JP2983527B1 - 車両の計測装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 車両と被検出体との相対位置を検出する経路
検出手段が１つであり、かつ被検出体間で車両の向きが
変更した場合であっても正確に現在の車両の向きを測定
する車両の測定装置およびそれを用いた無人走行車両を
提供する。 【解決手段】 無人走行車両１は第１および第２の被検
出体２０ａ，２０ｂの位置、および第１の被検出体２０
ａを検出してから第２の被検出体２０ｂを検出するまで
の間にジャイロ１１、操舵角検出手段１２および回転角
度検出手段１３に基づいて操舵車輪３の直線走行距離を
算出し、これらの値に基づいて車体２の方向を算出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工場やコンテナタ
ーミナルで無人搬送車両として用いられ、推測航法によ
って車体の位置を計測しながら予め定める走行経路に沿
って走行する車両の計測装置およびそれを用いる無人走
行車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＡＧＶ（Automated Guided Vehic
le）などの無人走行車両は、工場などの床面上の走行経
路に沿って連続的に設置した誘導線、テープなどを継続
的に検出して走行していた。しかしながら、誘導線など
を連続的に設置した場合には走行経路の経路変更が行い
にくいことから、マーク、タグなどの被検出体を走行経
路に沿って離散的に設置し、被検出体間は推測航法によ
って走行する無人走行車両が提案されている。これによ
って走行経路の経路設定、変更に必要なコストの削減が
図られる。

【０００３】推測航法では車体の現在位置および方向を
測定する必要があり、そのために車体の方向を検出する
ジャイロを搭載し、車輪の回転角度を検出するエンコー
ダを車両に設け、エンコーダによる１パルス当たりの車
輪の回転角度に車輪の外径（車輪径）を掛けた車輪の微
小走行距離と、そのときの車体の角度（方向）とを積分
して車体の現在位置を計測する。しかしながらこの計算
によって求めた車体の位置には誤差が含まれ、予め定め
る走行経路との間にずれが生じるので、この誤差を修正
する必要がある。位置の修正は走行経路上に設置した被
検出体と、この被検出体と車体との相対位置を検出する
検出手段によって行う。またジャイロは、たとえば１時
間当たり２０゜程度のドリフトが生じるので、車体の方
向をジャイロとは別途に測定して方向を修正する。

【０００４】車体の方向を測定する方法として、たとえ
ば特開平１−２８２６１５号公報には、車体の前後に２
つの検出手段を配置し、走行経路上に走行方向に間隔を
あける一対の被検出体を各検出手段によってそれぞれ同
時に検出して車体の方向を計測する方法が開示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術では
２つの被検出体を同時に検出できるように２つの検出手
段を設ける必要があるので、コストが高くなってしま
う。

【０００６】このような従来技術に代えて、走行経路上
に表示されるマークを走行車両に搭載されるＣＣＤカメ
ラによって撮像することによって車体の方向を計測する
方法が特開昭６２−２２６２０５号公報に開示されてい
るが、この場合にはＣＣＤカメラを用いることによりコ
ストが高くなってしまう。

【０００７】また、走行経路上に間隔をあけて配置され
る被検出体間を走行するとき、第１の被検出体を検出し
たときの車両の基準点に対する位置と第２の被検出体を
検出したときの車両の基準点に対する位置との差から車
両の向きを計測する方法が特開平９−６２３４９５号公
報、特開昭６３−２０５０８号公報および特開昭５９−
１３５５１４号公報に開示されている。これらの方法で
は走行経路上に配置される被検出体は１つずつでよく、
さらに車体に設けられる検出手段も１つで済むが、第１
の被検出体を検出してから第２の被検出体を検出するま
での間に車体が方向を変えた場合には車両の向きを計測
することができなくなるといった問題を有する。

【０００８】また無人走行車両は従来工場などで用いら
れ、車輪は鋼鉄製の車輪を用いていたが、たとえばコン
テナターミナルなどで用いる場合には、大重量のコンテ
ナを積載する必要があるので、車輪として空気入りのゴ
ムタイヤを用いる必要がある。この場合には、積載重量
に応じて車輪の外径がたとえば５％程度変化することが
ある。前述したように推測航法を行う場合、車輪の回転
角度に車輪の外径を掛けた車輪の走行距離を用いて現在
位置を測定するが、車輪の外径が変化すると、車体の現
在位置を正確に測定できなくなるといった問題を有す
る。

