物体は障害物として検知
することなく、必要占有幅内の物体のみを障害物として
精確に検知して、走行上の障害物とならない物体により
余計な制動が働いたりするのを防止している。そのよう
な必要占有幅内の物体のみを障害物として抽出するため
には、無人搬送車より所定前方範囲を障害物検知必要エ
リアに設定し、障害物検知必要エリアをカバーする十分
に遠方までレーザー光(39)を放射するとともに、その反
射光により検出した全物体の中から障害物検知必要エリ
ア内の物体を検索、抽出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】レーザー光による距離
測定値は、レーザー光の放射方向に関係なく、放射方向
へ誤差を含む。一方、障害物検知必要エリアは無人搬送
車の前方にほぼ長方形状に広がっているので、障害物検
知必要エリアの縦辺（無人搬送車の進行方向に平行な境
界線）上に位置する物体について、その縦辺に対して直
角方向の誤差成分は、無人搬送車の斜め前方より無人搬
送車の真横の方の範囲において増大し、物体までの距離
を確定できないグレーゾーン（後述の図２で詳述。）の
幅は、障害物検知必要エリアの縦辺に沿って不均一にな
る。これは、結果として無人搬送車の走行上の必要占有
幅を広げることに繋がり、不利である。
【０００４】この発明の目的は、上述の問題点を克復す
る物体検知装置及びそれを装備する走行車を提供するこ
とである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の物体検知装置
(16)によれば、放射波(39)を放射してその反射波に基づ
いて測定必要エリア(36)内の物体(20)を抽出、検知す
る。この物体検知装置(16)では、各角度範囲方向の物体
(20)までの距離は、その角度範囲方向における複数回の
測定における測定値の平均を取ることにし、測定必要エ
リア(36)の境界線(37,38)が放射波(39)の放射方向に対
して直角に近い範囲では、放射波(39)の放射方向に対し
て平行に近い範囲に対して平均を演算するための測定値
の個数を増やして、境界線(37,38)に直角方向の誤差幅
を境界線(37,38)に沿って均一化する。
【０００６】放射波(39)には、レーザ光以外に、赤外
線、超音波、電波も含む。測定必要エリア(36)には、長
方形以外に、台形、その他の形状を含む。角度範囲方向
における複数回の測定とは、例えば、同一の角度位置に
おける複数回の距離測定の場合、及びレーダのように放
射波(39)を掃引していて、各測定角度位置は、少しずつ
異なるが、所定の限定された角度範囲内の複数回の測定
の場合である。測定必要エリア(36)は、物体検知装置(1
6)が無人搬送車(10)等の移動体に装備されて時間的に変
化する場合だけでなく、踏切の監視等のように、静止的
な場合もある。
【０００７】放射波(39)の反射波に基づく物体(20)まで
の測定値は、放射波(39)の放射方向へ誤差を含むので、
測定必要エリア(36)の境界線(37,38)が放射波(39)の放
射方向に対して直角に近い範囲では、放射波(39)の放射
方向に対して平行に近い範囲に対して、境界線(37,38)
に対して直角方向の誤差成分が増大することになる。一
方、放射波(39)の反射波による物体(20)までの測定値の
誤差はガウス分布する。したがって、複数の測定回数の
平均を取ることにして、その測定回数を増やせば、測定
値の誤差は減少する。これに基づき、測定必要エリア(3
6)の境界線(37,38)が放射波(39)の放射方向に対して直
角に近い範囲では、放射波(39)の放射方向に対して平行
に近い範囲に対して平均を演算するための測定回数の個
数を増やすことにより、物体(20)までの最終的な測定値
は、放射波(39)の放射方向に対して直角に近い範囲では
放射波(39)の放射方向に対して平行に近い範囲に対して
精確になり、結果、境界線(37,38)の直角方向の絶対誤
差は境界線(37,38)に沿って均一化され、測定必要エリ
ア(36)内の物体(20)の検出精度を高めることができる。
【０００８】この発明の物体検知装置(16)によれば、放
射波(39)を掃引しつつ放射してその反射波に基づいて掃
引方向の所定の測定必要エリア(36)内の物体(20)を抽
出、検知する。この物体検知装置(16)では、物体(20)ま
での距離は、掃引方向へ続く複数個の角度位置における
測定値の平均を取ることにし、測定必要エリア(36)の境
界線(37,38)が放射波(39)の放射方向に対して直角に近
