JP2950933B2

JP2950933B2 - 移動体の位置検知装置

Info

Publication number: JP2950933B2
Application number: JP2195526A
Authority: JP
Inventors: 幸治細井
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1990-07-24
Filing date: 1990-07-24
Publication date: 1999-09-20
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JPH0481677A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、位置が既知な多数の光反射手段のうちの複
数個と移動体との角度を検出して移動体の位置を検知す
る位置検知装置に関するものである。

（発明の背景）位置が既知の３つの光反射手段の移動体からの方位を
３つの位置で検出し、その間の移動体の移動量と移動方
向とを検出することにより移動体の位置を検出する方法
が、本願の出願人により提案されている（特願昭63−31
5172、同63−315173号）。ここに走査光は所定時間間隔
で断続射出されると共に、垂直方向に主走査されかつ水
平方向に副走査される。

しかし移動体と光反射手段との距離は常に変化するた
め、光反射手段側における走査光の走査密度はこの距離
によって大幅に変化する。このため特に遠い光反射手段
に対しては走査光が光反射手段に当たらず、反射光を受
光できないという場合が生じ得る。この場合には位置検
出精度が低下したり、位置検出速度が遅くなる、等の問
題が生じる。

また最も遠い光反射手段に対して走査光が確実に当た
るように、走査密度を高めることも考えられるが、この
場合には走査速度が著しく高くなり、その駆動速度が大
きくなったり、消費電力が増大したり、可動部分の寿命
が短くなる等の不都合が生じる。

（発明の目的）本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、
走査速度を著しく高めることなく、騒音や消費電力を増
やすことなく、また可動部分の寿命を短くすることな
く、遠い光反射手段にも走査光を確実に当てることがで
きる移動体の位置検知装置を提供することを目的とする
ものである。

（発明の構成）本発明によればこの目的は、位置が既知の多数の光反
射手段のうち複数個により、移動体側の走査光射出手段
から射出光を移動体方向へ反射して移動体の位置を検出
する装置において、前記光反射手段側における走査光の
走査密度を判別する走査密度判別手段と、この走査密度
が前記移動体側から見た前記光反射手段の寸法よりも小
さくなるように前記走査光射出手段を制御する走査制御
手段とを備えることを特徴とする移動体の位置検知装
置、により達成される。

（実施例）第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図
は移動体としてのゴルフカートの側面図、第３図は投受
光器の構造図である。

第２図において符号10は車体フレーム、12（12a、12
b）は左右一対の後輪、14は１個の操向前輪である。車
体フレーム10は後輪12間から上方へ起立し上端が前方へ
水平にのびる上部フレーム10aを有する。後輪12には電
動走行モータ16の回転がチェーン18、20、差動装置22を
介して伝えられる。左右の後輪12a、12bの回転量は左右
一対のエンコーダ24（24a、24b）により別々に検出され
る。前輪14は操向軸筒26に保持された操向軸28の下端に
取付けられている。この操向軸28の上端にはクラッチ30
を介して操舵用モータ32が接続される一方、リンク34に
よってハンドル軸36の回転が伝えられるようになってい
る。すなわちクラッチ30の断続により、モータ32かハン
ドル38かのいずれかによって前輪14の操舵が行われるよ
うになっている。

40はコントローラであり、走行用と操舵用の各モータ
16、32の電力制御を行う回路や、インターフェース等を
有するものである。42は車体中央付近の下部に搭載され
た鉛蓄電池である。車体フレーム10の後部には運転者が
立てるようにステップ46が突設されている。運転者は必
要に応じてこのステップ46に立ち、入力装置48、メイン
スイッチ50、ハンドル38等を操作できるようになってい
る。

52（52a〜ｄ）はレーザー投受光器であり、上フレー
ム10aの前端に取付けられている。これらの投受光器52
は第３図に示すように構成されている。この図で54は基
台56に回転自在に保持された回転テーブルであり、この
テーブル54は水平走査用モータ58によりベルト駆動され
る。このテーブル54の回転角度はこれに直結されたエン
コーダ60によって検出される。回転テーブル54には上向
きに断続するレーザ光を射出する光源62が取付けられて
いる。このレーザ光からなる走査光は、光軸に対し45゜
に傾けて配置されたミラー64の小孔を通り、垂直走査用
モータ66によって回転される回転ミラー68で反射され、
出射口70から横方向に射出される。従って回転ミラー68
の回転により走査光はほぼ垂直に主走査され、またテー
ブル54の回転によりこの走査光はほぼ水平に副走査され
ることになる。