【０００９】本発明の目的は、走行経路に沿って離散的
に配置される被検出体を１つの検出手段で検出し、被検
出体間で車体の方向を変更したとしても、車体の方向お
よび車輪の外径変化を正確に測定できる車両の測定装置
およびそれを用いる無人走行車両を提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、予め定める２次元座標系上の予め定める走行経路に
沿って間隔をあけて配置され、座標位置が予め定められ
る複数の被検出体に沿って走行する車両に搭載され、前
記２次元座標系における車体の方向を計測する車両の計
測装置において、車体の向きを検出するジャイロと、車
両が被検出体近傍を通過するとき車体に対する被検出体
の相対位置を検出する経路検出手段と、経路検出手段の
検出出力に応答して被検出体を判別し、前記座標位置を
求める判別手段と、車体に備えられる操舵車輪の車体に
対する操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵車
輪の軸線まわりの回転角度を検出する回転角度検出手段
と、前記複数の被検出体のうちの走行方向に異なった位
置の第１および第２の被検出体を検出した経路検出手段
の検出出力に応答し、第１および第２の被検出体を検出
した第１および第２時刻間にわたるジャイロの検出出力
に基づいて車体の方向の変位量を算出する第１演算手段
と、第１および第２の被検出体を検出した経路検出手段
の検出出力に応答し、第１演算手段、判別手段、回転角
度検出手段および操舵角検出手段に基づいて前記第１お
よび第２時刻間の操舵車輪の直線走行距離を算出する第
２演算手段と、第１演算手段および第２演算手段の出力
に基づいて第１および第２時刻における車体の方向を算
出する第３演算手段とを備えることを特徴とする車両の
計測装置である。

【００１１】本発明に従えば、走行経路に沿って間隔を
あけて配置される各被検出体は予め座標位置が定められ
ており、経路検出手段によって被検出体を検出したとき
判別手段によって検出した被検出体の座標位置が求めら
れる。またジャイロによって検出した車体の方向にはド
リフトによる誤差が含まれるが、第１時刻と第２時刻間
の短い時間ではドリフトはほとんど生じないので、この
間の車体方向変化量の計測値には誤差は無いものとす
る。

【００１２】第１の被検出体および第２の被検出体の座
標位置はそれぞれ予め定められているので、これらの第
１および第２被検出体間の距離は算出して求めることが
できる。したがって第１および第２時刻間の車輪の直線
走行距離、すなわち第１および第２車輪位置間の距離、
第１および第２被検出体間の距離およびジャイロによる
第１および第２時刻間の車体の方向の変位量に基づいて
第３演算手段によって、第１時刻での車体の方向が算出
され、この値に前述の車体の方向の変位量を加えて第２
時刻での車体の方向が算出される。このようにして走行
経路に沿って間隔をあけて離散的に配置される被検出体
の相対位置を検出する経路検出手段が１つであっても車
体の方向を計測することが可能である。また、第２演算
手段は回転角度検出手段および操舵角検出手段に基づい
て、車輪が微少角度回転する毎の走行距離を操舵角検出
手段によってｘ軸方向およびｙ軸方向に分解し、これら
を積分することによって第１および第２車輪位置間の直
線距離を算出する。したがって、第１および第２時刻間
に車体の方向が変化したとしても第１および第２車輪位
置間の直線距離を正確に算出でき、これに基づいて第３
演算手段によって車体の向きを正確に算出することが可
能となる。

【００１３】請求項２記載の本発明の前記第３演算手段
は、前記第３演算手段は、操舵車輪の予め記憶される外
径と第１および第２時刻間の外径との比である補正係数
を算出することを特徴とする。本発明に従えば、第３演
算手段は車体の方向とともに補正係数も算出する。

【００１４】

【００１５】

【００１６】請求項３記載の本発明は、ジャイロによっ
て検出された第２時刻での車体の方向と、第３演算手段
によって算出された第２時刻での車体の方向との差の一
部を用いて第２時刻での車体の方向を補正することを特
徴とする。

