JP3071952B2 - 位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体の位置検出装置
に関し、特に、農業および土木作業に使用される自走式
機械や工場内で使用される自動搬送装置などの、移動体
の位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、移動体の現在位置を検出する装置
として、移動体で発生された光ビームを移動体を中心と
して円周方向に走査する手段と、移動体から離れた少な
くとも３か所に固定され、入射方向に光を反射する光反
射手段と、この光反射手段によって反射された光を受光
する受光手段とを具備した装置が提案されている（特開
昭５９−６７４７６号公報）。

【０００３】この装置では、移動体つまり観測点から見
た前記３つの光反射手段相互間の開き角を前記受光手段
の出力信号に基づいて検出する。そして、検出された開
き角とあらかじめ設定されている各光反射手段の位置を
表す情報（位置情報）とから移動体の位置を演算するよ
うに構成している。

【０００４】上記の装置では、基準点である光反射手段
の位置情報のわずかな誤差によっても、システム全体の
制御精度に悪影響が生じる。したがって、例えば農地で
の作業では、作業区域が変わるごとに、作業に先立って
光反射手段の位置情報、すなわち各光反射手段相互の距
離および相対角度を正確に測定し、その結果を制御装置
に入力しなければならなかった。農地のような広い作業
区域に設置された各光反射手段相互の距離や相対角度を
正確に測定し、それを入力するというのは極めて大変な
作業であった。

【０００５】これに対し、本出願人は、上記位置情報の
測定および入力作業を簡略化することができる装置を提
案した（特開平１−２８７４１５号公報）。この装置で
は、自走車から出た光ビームを走査し、この光ビームの
光反射手段からの反射光を検出する。そして、この反射
光検出信号に基づいて算出される自走車および光反射手
段間の距離と、自走車から見た光反射手段の方位角とに
よって各光反射手段相互の距離や相対角度を正確に測定
し、かつそれを入力する作業を自動的に行えるようにし
ている。

【０００６】ところで、光反射手段相互間の距離や相対
角度を測定する装置が設置される場所、例えばこの装置
を搭載した自走車が走行する作業区域は必ずしも平坦で
はない。したがって、前記距離や方位角を測定するため
に自走車が置かれた場所の地形によっては、一方向つま
り水平方向でのみ光ビームを回転走査しても、この光ビ
ームを光反射手段に照射させることができない場合があ
る。

【０００７】このような不具合を解消するための対策と
して、光ビームを水平方向の回転走査に加えて上下方向
にも揺動走査することが考えられる。しかし、上下方向
にも光ビームを揺動させる方式になると、この上下方向
の揺動走査と水平方向の回転走査との周期や上下方向の
走査幅の設定の関係上、光反射手段があるはずの方位に
向けて光ビームを照射しても、上下方向の投射角度の違
いで光ビームを光反射手段に投射できない場合がある。
このため、特に運転開始に先立っての基準点の位置検出
に大変手間がかかるという問題点が生じる。

【０００８】上記の不具合を解消するため、本出願人は
特願平３−１２６５１１号において次のような位置検出
装置を提案している。この装置では、走行に先立って、
まず、それぞれの光反射手段からの反射光を受光手段で
頻繁に検出できる各光反射手段毎の方位角および揺動方
向すなわち上下方向の投射角度を検出し、自走車と各光
反射手段との距離を測定するにあたっては、上述のよう
に各光反射手段へ光ビームを照射し易い方向として検出
された方位角および投射方位の組み合わせの方向に光ビ
ームの投射方向を順次固定して光ビームを投射し、この
光ビームの反射光に基づいて自走車および光反射手段間
の距離を測定している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記位置検
出装置のように各光反射手段からの反射光を受光し易い
方向へ光ビームを正確に投射させるためには、方位角の
基準と揺動方向の基準とを一致させておく必要がある。
具体的には、例えば、方位角の基準が自走車の直進方向
に合わせてあるという前提のもとで、揺動方向が自走車
の直進方向と一致しているときに、揺動方向検出手段と
してのエンコーダから揺動方向の基準を示す信号（揺動
基準信号）が出力されるようにエンコーダを位置調整し
て取付けなければならない。

【００１０】すなわち、揺動方向が自走車の直進方向と
一致しているときに、揺動方向が最下方に向いているこ
とを示す信号がエコーダから出力されるようにする。

【００１１】前記方位角の基準と揺動方向の基準とが一
致していないと、光の投射方向の上下角度検出信号と実
際の投射角度とはずれているため、このずれを放置した
ままでは反射光の受光範囲を仮に検出できたとしても、
この範囲内でどこが確実な光照射のための最適なポイン
トであるかが判別できない。