い範囲では、放射波(39)の放射方向に対して平行に近い
範囲に対して平均を演算するための測定角度位置の個数
を増やして、境界線(37,38)に直角方向の誤差幅を境界
線(37,38)に沿って均一化する。
【０００９】放射波(39)の掃引方向は、走行車(10)の場
合では、進行方向に対して左右水平方向が通常である。
しかし、この物体検知装置(16)では、放射波(39)の掃引
方向は左右水平方向に限定されず、上下方向や斜め水平
方向も含むものとする。
【００１０】掃引方向へ続く複数個の各角度位置におい
て、物体(20)までの距離が測定される。測定必要エリア
(36)の境界線(37,38)が放射波(39)の放射方向に対して
直角に近い範囲では、放射波(39)の放射方向に対して平
行に近い範囲に対して測定値の平均を演算するための測
定角度位置の個数を増やすことにより、放射波(39)の放
射方向に対して直角に近い範囲における測定値の精度が
高まり、結果として、測定必要エリア(36)の境界線(37,
38)に対して直角方向の絶対誤差は境界線(37,38)に沿っ
て均一化され、測定必要エリア(36)内の物体(20)の検出
精度を高めることができる。
【００１１】この発明の物体検知装置(16)によれば、測
定必要エリア(36)の境界線(37,38)が放射波(39)の放射
方向に対して直角に近い範囲では、放射波(39)の放射方
向に対して平行に近い範囲に対して、物体(20)までの距
離を測定する角度位置の角度間隔を密にする。
【００１２】測定値の相対誤差を低減するために、測定
回数を増やす必要のある角度範囲では、測定角度位置の
間隔を詰めることにより、所定の角度範囲内の測定角度
位置の個数が増大する。こうして、全体の測定角度位置
をいたずらに増大させることなく、必要最小限の測定角
度位置を設定することできる。
【００１３】この発明の物体検知装置(16)によれば、物
体(20)までの距離を測定する時間間隔は一定にし、角度
位置の角度間隔を密にする角度範囲では、疎にする角度
範囲よりも掃引速度を下げる。
【００１４】例えば、レーザーレーダー(16)では、ミラ
ーが往復回転して、レーザ光を掃引することが行われて
おり、掃引速度の増減はミラーの回転速度の制御により
行われる。
【００１５】この発明の物体検知装置(16)によれば、掃
引速度は一定とし、測定角度位置の角度間隔を密にする
範囲では、疎にする範囲よりも、物体(20)までの距離を
測定する時間間隔を短くする。
【００１６】例えば、レーザーレーダー(16)では、ミラ
ーの回転速度は一定に保持しつつ、レーザ光の点滅周波
数をを変更して、測定時間間隔を制御できる。
【００１７】この発明の走行車(10)は、上記の物体検知
装置(16)を装備し、走行上の必要占有幅を前記測定必要
エリア(36)の左右幅とし、その測定必要エリア(36)の左
右の境界線(37,38)上の範囲について、前記放射波(39)
の放射方向に対して直角に近い範囲及び前記放射波(39)
の放射方向に対して平行に近い範囲の対象としている。
【００１８】走行車(10)は、物体検知装置(16)により走
行ルート(14)を含む所定範囲を測定必要エリア(36)とし
て設定し、その測定必要エリア(36)内の物体(20)を抽
出、検知することにより走行の安全性を得ることができ
る。物体検知装置(16)により測定必要エリア(36)の境界
線(37,38)に直角方向の誤差が均一化されるので、走行
上の必要占有幅を狭めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。図１は無人搬送車10の障害物
検知方法の説明図である。無人搬送車10は、タイヤ12の
駆動用のモータを内蔵し、４個のタイヤ12を駆動及び／
又は操舵させつつ、工場又は倉庫等の室内の予め決めら
れた走行ルート14に沿って走行するようになっている。
例えば、走行ルート14には適宜間隔で磁石が埋設され
て、無人搬送車10は、その磁石からの磁場を検知して、
走行ルート14を検知するような誘導方式が採用される。
レーザレーダ16は、無人搬送車10の前部に設けられ、走
行ルート14の曲線部入り口地点にあっても、曲線部出口
地点から十分に先方の障害物20の検知も保証するため、
走行ルート14を中心に例えば左右６０°の検知範囲18を
有し、結果、これから移動する方の広範囲の障害物20を
検知することになる。レーザレーダ16により検知する障
害物20には、人だけでなく、機械、構築物等も含まれ