【００１７】本発明に従えば、算出された車体の方向の
一部を用いてジャイロによる車体の方向を補正する。第
１の被検出体を検出したときから第２の被検出体を検出
するときまでの間に、たとえば車両が大きくカーブして
走行した場合には、操舵車輪と地面との間の車輪の滑り
によって算出される第２位置での車両の方向に誤差が含
まれる場合がある。これに対して本発明では算出された
車体の方向とジャイロでの車体の方向との差の一部を用
いて第２の位置での車体の方向を補正するので、車輪の
滑りなどによる算出した車体方向の誤差を低減すること
ができる。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある車両の測定装置８を用いる無人走行車両１の構成を
簡略化して示すブロック図である。無人走行車両１はた
とえばコンテナターミナルでコンテナ搬送用に用いら
れ、車体２と、車体２の方向および位置を測定する測定
手段８と、前輪である操舵車輪３と、後輪である駆動車
輪４と、駆動車輪４を駆動する駆動源５と、操舵車輪３
を操舵する操舵手段６と、操舵手段６および駆動源５を
制御する制御手段７とを含んで構成される。

【００２５】無人走行車両１が走行するコンテナターミ
ナルの走行面２２には直交２次元座標系が設定され、座
標位置が予め定められる複数の被検出体２０が配置され
る。無人走行車両１を中央で管理するホストコンピュー
タは、複数の被検出体２０を通過して目的地に至る走行
経路を算出して無人走行車両１に送信する。無人走行車
両１の制御手段７はホストコンピュータから送信された
走行経路および走行経路上の通過すべき被検出体２０の
情報を受信して測定手段８の記憶手段１０に記憶し、計
測装置８で算出された車体２の現在位置および方向に基
づいて駆動源５および操舵手段６を制御して走行経路に
沿って走行する。

【００２６】また走行経路に関する情報が記憶される記
憶手段１０は、通過すべき被検出体２０の座標位置、通
過する順序および走行経路が記憶されてもよく、通過す
べき被検出体２０の座標位置のみを受信して記憶手段１
０に記憶し、被検出体２０間の走行経路は演算手段１５
によって補間演算によって算出するようにしてもよい。

【００２７】無人走行車両１に搭載される計測装置８
は、前記記憶手段１０と、２次元座標系における車体２
の方向を検出するジャイロ１１と、操舵車輪３の操舵角
を検出する操舵角検出手段１２と、操舵車輪３の回転角
度を検出する回転角度検出手段１３と、車体２が被検出
体２０上を通過するとき車体２に対する被検出体２０の
相対的な２次元位置を検出する経路検出手段１４と、車
体２の方向および位置を算出する演算手段１５とを含ん
で構成される。

【００２８】車体２には車体２の中心を原点とし、車体
の左右方向をｘａ軸とし、車体の前後方向をｙａ軸とし
て車体座標系が設定される。経路検出手段１４の中心は
車体座標系の原点０ａに一致するように車体２の下面に
配置される。したがって経路検出手段１４が被検出体２
０上を通過するとき、経路検出手段２０の中心に対する
被検出体２０の２次元的な相対位置、すなわち車体座標
系における位置ベクトルを検出して出力する。操舵車輪
３はシャフト１９の両端部に回転自在に軸支され、シャ
フト１９の軸線方向中心で鉛直な操舵軸線Ｌ１まわりに
シャフト１９が角変位して操舵される。このシャフトの
中心は車体座標系のｙａ軸上に配置される。

【００２９】演算手段１５は複数の被検出体２０のうち
経路検出手段１４によって検出された被検出体２０がい
ずれの被検出体２０であるかを判別して座標位置を求め
る判別手段と、第１〜第４演算手段とを含んで構成され
る。第１演算手段は走行経路に沿って無人走行車両１が
走行するとき、走行方向に互いに異なる位置の被検出体
２０である第１および第２の被検出体２０ａ，２０ｂを
検出した経路検出手段１４の検出出力に応答し、第１お
よび第２の被検出体２０ａ，２０ｂを検出した第１およ
び第２時刻ｔ１，ｔ２間にわたるジャイロ１１による検
出出力に基づいて車体２の方向の変化量を算出する。

【００３０】第２演算手段は、第１および第２の被検出
体２０ａ，２０ｂを検出した経路検出手段１４の検出出
力に応答し、第１演算手段、回転角度検出手段１３、お
よび操舵角検出手段１２に基づいて第１および第２時刻
ｔ１，ｔ２間の操舵車輪３の直線走行距離を算出する。

【００３１】第３演算手段は、第１演算手段および第２
演算手段の出力に基づいて第１および第２時刻ｔ１，ｔ
２における車体２の方向および予め記憶される代表外径
Ｄｂと第１および第２時刻間の外径Ｄａとの比である補
正係数ｋを算出する。