この走査光は所定の既知の位置に固定された光反射手
段としてのコーナーキューブ72に当たると、走査光の入
射方向に反射されて出射口70に戻る。この反射光はさら
に回転ミラー68、ミラー64で反射され、集光レンズ74に
よって受光素子であるフォトダイオード76に入る。従っ
てこのフォトダイオード76へ反射光が入射する時のエン
コーダ60の出力を用いてコーナーキューブ72の方向が判
断される。

コーナーキューブ72は移動体の走行ルートに沿って適
宜の位置に固定され、移動体は走行中に３つのコーナー
キューブ72の方向を検出し続け、この間の走行量との関
係から移動体の位置を求めるものであるが、その方法は
前記特願昭63−315172などに詳述されている通りである
から、その説明は繰り返さない。

次に制御装置78を説明する。この装置78はデジタルコ
ンピュータからなるCPU80、半導体メモリ（記憶装置）8
2、パルスカウンタ84（84a、84b）、86（86a〜ｄ）等を
有する。両パルスカウンタ84は左右後輪12の回転に伴っ
てエンコーダ24が出力するパルスを別々にカウントす
る。４つのパルスカウンタ86はそれぞれの投受光器52の
回転に伴ってエンコーダ60が出力するパルスを別々にカ
ウントする。これらカウンタ84、86のカウント値はコン
トローラ40に設けたインターフェース（図示せず）を介
してCPU80に読込まれる。メモリ82にはCPU80の動作プロ
グラムの他に、光反射手段としてのコーナーキューブ
（第３図参照）の座標、走行予定ルート等のデータが記
憶されている。

CPU80は第１図に示す機能の演算を、メモリ82に記憶
したプログラムに従って順次繰り返し行う。CPU80は、
まずメモリ82に記憶した走行予定ルートに従って操舵用
モータ32と走行用モータ16とを駆動する信号をコントロ
ーラ40に送る。この結果前輪14が操舵され後輪12が駆動
されて、走行予定ルートにほぼ沿って自走する。CPU80
の追尾方向管理手段80Aは走行中に投受光器52を作動さ
せ、レーザーの走査光を上下方向に主走査させつつ垂直
軸回りに副走査させる。この時方向管理手段80Aは、メ
モリ82から検出した最も近いコーナーキューブ72を選
び、それぞれに別々に投受光器52を向ける。

ここに方向管理手段80Aの走査密度判別手段80Aaは、
各コーナーキューブ72間での距離を求め、投受光器52か
ら射出される走査光が対応するコーナーキューブ72に到
達したときのコーナーキューブ72側における走査密度を
求める。そしてこの走査密度が投受光器52から見た寸法
より小さくなるような主・副走査周期（速度）あるいは
レーザー光の射出間隔を求める。すなわち走査制御手段
80Aaは、走査線がコーナーキューブ72を見逃すことがな
いような走査光の密度を決めるものである。このように
求めたレーザー光の射出間隔を示す信号がレーザードラ
イバ90に送られ、対応する投受光器52の光源62はこの時
間周期でレーザーを射出する。また求めた主走査速度に
基づきモータドライバ92がモータ66を駆動し、求めた副
走査速度に基づきモータドライバ94がモータ58を駆動す
る。この結果コーナーキューブ72が近ければレーザーの
射出間隔が大きく、また主・副走査速度が遅くなる。

走査光がコーナーキューブ72で反射して１つの対応す
る投受光器52に戻るとこの反射光がフォトダイオード76
で検出され、この時の受光信号に基づいてパルスカウン
タ86のカウント値がCPU80に読み込まれる。CPU80の角度
検出手段80Bはこのカウント値に基づき車輛走行方向に
対するコーナーキューブ72の角度γを求める。CPU80は
この時の車輛の位置P₁₂をメモリ82に記憶する一方、こ
の位置P₁₂における走行方向を示す方位ベクトル
_２と、コーナーキューブ72による受光方向ベクトルと
を決める。

CPU80はその後走行予定コースに従って車輛を走行さ
せ、次の投受光器52が対応するコーナーキューブ72から
の反射光を受光すると、その時のコーナーキューブ72の
角度βを求めると共に、その位置をP₁₁としてメモリ82
に記憶する。CPU80はまた方位ベクトル_１と、受光方
向ベクトルとを決める。