【００１２】したがって、光の投射方向の上下角度検出
信号からでは自走車および光反射手段間の距離を測定す
るための光ビームを高い確率で光反射手段に照射するこ
とは難しい。

【００１３】しかしながら、各構成部品のばらつき等を
考慮した上で、前記エンコーダを正確に取付ける作業は
極めて難しく、さらに精度の高い高価な専用治具を必要
とするという問題点があった。

【００１４】本発明の目的は、上記の問題点を解消し、
エンコーダ取付け精度あるいは部品のばらつきが前記距
離測定のための光ビーム照射精度に悪影響を与えないよ
うにできる移動体の位置検出装置を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決し、
目的を達成するために、本発明は、移動体を中心として
光ビームを円周方向に回転走査させつつ、この回転走査
の軸を略円錐形状の軌跡を描かせて揺動させることによ
って前記光ビームが上下方向に１サイクル揺動される間
に複数回の回転走査をさせるように構成した光ビーム走
査手段を具備し、移動体位置検出用に配置された光反射
手段のうちの１本に光ビームの上下方向走査幅の両端部
のうちの一端部のみが重なるようにし、かつ前記移動体
を、その直進方位が前記１本の光反射手段に向くように
セットした状態で、前記光ビーム走査手段による光ビー
ムの走査によって前記１本の光反射手段から連続的に受
光する反射光の受光範囲の中間点における揺動方向と前
記移動体の直進方位とのずれを算出し、これを揺動ずれ
補正値として不揮発性の記憶手段に記憶するように構成
すると共に、基準点位置計測に際しては、同一方位の光
反射手段からの反射光を受光できる揺動範囲を前記揺動
ずれ補正値で補正された揺動方向に基づいて算出し、こ
の受光揺動範囲に基づいて、該光反射手段へ光ビームを
照射するのに適した揺動方向を決定し、この揺動方向に
投射した光ビームの反射光検出信号によって移動体およ
び光反射手段間の距離を測定するように構成した点に特
徴がある。

【００１６】

【作用】上記の特徴を有する本発明は次のように作用す
る。本発明の予備段階では、方位角の基準と移動体の直
進方位との位置関係は一致させておく。そしてこの前提
のもとで、光ビームの揺動方向の基準を前記移動体の直
進方位に一致させるように補正値を決定するようにして
いる。

【００１７】そこで、前記補正値の決定に際しては、光
反射手段のうち１本だけを検出できるような状態にし、
かつ移動体を、その直進方向が該光反射手段に向くよう
にセットし、さらに光反射手段のうちの１本に光ビーム
の上下方向走査幅の両端部のうちの一端部のみが重なっ
て反射光を受光できるようにしてある。その結果、光ビ
ームの走査によって光反射手段からの反射光が連続的に
検出されている期間の中間点、すなわち光ビームが上下
方向走査幅の上限または下限に投射されているときの揺
動方向と移動体の直進方向との差が揺動ずれ補正値とし
て検出され、この補正値によって揺動方向の基準が前記
移動体の直進方位と一致するように補正される。

【００１８】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の一実施例を
説明する。図３は本発明の位置検出装置を搭載し、所定
の領域を走行する自走車を示す斜視図である。図３にお
いて、移動体としての自走車１が走行している領域の周
囲には、入射した光をその入射方向に反射する反射面を
有する光反射器（以下、単に反射器という）６ａ〜６ｄ
が配設されている。反射器６ａ〜６ｄの反射面には、コ
ーナキューブプリズム等周知の光反射手段が使用されて
いる。自走車１は、例えばその下面に、図示しない芝刈
作業用のカッタブレードを有する芝刈り機である。自走
車１の上部には、光ビーム走査装置（以下、単に走査装
置という）２が搭載されている。この走査装置２は、光
ビーム２Ｅを発生する発光器、および前記反射器６ａ〜
６ｄで反射された光ビーム２Ｅの反射光２Ｒを受ける受
光器を有する。発光器は発光ダイオードを有し、受光器
は入射された光を電気的信号に変換するフォトダイオー
ドを有している。発光器および受光器はケーシング３に
収容されている。

【００１９】ケーシング３内の発光器から上方に発射さ
れた光ビームは回転ミラー（以下、単にミラーという）
４で直角方向に屈折反射されることによって方向転換さ
れて走査装置２から外部に投射される。ミラー４はモー
タ５によって回転中心軸８のまわりで矢印１７の方向に
回転され、このミラー４の回転によって光ビーム２Ｅは
回転中心軸８を中心にして矢印Ｒ方向に回転走査され
る。ミラー４の回転位置で決まる光ビーム２Ｅの投射方
向すなわち基準方向からの回転角度はモータ５に取付け
られたエンコーダ７で検出される。