【００３２】第４演算手段は第３演算手段によって算出
された補正係数ｋおよび車体２の方向に基づいて車体２
の現在位置を算出する。

【００３３】ジャイロ１１は、車両１の鉛直軸線まわり
の方向を検出し、コンテナターミナルに設定される２次
元座標系である絶対座標系のｘ軸に対する車体に固定さ
れる車体座標系のｘａ軸の成す角を角度θとして出力す
る。

【００３４】また、無人走行車両１は、５０ｔ程度のコ
ンテナを積載するので各車輪３，４は空気入りのゴムタ
イヤが用いられるが、積載するコンテナの重量によって
５％程度車輪の外径が変化する。第１および第２時刻ｔ
１，ｔ２間の車輪３の外径Ｄａは変化しないものとす
る。予め代表とする車輪３の外径Ｄｂを設定し、この外
径Ｄｂと前記外径Ｄａとの比Ｄａ／Ｄｂを補正係数ｋと
して第３演算手段でこの補正係数ｋを求める。したがっ
て外径ＤａはＤａ＝ｋ・Ｄｂとして求めることができ
る。車輪の単位時間当たりの車輪３の回転角度（ｒａ
ｄ）に車輪３の代表外径Ｄｂを掛けた車輪３の代表の走
行速度を│ｖ│とすると、外径Ｄａに基づく第１および
第２時刻ｔ１，ｔ２間の車輪３の実際の走行速度はｋ・
│ｖ│として算出することができる。また、回転角度検
出手段１３は、たとえば操舵車輪３が０．１゜回転する
毎に１パルス出力する。

【００３５】図２および図３は、経路検出手段１４の検
出方法の原理を説明するための説明図である。経路検出
手段１４は、車両１に搭載され、車両１が被検出体２０
上を通過するとき車体２に対する被検出体２０の相対２
次元位置を検出する。

【００３６】経路検出手段１４は送信コイル３２を備
え、被検出体２０は、被検出体２０上を車両１が通過す
るときに前記送信コイル３２に対向するように走行面２
２に配設され、共振コイル３４と、この共振コイル３４
に直列に接続される共振コンデンサ２６とを備える。送
信コイル３２は、たとえば正方形状に２〜５ターン程度
巻かれる。この送信コイル３２はスイッチ３６を介して
交流電源３８に電気的に接続され、送信コイル３２の内
側には、複数個の検出コイル３０が２次元的に配設され
る。本実施形態では、検出コイル３０は送信コイル３２
の縦方向（車体座標系におけるｙａ軸方向）に５列設け
られ、また送信コイル３２の横方向（車体座標系におけ
るｘａ軸方向）に５列設けられ、送信コイル３２の内側
領域に合計２５個設けられている。各検出コイル３０
は、５〜１５ターン程度巻かれる。各検出コイル３０の
検出信号は、たとえばマイクロコンピュータから構成さ
れる検出制御手段３５（図２および図３においてＣＰＵ
として示す）に送給され、この検出制御手段３５で演算
処理される。

【００３７】経路検出手段１４による位置測定はまず、
スイッチ６を閉じて送信コイル３２に交流電源３８から
交流電流を送給する。このように交流電流を送給する
と、送信コイル３２に流れる交流電圧は、図４（ａ）に
示す通りの交流波形となる。このような交流電流を送給
して、送信コイル３２の周囲に被検出体２０の共振コイ
ル３４の共振周波数の磁界を発生させると、この送信コ
イル３２からの磁界によって被検出体２０の共振コイル
３４には図４の（ｂ）で示す通りの共振電流（共振電
圧）が流れる。

【００３８】その後、図３で示すように、スイッチ３６
を開いて送信コイル３２への交流電流の送給を停止す
る。交流電流の送給を停止しても被検出体２０の共振コ
イル３４には図４（ｂ）で示す通りの共振電流（共振電
圧）が流れているので、被検出体２０は周囲に上記共振
周波数の磁界を発生し、この被検出体２０の共振コイル
３４からの磁界によって各検出コイル３０は図４（ｃ）
で示す通りの誘導電流（誘導電圧）が生じ、この検出コ
イル３０の検出信号、すなわち誘導電流（誘導電圧）を
利用して被検出体２０の共振コイル３４に対する送信コ
イル３２内の２次元位置を測定する。なお、図４におい
て期間Ａ１は送信コイル３２に交流電流を供給している
期間であり、期間Ａ２は送信コイル３２に交流電流を供
給していない期間である。本実施形態では、検出コイル
３０からの検出信号は検出制御手段３５に送給され、検
出制御手段３５はこれらの検出信号を演算処理して車体
２に対する被検出体２０の相対的な２次元位置を求め、
求めた位置情報信号が検出制御手段３５から演算手段１
５に入力される。