る。レーザレーダ16の代わりに、スウィープ式の赤外
線、超音波、電波のレーダや、それぞれ異なる向きとし
て全体として所定角度範囲をサーチできる複数個の指向
性レーダの配列体等が利用可能である。走行ルート14に
において、無人搬送車10の現地点から所定の先方範囲
は、遠い方から直前まで順番に、危険レベル１エリア2
2、危険レベル２エリア24、危険レベル３エリア26、及
び危険レベル４エリア28と区分けされている。
【００２０】レーザレーダ16は、前方、すなわちこれか
ら移動する方へ向かってレーザ光を照射し、その反射光
を受信し、反射光に基づいてレーザレーダ16の検知範囲
18に存在する全部の障害物20を検知する。次に、検知し
た障害物20の中から、走行ルート14における無人搬送車
10の幅方向ルート占有範囲（幅方向ルート占有範囲は、
図１において走行ルート14の実線の両側に平行に延びる
２本の破線の内側範囲に相当する。）に存在する障害物
20のみを抽出する。無人搬送車10の記憶装置には、走行
ルート14のルートデータが予め記憶されており、その記
憶データに基づいて現地点から所定の先方までの走行ル
ート14上の無人搬送車10の幅方向ルート占有範囲が直接
又は計算による間接的に検知可能になっている。こうし
て、図１において、危険レベル２エリア24に存在する障
害物20は抽出するが、危険レベル３エリア26の外周側境
界線の外側に存在する障害物20は、抽出することなく、
除外される。一方、これから移動する走行ルート14につ
いて無人搬送車10の現地点からの経路長に関係して遠い
方から危険レベル１エリア22、危険レベル２エリア24、
危険レベル３エリア26、及び危険レベル４エリア28へ区
分けされる。危険レベルの区分けの因子となる経路長
は、無人搬送車10の現在の走行速度及び走行ルート14の
勾配に関係させる。走行速度が大きいとき程、衝突まで
の時間が短くなるので、各危険レベルの遠方点までの長
さ及び各危険レベル自体の走行ルート14方向長さは増大
させる。また、これからの走行ルート14の上り勾配角度
を正とすると、勾配角度が減少する程、すなわち、下り
勾配が急になる程、同一の制動力に対する停止距離が伸
びるので、各危険レベルエリアの長さは勾配角度の減少
に連れて増大させる。
【００２１】次に、抽出した障害物20がどの危険レベル
エリアに存在するかを判定する。そして、危険レベル１
エリア22に障害物20が存在するときは、第１段階の警報
としてのパトランプ（赤色の警報点滅ランプ）等の警告
灯50を点灯し、危険レベル２エリア24に障害物20が存在
するときは、警告灯50の作動に加えて、第２段階の警報
としてのサイレン52を鳴らし、危険レベル３エリア26に
障害物20が存在するときは、警告灯50及びサイレン52の
作動に加えて、無人搬送車10のブレーキ54を適当に作動
させて、第１段階の走行速度制御として無人搬送車10を
（停止まで至らない程度で）減速させ、危険レベル４エ
リア28に障害物20が存在するときは、ブレーキ54を最大
限作動させて、警告灯50及びサイレン52の作動を継続し
つつ、第２段階の走行速度制御として無人搬送車10を緊
急停止させる。
【００２２】図２は所定の測定必要エリア36におけるレ
ーザーレーダー16の測定による通常処理の場合のグレー
ゾーン41を示している。この場合、測定必要エリア36
は、レーザーレーダー16の直前に前方に広がる長方形エ
リアとなっており、図１では、無人搬送車10が走行ルー
ト14の曲線部を曲がり切り、走行ルート14の直線部を走
行しているときを想定しており、例えば無人搬送車10の
直前の危険レベル４エリア28に対応する。左側縦境界線
37及び右側縦境界線38は走行ルート14に沿って平行に前
方へ所定距離延びている。レーザー光39が、掃引方向40
へ掃引されつつ、等角度間隔の角度位置ごとに各角度方
向へ放射される。各反射光から検出される距離は絶対誤
差Ｌを含んでいる。図１では、レーザー光39の掃引角度
範囲は走行ルート14を中心に例えば左右６０°と説明し
たが、図２では、走行ルート14を中心に例えば左右９０
°となっている。左側縦境界線37及び右側縦境界線38上
に物体があるとして、絶対誤差Ｌは、レーザー光39と左
側縦境界線37又は右側縦境界線38との交点を基準にレー
ザー光39の放射方向へ＋−Ｌ／２の範囲となるので、左
側縦境界線37又は右側縦境界線38上において物体の位置
をこれ以上特定できない範囲としてのグレーゾーン41は
図示されるようになる。すなわち、左側縦境界線37及び