さらにCPU80は走行して次の投受光器52が対応するコ
ーナーキューブ72からの反射光を受光すると、その時の
コーナーキューブ72の角度αを求めると共に、その位置
をP₁₀としてメモリし、方向ベクトル_０と、受光方向
ベクトルとを決める。

ここに移動量Δｘ、Δｙや移動方向Δθは第１図にお
ける移動量検出手段80C、移動方向検出手段80Dにおい
て、左右の各後輪12の回転量の平均値と、回転量の差と
を用いてそれぞれ算出するものである。

CPU80は次にこれらの方位ベクトル_０、_１、_２
と、受光方位ベクトル、、と、角度α、β、γと
を用いて、演算手段80Eにおいて連立方程式を解き、異
なる位置P₁₂、P₁₁、P₁₀における異なるコーナーキュー
ブの反射方向と、その間の車輛の移動量、移動方向を自
ら検出することにより、現在位置P₁₀の座標（ｘ、ｙ）
と走行方向θとを高精度に求めることができる。その詳
細は前記した特願昭63−315172号等に有るから、その説
明は繰り返さない。

この実施例ではコーナーキューブまでの距離によりレ
ーザー光の射出間隔と主・副走査周期（速度）とを同時
に変化させているが、投受光器から見たコーナーキュー
ブの寸法内に走査光が必ず入れるのであれば、これらの
うち１つあるいは２つを変化させるものであってもよ
い。

またコーナーキューブ側での走査密度は、移動体の走
行状態に応じて制御するものであってもよい。例えば走
行速度の増大に対応してコーナーキューブ側での走査密
度は小さくなるから、走行速度に応じて走査密度を変化
させることができる。また旋回時には旋回外側のコーナ
ーキューブに対して走査線の副走査速度が増加するか
ら、この走査線間隔を狭くするように副走査速度を減ら
す。走査密度の制御は、移動体の走行状態の変化を予測
して制御することもできる。例えば前輪の操舵角から旋
回半径を予測できる。

前記移動方向Δθは、この実施例では左右の後輪の回
転量の差から検出しているが、ジャイロスコープなどか
ら検出してもよいのは勿論である。

また本実施例では４つの投受光器52a〜ｂで３つの光
反射手段の方向を検出しているが、１つの投受光器で３
つの光反射手段を順に時間差をもって追尾し、他の１つ
の投受光器で最も投受光しにくい光反射手段を追尾する
ようにしてもよい。

（発明の効果）本発明は以上のように、光反射手段側における走査光
の走査密度を求め、この走査密度が投受光器から見た光
反射手段の寸法よりも小さくなるように制御するもので
あるから、光反射手段が遠ければ主走査速度を遅くし、
光反射手段が近ければ走査光の副走査間隔を広げたり、
走査光の射出間隔を広げたりすることができる。このた
め光反射手段の距離などに応じて主・副走査速度を変え
ることができるから、走査速度を不必要に高くすること
なく、また騒音や消費電力を増やすことなく、遠い光反
射手段に走査光を確実に当てることが可能になる。従っ
て走査機構の可動部分の摩耗を減らすことができ、装置
の耐久性を高めることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
移動体としてのゴルフカートの側面図、第３図は投受光
器の構造図である。 52……投受光器、 72……光反射手段としてのコーナーキューブ、 80……CPU、 80A……追尾方向管理手段、 80Aa……走査密度判別手段、 80Ab……走査制御手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】位置が既知の多数の光反射手段のうち複数
個により、移動体側の走査光射出手段から射出光を移動
体方向へ反射して移動体の位置を検出する装置におい
て、前記光反射手段側における走査光の走査密度を判別する
走査密度判別手段と、この走査密度が前記移動体側から
見た前記光反射手段の寸法よりも小さくなるように前記
走査光射出手段を制御する走査制御手段とを備えること
を特徴とする移動体の位置検知装置。
【請求項２】走査光射出手段は、断続する走査光を略垂
直方向に主走査しつつ略水平方向に副走査する請求項
（１）の移動体の位置検知装置。
【請求項３】光反射手段との距離の増減に対応して、前
記走査光の射出間隔と主・副走査周期とを増減する請求
項（２）の移動体の位置検知装置。