【００３９】検出コイル３０から発生する誘導電圧（誘
導電流）は、被検出体２０の共振コイル３４の中心にお
いて最も大きい値となり、共振コイル３４の中心から離
れるに従ってその電圧値（電流値）が変化する。すなわ
ち、検出コイル３０が検出する検出電圧値（検出電流
値）は、この中心から離れるに従ってガウス分布曲線に
沿って小さくなる。すなわち、２次元的に配設された複
数個の検出コイル３０の検出信号によってガウス分布曲
線の頂点を求めることによって、被検出体２０の共振コ
イル３４の中心に対向する送信コイル３２内の２次元位
置を非接触で測定することができる。経路検出手段１４
は、被検出体２０の２次元位置を車体座標系における位
置ベクトルとして出力する。

【００４０】次に車体２の方向の求めかたの原理を説明
する。図５は、第１の被検出体２０ａを検出したときと
第２の被検出体２０ｂを検出したときの車体２の位置を
示す図である。車体２の方向および操舵車輪の補正係数
ｋは第１および第２の被検出体２０ａ，２０ｂ間の直線
走行経路を計測し、第１および第２被検出体２０ａ，２
０ｂの座標位置とを比較して行う。

【００４１】まず近似などの考え方を以下に示す。 （１）車輪の滑り角を無視する。すなわち、カーブなど
を曲がるときに車体２の走行方向と操舵車輪３の走行方
向との間に差が生じて車輪３が接地面で滑る場合があ
る。このような滑り角は直線走行時には生じないがコー
ナ部などカーブを曲がるときに生じるので、本実施形態
では被検出体２０の配置間隔を直線部の半分程度とし、
直線部において１０ｍ間隔に配置した場合にはコーナ部
では５ｍ間隔に配置する。これによって滑り角による誤
差を低減できる。

【００４２】（２）ジャイロ１１によって得られる車体
２の方向θにはドリフトによる誤差が含まれているの
で、以下の計算ではジャイロ１１の検出出力である角度
θ１は未知数であり、計算によって求める。また、第１
の被検出体２０ａを検出した時刻ｔ１と第２の被検出体
２０ｂを検出した時刻ｔ２の間の短時間ではドリフト量
はきわめて小さいのでジャイロ出力のｔ１からｔ２間の
変化量の誤差は０とする。

【００４３】（３）操舵車輪３の外形は搭載物の重量な
どにより変化し、車輪３の代表の外形Ｄｂに基づく走行
速度および距離に比較的大きな誤差が含まれていると考
える。（４）操舵車輪３の外形は被検出体２０間では一
定とする。

【００４４】（５）検出した被検出体２０が複数の被検
出体２０のうちのいずれの被検出体２０であるかの判別
は、第４演算手段で計測した車体２の位置に最も近いも
のを判別手段によって行う。また、たとえば被検出体２
０にそれぞれＩＤ番号を設定し、経路検出手段１４は被
検出体２０の位置とともにＩＤ番号も検出し、このＩＤ
番号に基づいて検出した被検出体２０を判別するように
構成してもよい。

【００４５】以下に各記号の定義を示す。 ｔ 時刻 ｔ１ 第１の被検出体２０ａを検出した時刻 ｔ２ 第２の被検出体２０ｂを検出した時刻 θ（ｔ） 時刻ｔにおける車体２の方向。絶対座標系に
おけるｘ軸に対する車体座標系のｘａ軸が成す角度。ジ
ャイロ１１によって検出するため誤差を含んでいる。 θ１ 第１の被検出体２０ａを検出したときの車体２の
方向。 ｄθ／ｄｔ 車両２の角速度。すなわち車両１の方向変
化速度。ジャイロ１１の出力に基づく。 Ｐ（ｔ） 操舵車輪３の絶対座標系における位置ベクト
ル。 Ｔ１ 第１の被検出体２０ａの絶対座標系における位置
ベクトル。 Ｔ２ 第２の被検出体２０ｂの絶対座標系における位置
ベクトル。 ｒ１ 経路検出手段１４から出力された第１の被検出体
２０ａの車体座標系における位置ベクトル。 ｒｘ１，ｒｙ１ 位置ベクトルｒ１の車体座標系におけ
るｘａ，ｙａ成分。 ｒ２ 経路検出手段１４によって検出された第２の被検
出体２０ｂの車体座標系における位置ベクトル。 ｒｘ２，ｒｙ２位置ベクトルｒ２の車体座標系における
ｘａ，ｙａ成分。 Ｓ 操舵車輪３のシャフト１９の中心から車体座標系の
原点Ｏａに向かうベクトル。 Ｓｘ，Ｓｙ ベクトルＳの車体座標系におけるｘａ，ｙ
ａ成分。 ｍ 操舵車輪３のシャフト１９の中心から操舵車輪３へ
のベクトル。 ｜ｍ｜ ベクトルｍの絶対値。 α 操舵角度。車体座標系のｘａ軸とシャフト１９との
成す角度。 α１ 時刻ｔ１での操舵角度。 α２ 時刻ｔ２での操舵角度。 ｖ 操舵車輪３の速度ベクトル。 ｜ｖ｜ 操舵車輪３の速度ベクトルの絶対値。操舵車輪
３の回転角度検出手段１３の検出出力に基づく単位時間
当りの角変位量に代表的な操舵車輪３の外形Ｄｂを掛け
たもの。誤差を含んでいる。 ｋ 操舵車輪３の外形の補正係数。ｋ・｜ｖ｜が正しい
速度となる。