【００２０】走査装置２は、光ビーム２Ｅの上下方向の
投射角度を連続変化して揺動走査させるためのジンバル
揺動機構（以下、単に揺動機構という）を有している。
この揺動機構は、ブラケット９の軸１２およびブラケッ
ト１０の図示しない軸に対して揺動自在に軸支された外
側リング部材１１と、この外側リング部材１１の内側に
設けられた内側リング部材１４とを有する。この内側リ
ング部材１４は、前記外側リング部材１１の支軸の延長
線と直交する線上で外側リング部材１１に設けられた軸
１３およびこの軸１３と対向する位置に設けられた他方
の軸２０（図２に示す）によって揺動自在に軸支されて
いる。

【００２１】ミラー４の回転中心軸８は垂直から角度φ
だけ傾斜するように設定されており、かつその傾斜方向
（以下、揺動方向という）は、該揺動機構が揺動駆動用
のモータ１５で駆動されることによって連続的に変化
し、矢印１７ａで示すように回動する。その結果、光ビ
ーム２Ｅの回転走査による走査面の角度、すなわち光ビ
ーム２Ｅの投射方向は上下方向に連続的に変化して揺動
走査が行われる。

【００２２】次に、前記走査装置および揺動機構の揺動
駆動装置について詳述する。図２は自走車１に搭載され
た走査装置２の要部断面図であり、図３と同符号は同一
または同等部分を示す。ミラー４は台座４ａを介してモ
ータ５の軸の一端５ａに取付けられていている。一方、
モータ５の軸の他端５ｂは連結金具１９によってエンコ
ーダ７の軸７ａと連結されている。エンコーダ７の出力
パルスは図示しない制御装置に送信され、ミラー４の回
転角度や回転数の演算に供される。

【００２３】前記ミラー４の台座４ａには吸着板３４が
設けられている。この吸着板３４は、磁性体、例えば鉄
で作られている。電磁石１６が付勢されることによって
吸着板３４は電磁石１６に吸着され、電磁石１６が付勢
された任意のタイミングでミラー４の停止位置が固定さ
れる。

【００２４】内側リング部材１４の下面にはケーシング
３が取付けられている。このケーシング３の取付手段は
図示していないが、ボルト締めなど、周知の締結手段を
適宜使用すればよい。

【００２５】自走車１の上面に取付けられた軸受２１に
は軸２２が挿通されており、この軸２２の一端には小円
盤２３、他端には大円盤２４が固結されている。小円盤
２３には軸２２に対して偏心した位置に偏心軸２３ａが
突設され、大円盤２４には軸２２に対して偏心した位置
に偏心軸２４ａが突設されている。偏心軸２３ａおよび
偏心軸２４ａの偏心方向は互いに９０度ずらしてある。

【００２６】揺動用モータ１５の軸１５ａは前記軸２２
と一直線上に配置してあり、かつ軸１５ａにはＬ字形状
のブロック３２が固結されている。つまり、偏心軸２３
ａ，２４ａは軸１５ａに対しても軸２２に対する偏心量
と同じだけ偏心していて、モータ１５の軸１５ａ、偏心
軸２３ａ、軸２２、および偏心軸２４ａはクランク軸を
形成している。揺動用モータ１５による回転軸１５ａの
回転はブロック３２によって偏心軸２３ａに伝達され、
軸２２が回転する。その結果、偏心軸２４ａも軸２２を
中心に回転する。

【００２７】偏心軸２３ａは外接リング２３ｂに対して
回転自在に嵌挿されており、この外接リング２３ｂには
ブロック２５が揺動自在に軸支されている。このブロッ
ク２５は連結ボルト２６によって内側リング部材１４に
突設された軸（図示しない）を受ける球面軸受２７と連
結されている。

【００２８】このように、小円盤２３と内側リング部材
１４とが連結されているので、小円盤２３に対する偏心
軸２３ａの回転運動は、軸１３，２０を中心とする内側
リング部材１４の上下方向の揺動運動に変換される。

【００２９】一方、大円盤２４に突設された偏心軸２４
ａは球面軸受２８で受けられている。外側リング部材１
１には軸２９が突設されていて、この軸２９によって球
面軸受３０が支承されている。球面軸受２８と球面軸受
３０とは連結ボルト３１で連結されている。このような
構成により、外側リング部材１１も、内側リング部材１
４と同様、前記軸１２（図３参照）およびこれと対向す
る位置の軸（図示しない）を中心として揺動される。