右側縦境界線38に対して直角方向のグレーゾーン41の幅
は、各Ｌの左右方向成分となるので、レーザーレーダー
16の真横範囲で広がり、斜め前方範囲で狭まる。検知し
た物体がグレーゾーン41に入っている場合は、その物体
が左側縦境界線37又は右側縦境界線38の内側か外側かの
いずれにあるか不明であることを意味し、安全上、無人
搬送車10の幅方向ルート占有範囲を広げる必要がある。
【００２３】図３はレーザーレーダー16を中心として測
定必要エリア36を角度範囲で区分けした状況を示してい
る。この場合、測定必要エリア36は、左右対称に複数個
の角度範囲ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４，ｚ５，ｚ６に区分
けされる。レーザーレーダー16では、掃引はミラーの往
復回転により行われ、レーザー光39の光源は所定の周波
数で点滅し、点灯時にレーザー光39が放射される方式で
あるので、距離測定角度位置は、掃引方向へ等角度間隔
ごとに配列されることになる。障害物20までの距離は、
レーザー光の掃引方向へ等角度間隔で連続して並ぶ複数
個の距離測定角度位置における測定値の平均とする。そ
して、その平均を取る距離測定角度位置の個数は、角度
範囲ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４，ｚ５，ｚ６ごとに設定
し、角度範囲ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４，ｚ５，ｚ６にお
いてそれぞれｎ，２ｎ，４ｎ，１６ｎ，３２ｎ（ただ
し、ｎは整数）とする。こうして、無人搬送車10の真横
に近付く角度範囲ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４，ｚ５，ｚ６
程、平均を取るための測定回数が増大し、平均値として
の測定値の精度は高まる。なお、角度範囲ｚ１について
は、測定必要エリア36の境界線としての横辺がレーザー
光39に対して直角方向にもかかわらず、誤差低減のため
の距離測定角度位置の低減は行われないが、無人搬送車
10の接近方向となっているので、物体までの距離に関係
なく、障害物20と判断する必要があり、測定精度の向上
はあまり意義がない。したがって、測定必要エリア36の
前方側の横辺より先の障害物20の距離測定については、
測定値の平均を取ることなく、従来通り、１回の測定の
測定値を最終測定値として採用してもよい。
【００２４】図４は平均値による測定値の補正の行われ
た結果のグレーゾーン41の状態を示している。図３のよ
うに、無人搬送車10の真横に近付く角度範囲ほど、平均
を取るための測定回数が増大し、平均値としての測定値
の精度は高まる結果、左側縦境界線37及び右側縦境界線
38に対して直角方向の誤差成分は、無人搬送車10の真横
に近い左側縦境界線37及び右側縦境界線38の範囲におい
て顕著に減少することとなり、グレーゾーン41は図３か
ら図４のように変化して、左側縦境界線37及び右側縦境
界線38に対して直角方向のグレーゾーン41の幅は左側縦
境界線37及び右側縦境界線38に沿って均一化される。こ
うして、無人搬送車10の真横部分においても、グレーゾ
ーン41が低減されるので、測定必要エリア36内の障害物
20の検知精度が上がり、走行ルート14に沿う無人搬送車
10の走行占有幅を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】無人搬送車の障害物検知方法の説明図である。
【図２】所定の測定必要エリアにおけるレーザーレーダ
ーの測定による通常処理の場合のグレーゾーンを示す図
である。
【図３】レーザーレーダーを中心として測定必要エリア
を角度範囲で区分けした状況を示す図である。
【図４】平均値による測定値の補正の行われた結果のグ
レーゾーンの状態を示す図である。
【符号の説明】 １０ 無人搬送車（走行車） １４ 走行ルート １６ レーザーレーダー（物体検知装置） ２０ 障害物 ２０ 障害物（物体） ２８ 危険レベル４エリア（障害物検知必要エリア） ３６ 測定必要エリア ３７ 左側縦境界線（境界線） ３８ 右側縦境界線（境界線） ３９ レーザー光（放射波）