【００４６】

【数１】

【００４７】車体２の角速度ｄθ（ｔ）／ｄｔはジャイ
ロ１１による検出出力を用いるが、角速度ｄθ（ｔ）／
ｄｔではなく角度を出力するジャイロの場合は、Δθ
（ｔ）＝θ（ｔ）−θ（ｔ１）としてジャイロによる時
刻ｔでの車体２の方向によって算出する。なおθ１は未
知数である。 θ2 ＝ θ（t2） …（３）

【００４８】

【数２】

【００４９】これらの各車輪位置Ｐ１，Ｐ２は、各被検
出体２０ａ，２０ｂの絶対座標系における位置ベクトル
Ｔ１，Ｔ２、経路検出手段１４による車体座標系におけ
る位置ベクトルｒ１，ｒ２、ベクトルＳ、およびベクト
ルｍから求める。

【００５０】

【数３】

【００５１】

【数４】

【００５２】なお数式（７）（８）では操舵車輪３は前
輪の左側の車輪として計算しているが右側の操舵車輪の
場合には｜ｍ｜を−｜ｍ｜に置き換える。

【００５３】第１の被検出体２０ａ検出時における車輪
位置Ｐ１に時刻ｔ１から時刻ｔ２までの車輪３の直線走
行距離を足したものがＰ２となる。

【００５４】

【数５】

【００５５】なお（９）式においてΔｘ，Δｙは

【００５６】

【数６】

【００５７】である。次に数式（８），（９）からＰ２
を消去すると、

【００５８】

【数７】

【００５９】

【数８】

【００６０】次に以下の数式（１３），（１４）を上記
数式（１２）に代入して数式（１５）へ書換える。

【００６１】

【数９】

【００６２】

【数１０】

【００６３】次に数式（１５）から補正係数ｋを求め
る。

【００６４】

【数１１】

【００６５】 （ΔTx）²＋（ΔTy）²＝（k・Δx＋0x）²＋（k・Δy＋0y）² …（17） 上記の補正係数ｋに関する２次式の２つの解のうち、１
に近い方、すなわち正の解が必要な解である。この求め
た補正係数ｋに基づいて角度θ１を求める。

【００６６】

【数１２】

【００６７】なお、∠はベクトルの角度を求める演算子
である。このようにして操舵角度検出手段１２および回
転角度検出手段１３によって検出される全ての操舵車輪
３について補正係数ｋおよび角度θ１を求める。θ１に
関しては算出された各車輪毎の角度θ１の平均値を採用
する。また本実施形態では操舵車輪である前輪の２輪に
関して補正係数ｋおよび角度θ１の求め方について説明
したが、操舵されない後輪についても同様に回転角度検
出手段を設け、操舵角度αを０とすることによって補正
係数ｋおよび角度θ１をそれぞれ求めることができる。

【００６８】現在の車体角度と、すなわち時刻ｔ２での
車体角度θ２は数式（１）（３）より θ2 ＝ θ1＋Δθ …（19） と求める。

【００６９】次に無人走行車両１に搭載される測定装置
８での演算手順について示す。なお記号の定義に関して
は上述したものと同一とする。

【００７０】計算に必要な入力として θ（ｔ）またはｄθ／ｄｔ Ｔ１ Ｔ２ ｒｘ１，ｒｙ
１ Ｓｘ，Ｓｙ｜ｍ｜ α α１ α２ ｜ｖ｜

【００７１】計算結果として ｋ θ２

【００７２】計算手順として （１）第１の被検出体を検出した時刻ｔ１を起点として
車両２の方向の変化量Δθ（ｔ）を計測、または計算す
る。これが第１演算手段である。