【００３０】前記外側リング部材１１および内側リング
部材１４の揺動が合成されると、内側リング部材１４に
取付けられている走査装置２のミラー４の回転中心軸８
が、両リング部材１１および１４のそれぞれの揺動中心
軸の交点を中心にして、前記傾斜角度φを有して旋回す
る。この旋回による回転中心軸８の軌跡は、前記交点を
頂点とする円錐の側面（以下、単に円錐という）とな
る。前記発光器および受光器を収容しているケーシング
３も、内側リング部材１４の下面に取付けられているの
で、この内側リング部材１４と一体となって揺動する。

【００３１】連結ボルト２６の両端には互いに逆方向の
ねじが切られていて、連結ボルト２６を回転させると、
この連結ボルト２６はブロック２５および球面軸受け２
７に対して進退し、球面軸受２７とブロック２５との連
結長さを調節することができる。連結ボルト３１も、連
結ボルト２６と同様、この連結ボルト３１が螺入されて
いる球面軸受２８，３０との連結長さを調節するもので
ある。

【００３２】前記大円盤２４には薄円盤２４ｂが設けら
れ、この薄円盤２４ｂにはこれを跨いで揺動基準検出用
のセンサ３３が設けられている。例えばセンサ３３は金
属検知センサまたは光透過型センサであって、薄円盤２
４ｂの円周の予定位置にスリットを穿設しておくことに
より、センサ３３から出力される前記スリットの検出信
号に基づいて揺動の基準位置が検出できる。

【００３３】モータ１５の後部には、このモータ１５の
回転位置を検出するためのエンコーダ３５が付設されて
いる。このエンコーダ３５の出力信号と、センサ３３の
出力信号とによってミラー４の回転中心軸８の傾き方
向、すなわち揺動方向を検出できる。

【００３４】なお、回転中心軸８の揺動方向を検出する
手段は、エンコーダ３５とセンサ３３とを用いるものに
限らない。例えば、薄円盤２４ｂに、前記基準位置検出
用のスリットとは別に薄円盤２４ｂの回転量検出用のス
リットを穿設し、２つのセンサによってこれら２種類の
スリットをそれぞれ検出するようにしてもよい。また、
エンコーダ３５からモータ１５の回転量と回転基準位置
とを示す信号の双方を取出すように構成してもよい。

【００３５】なお、光ビームを上下方向にむらなく走査
し、その反射光の受光処理を簡単にするためには回転中
心軸８の揺動軌跡は円錐であるのが望ましいが、必ずし
も円錐でなくとも底面が円以外の錐であってもよい。例
えば、前記偏心軸２３ａおよび２４ａの偏心量を変化さ
せ、外側リング部材１１と内側リング部材１４のそれぞ
れの最大傾斜角度が異なるようにすれば、回転中心軸８
の揺動によって描かれる軌跡は楕円錐となる。

【００３６】本実施例ではこの揺動軌跡がほぼ円錐とな
るよう、つまり、外側リング部材１１と内側リング部材
１４のそれぞれの最大傾斜角度が同じになるように偏心
軸２３ａおよび２４ａの偏心量を設定している。

【００３７】なお、本実施例では外側リング部材１１お
よび内側リング部材１４を１つのモータで駆動するよう
にしたが、それぞれのリング部材を別個のモータで駆動
するようにしてもよい。その場合、各モータは回転中心
軸８が所望の錐形状を描くように、同期させて回転させ
るのはもちろんである。

【００３８】次に、図４を参照して本実施例の走査装置
による光ビームの光跡について説明する。図４は前記ミ
ラー４を中心とした一定の半径を有する仮想の円筒面に
描かれた光跡をモデル化して示している。

【００３９】図示のように、前記走査装置２から投射さ
れた光ビーム２Ｅは、ミラー４の回転中心軸８が円錐運
動をすることにより、前記想定された円筒面上に網目状
の光跡を描く。本実施例では、ミラー４の回転数を２７
００ｒｐｍ、回転中心軸８の揺動回数つまり軸２２の回
転数を９０ｒｐｍとしたので、回転中心軸８が円錐状に
１回転する間にミラー４自体は３０回転する。すなわ
ち、回転中心軸８が円錐を描いて１回転する間に、円筒
面上の任意の垂直線１８を３０本の光跡が横切る。この
ように、回転中心軸８が円錐を描いて１回転する周期よ
りミラー４が１回転する周期の方を十分に短くすること
によって、きめ細かいピッチの回動走査軌跡を描かせる
ことができる。このきめの細かい回動走査によって、回
転中心軸８が円錐運動を１回行う間に少なくとも１回は
反射器６を光跡が横切るようになり、反射器６による反
射光を確実に検出できる。なお、図４では、繁雑さを回
避し、作図を容易にするため、光跡の本数は実際よりも
少なく記載してある。