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−26826（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−222835（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−205198（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−295787（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−84045（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−186335（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−294642（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−45783（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−118274（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−71589（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01S 17/88 G01S 15/93 G01S 13/93

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 放射波(39)を放射してその反射波に基づ
    いて測定必要エリア(36)内の物体(20)を抽出、検知する
    物体検知装置(16)において、 各角度範囲方向の物体(20)までの距離は、その角度範囲
    方向における複数回の測定におけ測定値の平均を取るこ
    とにし、測定必要エリア(36)の境界線(37,38)が放射波
    (39)の放射方向に対して直角に近い範囲では、放射波(3
    9)の放射方向に対して平行に近い範囲に対して平均を演
    算するための測定値の個数を増やして、境界線(37,38)
    に直角方向の誤差幅を境界線(37,38)に沿って均一化す
    ることを特徴とする物体検知装置。
  2. 【請求項２】 放射波(39)を掃引しつつ放射してその反
    射波に基づいて掃引方向の所定の測定必要エリア(36)内
    の物体(20)を抽出、検知する物体検知装置(16)におい
    て、 物体(20)までの距離は、掃引方向へ続く複数個の角度位
    置における測定値の平均を取ることにし、測定必要エリ
    ア(36)の境界線(37,38)が放射波(39)の放射方向に対し
    て直角に近い範囲では、放射波(39)の放射方向に対して
    平行に近い範囲に対して平均を演算するための測定角度
    位置の個数を増やして、境界線(37,38)に直角方向の誤
    差幅を境界線(37,38)に沿って均一化することを特徴と
    する物体検知装置。
  3. 【請求項３】 測定必要エリア(36)の境界線(37,38)が
    放射波(39)の放射方向に対して直角に近い範囲では、放
    射波(39)の放射方向に対して平行に近い範囲に対して、
    物体(20)までの距離を測定する角度位置の角度間隔を密
    にすることを特徴とする請求項２記載の物体検知装置。
  4. 【請求項４】 物体(20)までの距離を測定する時間間隔
    は一定にし、角度位置の角度間隔を密にする角度範囲で
    は、疎にする角度範囲よりも掃引速度を下げることを特
    徴とする請求項３記載の物体検知装置。
  5. 【請求項５】 掃引速度は一定とし、測定角度位置の角
    度間隔を密にする範囲では、疎にする範囲よりも、物体
    (20)までの距離を測定する時間間隔を短くすることを特
    徴とする請求項３記載の物体検知装置。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の物体検
    知装置(16)を装備し、走行上の必要占有幅を前記測定必
    要エリア(36)の左右幅とし、その測定必要エリア(36)の
    左右の境界線(37,38)上の範囲について、前記放射波(3
    9)の放射方向に対して直角に近い範囲及び前記放射波(3
    9)の放射方向に対して平行に近い範囲の対象としている
    ことを特徴とする走行車。
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