【００７３】Δθ（t）＝∫（dθ（τ）／dτ）dτ
積分範囲 ｔ０〜ｔ 角速度ｄθ（ｔ）／ｄｔが計測できない場合は、 Δθ（t）＝θ（t）−θ（t1） とする。

【００７４】（２）第１の被検出体を検出した時刻ｔ１
を起点として車輪３の直線走行距離を計算する。これが
第２演算手段である。

【００７５】

【数１３】

【００７６】車輪の移動量は回転角度検出手段１３から
出力される１パルス毎の車輪の移動量を操舵角検出手段
１２による操舵角αに基づいてｘ成分とｙ成分とに分解
してそれぞれ積算することによって車輪３の距離を計算
する。したがって走行中に車両１の向きが変わったとし
ても車輪の直線方向の移動量を計算することができる。

【００７７】（３）第２の被検出体を検出した時点で以
下の計算を行う。

【００７８】

【数１４】

【００７９】上記の補正係数ｋについての２次式の２つ
の解のうち、１に近い方、すなわち正の解が必要な解で
ある。次にこの補正係数ｋを用いてθ１を求める。

【００８０】

【数１５】

【００８１】角度の記号∠はベクトルの角度を求める演
算子である。

【００８２】（４）同様に回転角度検出手段１３および
操舵角度検出手段１２によって検出される車輪について
補正係数ｋ、および角度θ１を求める。角度θ１につい
ては求めた車輪毎の角度θ１の平均値とする。現在の時
刻、すなわち時刻ｔ２での車体の方向θ２は平均して求
めた角度θ１を使用し、 θ2 ＝ θ1 ＋ Δθ により求める。これが第３演算手段である。

【００８３】（５）上記の方法で計算された車体の向き
θ２をジャイロ１１で検出された車体の方向の修正を行
う。ジャイロ１１で検出された車体の向きθ２を演算手
段１５で算出した車体の向きθ２の値に全面的に置き換
えてもよいが、上記計算値にも車輪の滑りなどによる誤
差が含まれている可能性があるため、差の一部、たとえ
ば計算によって求められた車体の方向とジャイロ１１に
よって検出された車体の方向との差の２０％をジャイロ
１１によって検出された車体の方向に加えるようにして
もよい。

【００８４】また車輪の外形の補正係数ｋはそのまま用
い、車輪の速度をｋ・｜ｖ｜に置き換える。

【００８５】（６）以上で車体の向きの補正と車輪の外
形の補正が完了した。これらの値を用いて車体の位置、
すなわち絶対座標系における車体２の中心の位置、すな
わち車体座標系の原点Ｏａの絶対座標系での位置を求め
る。これが第４演算手段である。次の第３の被検出体を
検出するまでの間はこれらの補正された値を用いて積分
演算（推測航法）を行うことにより、高精度に車体位置
を得ることが可能となる。

【００８６】（７）上記（６）で計算された現在の車体
位置および向きと記憶手段１０に記憶される予め定める
走行経路に基づいて制御手段７は操舵手段６および駆動
源５を制御して無人走行車両１が走行経路に沿って走行
するように操舵および速度制御を行う。

【００８７】このように本発明では被検出体を検出する
経路検出手段１４が１つであり、１つの被検出体２０で
は車体２の方向は検出できず車体２に対する相対位置の
みしか検出できない構成であるけれども、本発明では２
つの被検出体２０を検出し、さらに被検出体２０間の車
輪３の直線走行経路を操舵角検出手段１２および回転角
度検出手段１３に基づいて算出することによって被検出
体２０間で車体２の方向が変わったとしても正確に車体
２の方向および車輪３の補正係数ｋを求めて車両１の現
在位置を算出することができる。

【００８８】図６は、本発明の実施の他の形態の無人走
行車両５０，５１を示す図である。無人走行車両５０は
図６（ａ）に示されるように前輪および後輪を操舵する
４輪操舵車両である。この場合には前輪のシャフトおよ
び後輪のシャフトにそれぞれ操舵角検出手段を設けて操
舵角を検出する。