【００４０】次に、走行領域内における自走車１の位置
および進行方向を検知するための基本的原理を説明す
る。図５および図６は、自走車１の走行領域を示す座標
系における自走車１および反射器６ａ〜６ｄの位置を示
す図である。同図において、反射器６ａ〜６ｄの配置位
置、つまり基準点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，および自走車１の位
置Ｔ（Ｘｐ，Ｙｐ）は、基準点Ｂを原点とし、基準点Ｂ
およびＣを結ぶ直線をｘ軸とするｘ−ｙ座標系で表され
る。

【００４１】図示のように、自走車１の位置Ｔは、三角
形ＡＴＢの外接円上に存在すると同時に、三角形ＢＴＣ
の外接円上に存在する。したがって、自走車１の位置
は、これら２つの三角形の外接円ＱおよびＰの交点を算
出することによって求められる。外接円ＱおよびＰの２
つの交点のうち、一方の交点は基準点Ｂつまり原点であ
るから、他方の交点が自走車１の位置ということにな
る。このような原理に従って自走車１の位置を求める算
出式は、本出願人がすでに出願している特開平１−２８
７４１５号および特開平１−３１６８０８号公報に詳細
が示されている。

【００４２】また、自走車１の進行方向は次式を用いて
算出される。図６において、自走車１の進行方向とｘ軸
とのなす角度をθｆ、進行方向を基準とした基準点Ｃの
方位角をθｃ、基準点Ｃのｘ座標をｘｃ、自走車１のｙ
座標をＹｐとした場合、 θｆ＝３６０°−ｔａｎ^-1｛Ｙｐ／（ｘｃ−ｘ）｝−θｃ………（１） となる。

【００４３】次に、上記公報に記載された算出式を用い
て得られる自走車１の位置、および算出式（１）を用い
て求められた進行方向に基づいて行われる自走車１の操
向制御について図を参照して説明する。図７は自走車１
と基準点Ａ〜Ｄとの位置関係を示す図である。

【００４４】自走車１は基準点Ｂの近くのスタート位置
から走行を始め、予定の走行コース３６を走行してホー
ムポジション６３に戻るものとする。走行コースは間隔
Ｌで互いに平行に設定された直進行程と、各直進行程を
つなぐ旋回行程とからなる。自走車１は直進行程を走行
した後、ｙ座標がＹｔｎまたはＹｔｆに達した位置で、
操舵角度を一定の値に固定して旋回行程を走行し、隣接
する次の直進行程に移行する。そして、直進行程のｘ座
標が最終のｘ座標Ｘｅｎｄを超過した場合、その直進行
程走行後、最終旋回行程を経てホームポジション６３に
戻る。

【００４５】なお、図７においては、説明を簡単にする
ため、各基準点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが矩形の頂点に配置され
るようにした上で直進行程は基準点ＡとＢとを結ぶ直線
つまりｙ軸と平行にしたが、基準点Ａ〜Ｄを走行コース
の周囲に配置してあれば、走行コース３６は任意に設定
することができる。

【００４６】続いて、フローチャートを参照して制御手
順を説明する。以下のフローチャートで使用される各種
パラメータ（記号）の意味は次のとおりである。 θ（ｎ）…受光信号に基づいて決定された方位角、 θｑ（ｎ）…予測方位角、Ｃｇ（ｉ）…検出ブロック別
受光回数、 Ａｍ（ｉ）…検出ブロック別検出方位角、 Ｃｐ（ｎ）…基準点ｎの受光回数、Ａｐ［ｎ，Ｉ］…基
準点ｎの受光方位角、 Ａｓ［ｎ，Ｉ］…基準点ｎ検出時の揺動方向、 Ｃｍ［ｎ，Ｉ］…基準点ｎ検出時のミラー回転数カウン
タ値、 Ａｐｓ（ｋ）…受光回数がしきい値以上の検出ブロック
を代表する方位角、 Ａｐｓ（ｎ）…Ａｐｓ（ｋ）を小さい順にｎ＝１〜４に
セットした方位角、 ｉ…検出ブロックの番号、 ｊ…受光回数が第１のしきい値以上の検出ブロックの
数、 ｋ…受光回数が第２のしきい値以上の検出ブロックの
数、 Ｉ…ミラー４を予定数回転させて基準点ｎを検出した時
の揺動方向の記憶順を示す番号、 Ｊ…ミラー４を予定数回転させたときの基準点ｎの連続
検出回数、 Ｋ…ミラー４を予定数回転させたときの基準点ｎの連続
検出回数の最大値、 ｅ…連続検出回数の最大値が発生したときの揺動方向の
記憶順を示す番号の最後の番号、 Ａｓｃ（ｎ）…基準点ｎを高い確率で捕捉できる揺動方
向、 Ａｃ（ｎ）…直進処理において受光信号に基づいて決定
された方位角、 θｔ（ｎ）…旋回解除のための基準点ｎのターン解除角 まず、図８のゼネラルフローチャートを参照して操向制
御の全体を説明する。同図において、ステップＳ１で
は、モータ５を起動してミラー４を回転させると共に、
モータ１５を起動して前記ミラー４の回転中心軸８を回
動させる。ここでは、基準点Ａ〜Ｄに設置された反射器
６ａ〜６ｄに、光ビームを確実に照射させられるように
モータ１５は低速で回転させる。

【００４７】ステップＳ２では、エンコーダ出力補正モ
ードか否かを判断する。この判断は、補正モード選択ス
イッチ（図示せず）がオンかオフかによって判断する。
当該自走車１によって初めて行われる作業においては、
補正モードを選択してエンコーダ出力を補正する必要が
あるので、前記選択スイッチはオン側に設定しておく。

【００４８】なお、この選択スイッチをオン側に設定す
る場合には、反射器６ａ〜６ｄのうちの１本だけから反
射光が受光できるように別途処置しておく。この選択さ
れた１本を、以下補正用ポールと呼ぶ。例えば４本のう
ち補正用ポールを除く３本の反射器を適当なカバーによ
って覆っておくか倒しておくかして補正用ポールにだけ
光ビームが照射され、その反射光が受光器で検出される
ようにする。さらに、走査装置２から投射された光ビー
ムのうち、その上下方向走査幅の全体（＝両端）ではな
く上限または下限の所定範囲（＝一端部幅のみ）が前記
補正用ポールの反射面に照射されるように走査装置２と
補正用ポールの高さ方向の相互位置関係を設定してお
く。また、自走車１の直進方位が該補正用ポールに向く
ように配置しておく。具体的には補正用ポールの上半分
を隠したりあるいは光センサの上方部分を目隠ししたり
する。

【００４９】前記スイッチがオン側へ設定されているこ
とが検出されると、ステップＳ２の判断は肯定となって
ステップＳ３に進む。以下、ステップＳ３〜ステップＳ
９の処理を補正モードの処理という。

【００５０】該補正モードの処理において、ステップＳ
３では、ミラー４の回転検出用エンコーダ７の出力補正
値すなわち方位角補正値を記憶するためのメモリ領域を
クリアする。ステップＳ４では、回転中心軸８の傾斜方
向すなわち揺動方向の検出用エンコーダ３５の出力補正
値を揺動補正値として記憶するためのメモリ領域をクリ
アする。

【００５１】ステップＳ５では、補正用ポールに対する
イニシャルポール識別処理を行う。補正用ポール以外の
発光物体からの光ノイズを検出することもあるので、こ
のイニシャルポール識別処理では、それらの受光信号の
中から補正用ポールの反射光受光信号を特定し、その入
射方位角を検出して補正用ポールの方位角Ａｐｓとす
る。このイニシャルポール識別処理の詳細は図１２に関
して後述する。ステップＳ６では、前記方位角Ａｐｓを
方位角補正値としてメモリに格納する。

【００５２】ステップＳ７では、揺動補正量計測処理を
行う。この処理では、揺動方向と自走車１の直進方向と
が一致したところで揺動方向検出用エンコーダの基準信
号が得られるようにするための補正量を計測する。すな
わち、後述のポール位置計測処理において各基準点６ａ
〜６ｄと自走車１との距離を測定するために、光ビーム
を基準点６ａ〜６ｄに対して容易にしかも確実に照射さ
せる必要がある。そのためには揺動方向と自走車１の進
行方向とが一致したところで揺動方向検出用エンコーダ
３５の基準信号、すなわち図２に示した構成ではセンサ
３３の出力信号が得られるようにする必要がある。この
必要性から該ステップＳ７の処理を行う。なお、この揺
動補正量計測処理の詳細は図１５に関して後述する。

【００５３】ステップＳ８では、先の揺動補正量計測処
理で得られた補正量を揺動補正値としてメモリに格納す
る。ステップＳ９では、補正モードの処理をすべて終了
したことを示すため、表示手段としてのＬＥＤを点灯す
る。

【００５４】このＬＥＤ表示を認識したならば、オペレ
ータは補正モード選択スイッチをオフ側に切換える。ま
た、これと同時に補正用ポール以外の反射器からも反射
光を得られるように処置をする。すなわちカバーをはず
したり、倒しておいた反射器を立てて元に戻したりす
る。