【００８９】また操舵車輪はシャフトの中心を角変位中
心として操舵される機構に限らず図６（ｂ）の車両５１
に示されるように操舵される車輪近傍で角変位する操舵
機構であってもよい。

【００９０】また本実施形態では経路検出手段１４は被
検出体の２次元位置を検出するように構成したが、この
ような経路検出手段に代えて、たとえば車体座標系のｘ
ａ軸に沿って横方向に延び、被検出体上を通過するとき
に被検出体の１次元的な位置を検出する経路検出手段で
あってもよい。このよな経路検出手段として、たとえば
被検出体として磁石を配置し、車体の軸線に垂直な方向
に複数の磁気センサを並列に配設し、これによって被検
出体の１次元的な位置を磁気的に検出することができ
る。このような１次元位置を検出する経路検出手段の中
心を車体座標系の原点Ｏａに一致させて車体に取付け、
前述の数式（７）（８）においてｒｙ１ｒｙ２を全て０
に置き換えることによって角度θ２および補正係数ｋを
求めることができる。

【００９１】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、被検出
体の車両に対する相対位置を検出する経路検出手段が１
つであり、被検出体間で車体の方向が変わったとしても
現在の車体の方向を正確に算出することができる。

【００９２】請求項２記載の本発明によれば、補正係数
も算出することができる。

【００９３】請求項３記載の本発明によれば、演算手段
によって算出した車体の方向とジャイロによって検出し
た車体の方向の差の一部を用いて車体の方向の補正を行
うので、計算によって求めた車体の方向の誤差の影響を
低減することができる。

【００９４】

【００９５】

【００９６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である無人走行車両１を
簡略化して示すブロック図である。

【図２】経路検出手段１４の位置測定方法の原理を説明
するための簡略化した説明図である。

【図３】図２の説明図において送信コイル３０への電流
の送給を停止した状態を示す簡略化した説明図である。

【図４】検出コイル３０の検出電流の変化状態を示すグ
ラフである。

【図５】第１および第２の被検出体２０ａ，２０ｂ検出
時における車両１の位置を示す図である。

【図６】本発明の実施の他の形態である無人走行車両５
０，５１を示す模式図である。

【符号の説明】 １，５０，５１ 無人走行車両 ２ 車体 ３ 操舵車輪 ６ 操舵手段 ７ 制御手段 ８ 計測装置 １０ 記憶手段 １１ ジャイロ １２ 操舵角度検出手段 １３ 回転角度検出手段 １４ 経路検出手段 １５ 演算手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05D 1/02 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め定める２次元座標系上の予め定める
   走行経路に沿って間隔をあけて配置され、座標位置が予
   め定められる複数の被検出体に沿って走行する車両に搭
   載され、前記２次元座標系における車体の方向を計測す
   る車両の計測装置において、 車体の向きを検出するジャイロと、 車両が被検出体近傍を通過するとき車体に対する被検出
   体の相対位置を検出する経路検出手段と、 経路検出手段の検出出力に応答して被検出体を判別し、
   前記座標位置を求める判別手段と、 車体に備えられる操舵車輪の車体に対する操舵角を検出
   する操舵角検出手段と、 前記操舵車輪の軸線まわりの回転角度を検出する回転角
   度検出手段と、 前記複数の被検出体のうちの走行方向に異なった位置の
   第１および第２の被検出体を検出した経路検出手段の検
   出出力に応答し、第１および第２の被検出体を検出した
   第１および第２時刻間にわたるジャイロの検出出力に基
   づいて車体の方向の変位量を算出する第１演算手段と、 第１および第２の被検出体を検出した経路検出手段の検
   出出力に応答し、第１演算手段、判別手段、回転角度検
   出手段および操舵角検出手段に基づいて前記第１および
   第２時刻間の操舵車輪の直線走行距離を算出する第２演
   算手段と、 第１演算手段および第２演算手段の出力に基づいて第１
   および第２時刻における車体の方向を算出する第３演算
   手段とを備えることを特徴とする車両の計測装置。
2. 【請求項２】 前記第３演算手段は、操舵車輪の予め記
   憶される外径と第１および第２時刻間の外径との比であ
   る補正係数を算出することを特徴とする請求項１記載の
   車両の計測装置。
3. 【請求項３】 ジャイロによって検出された第２時刻で
   の車体の方向と、第３演算手段によって算出された第２
   時刻での車体の方向との差の一部を用いて第２時刻での
   車体の方向を補正することを特徴とする請求項２記載の
   車両の計測装置。