【００５５】補正モード選択スイッチがオフ側に切換え
られた後は、ステップＳ２の判断は否定となってステッ
プＳ１０に進み、通常の走行モードの処理を開始する。

【００５６】該通常モードの処理において、まずステッ
プＳ１０では、イニシャルポール識別を行う。ここで
は、先の補正用ポールに関するイニシャルポール識別処
理とは異なり、後述するように走行領域の周囲に設置さ
れたすべての反射器６ａ〜６ｄに関してイニシャル方位
角を決定するイニシャルポール識別処理を行う。

【００５７】ステップＳ１１では、自走車１から基準点
Ａ〜Ｄまでの各距離を測定して各基準点の位置つまり前
記ｘ−ｙ座標系における基準座標値を計算するポール位
置計測処理を行う。

【００５８】ステップＳ１２では、ステップＳ１１とス
テップＳ１２で算出された各基準点の方位角および座標
値に基づき、現在の自走車１の位置座標（Ｘｐ，Ｙｐ）
を算出する。ステップＳ１３では、現在の自走車１のｘ
座標Ｘｐを第１番目の直進行程のｘ座標Ｘｒｅｆとして
セットする。但し、このセットは、自走車１が走行作業
開始位置にある場合の動作である。

【００５９】ステップＳ１４では、モータ５および１５
を所定の速度で回転させてミラー４を回転および揺動さ
せる。ステップＳ１５では、自走車１のエンジン回転を
駆動輪に接続して走行を開始させる。

【００６０】自走車１の走行を開始させた後は、自走車
１の自己位置（Ｘｐ，Ｙｐ）および進行方向θｆを算出
し、この算出結果と前記走行コース３６との差を修正す
るように自走車１の操舵輪の操舵角を変更する操向制御
を行う（ステップＳ１６）。この操向制御は本発明とは
直接関係ないので詳細の説明は省略する。なお、この操
向制御については特願平３−１２６５１１号に詳細が記
載されている。

【００６１】次に、本実施例の動作に共通する反射光受
光処理について説明する。この反射光受光処理では、受
光器で検出する光信号のうち、反射器６ａ〜６ｄからの
光信号を特定するための処理を行う。そのために、まず
受光器の検出データを記憶する。この検出データの記憶
に際しては、エンコーダ７の出力信号に基づいて得られ
る光信号の受光角度すなわち方位角がほぼ同一のものは
同一反射器もしくは同一発光物体からの光の検出信号で
あるとみなす。そして、同一またはほぼ同一の方位角か
ら入射した光信号の受光データは、１つのグループに記
憶する。以下、このグループを検出ブロックという。該
検出ブロックの数は反射器の数とその他の反射物体の数
との合計値になり、反射器６ａ〜６ｄ以外の発光物体か
らの光信号が検出されなければ検出ブロックの数は４個
になるはずである。

【００６２】図９は反射光の検出に応じて起動される反
射光受光処理のフローチャートであり、前段部分すなわ
ちステップＳ１０６までの処理ではほぼ同一方位角にお
ける受光信号毎に検出ブロックを設定し、各検出ブロッ
クでの受光回数Ｃｇ（ｉ）の計数と検出方位角の記憶と
を行っている。また、後段部分すなわちステップＳ１０
７〜ステップＳ１１１では、基準点に配置された反射器
を検出したときの、諸条件を記憶する処理を行ってい
る。

【００６３】図９において、ステップＳ９９では、エン
コーダ７および３５の出力信号によって得られた方位角
および揺動方向を読込んでそれぞれパラメータＭｉ，Ｗ
ｅとする。

【００６４】ステップＳ１００では、前記パラメータＭ
ｉ，Ｗｅを方位角補正値および揺動補正値でそれぞれ補
正して、新たなパラメータＭｉ，Ｗｅとしてセットす
る。

【００６５】ステップＳ１０１では、ステップＳ９９で
読込んだ信号がチャタリングによるものか否かを判断す
る。前回の処理時から微小角度、例えば１°しかミラー
４が回転していない場合、すなわち読込んだ方位角がほ
とんど同一の場合は、チャタリングと判断し、後から検
出された光信号は無視する。チャタリングによるもので
なければ、ステップＳ１０２に進む。

【００６６】ステップＳ１０２では、検出ブロック番号
を示す変数ｉに“０”をセットする。本実施例では、ミ
ラーの回転中心軸８が円錐状軌跡を描いて１回転する間
にミラー４は３０回転する。すなわち回転中心軸８が円
錐状軌跡を描いて１回転する間に、回転走査が３０回行
われる。この３０回の回転走査によって同一の反射器か
らの反射光を多数回受光する可能性がある。ほぼ同一方
向から受光器に入射した複数の光信号に関する受光デー
タは同一の反射器もしくは反射物体からの光信号の検出
データとして１つの検出ブロックに記憶する。このと
き、最新のデータをその検出ブロックの代表データとし
て記憶するようにする。

【００６７】ステップＳ１０３では、前記検出ブロック
別の受光回数Ｃｇ（ｉ）が“０”か否かを判断する。ス
テップＳ１０２でパラメータｉに“０”がセットされた
ので、まず、検出ブロック番号“０”の検出ブロックで
の受光回数が“０”か否か、つまりこの検出ブロックで
最初に検出された光信号か否かが判断される。

【００６８】最初の処理ではこの判断は肯定となってス
テップＳ１０６に進み、ミラー角つまり光を検出したと
きの方位角が記憶される。検出ブロックｉを代表する方
位角Ａｍ（ｉ）として今回検出された方位角を記憶し、
当該検出ブロックｉでの光信号の受光回数Ｃｇ（ｉ）の
値をインクリメントする。

【００６９】ステップＳ１０７では、基準点を識別する
ためのカウンタの値ｎをクリアする。本実施例では、カ
ウンタ値“１”は基準点Ａに、カウンタ値“２”は基準
点Ｂに、カウンタ値“３”は基準点Ｃに、カウンタ値
“４”は基準点Ｄにそれぞれ対応させてある。ステップ
Ｓ１０８ではそのカウンタの値ｎをインクリメントす
る。

【００７０】ステップＳ１０９では、今回検出した方位
角が予測方位角θｑ（ｎ）とほぼ同一か否かが判断され
る。ステップＳ１０８でセットされたカウンタ値ｎに対
応する基準点、例えばカウンタ値ｎが“１”のときは基
準点Ａに関し、この予測方位角と検出方位角とがほぼ一
致するか否かが判断される。予測方位角θｑ（ｎ）は、
例えば、今回検出時の方位角に予測変化量αを加算した
値でも良いが、自走車１の移動量に対して反射光の受光
間隔が短いので今回の値をそのまま予測方位角として使
用しても実用上支障がないし、処理も簡単である。この
予測方位角θ（ｎ）は後述のイニシャルポール識別処理
で設定される。

【００７１】ステップＳ１０９の判断が否定の場合は、
ステップＳ１１０でカウンタ値ｎが“４”か否かによっ
て、基準点Ａ〜Ｄのすべての予測方位角と今回検出した
方位角との比較が終了したか否かが判断される。ステッ
プＳ１１０の判断が肯定になるまでステップＳ１０８，
Ｓ１０９の処理が繰返される。

【００７２】予測方位角θｑ（ｎ）が検出方位角とほぼ
一致していれば、ステップＳ１０９からステップＳ１１
１に進む。ステップＳ１１１では、予定の基準点を検出
したときの受光データを記憶する。すなわち基準点ｎの
受光回数Ｃｐ（ｎ）をインクリメントし、さらにその基
準点の検出方位角Ａｐ［ｎ，Ｃｐ（ｎ）］、ミラー４の
回転中心軸８の傾斜方向つまり揺動方向Ａｓ［ｎ，Ｃｐ
（ｎ）］、ならびにミラー４の回転カウンタ値Ｃｍ
［ｎ，Ｃｐ（ｎ）］を記憶する。回転カウンタ値Ｃｍ
［ｎ，Ｃｐ（ｎ）］は、センサ３３の出力信号によって
決定される基準揺動方向から計数したミラー４の回転が
何回転目かを示す値である。

【００７３】なお、ステップＳ１０３で、検出ブロック
ｉでの受光回数Ｃｇ（ｉ）が“０”でない、つまり初め
て受光したのではないと判断された場合は、ステップＳ
１０４に進む。ステップＳ１０４では、検出方位角が、
検出ブロックｉで先に受光した光信号の方位角Ａｍ
（ｉ）とほぼ一致しているか否かが判断される。両者が
ほぼ一致していればステップＳ１０６に進み、今回の検
出方位角で検出ブロックｉの方位角Ａｍ（ｉ）を更新す
る。

【００７４】また、ステップＳ１０４の判断が否定の場
合、つまり検出ブロックｉで先に受光した光信号の方位
角Ａｍ（ｉ）と今回検出された方位角とが一致していな
い場合は、他の検出ブロックからの光であると判断し、
ステップＳ１０５で検出ブロック番号（ｉ）をインクリ
メントする。ステップＳ１０３では、インクリメントさ
れた検出ブロック番号（ｉ）について初めての受光か否
かの判断がなされる。

【００７５】反射光受光処理のステップＳ１０６で蓄積
された受光データの例を図１０に示す。同図において、
縦軸は検出ブロックｉの受光回数Ｃｇ（ｉ）であり、横
軸は各検出ブロックｉの方位角Ａｍ（ｉ）である。図示
のように、検出ブロックの数が７つ（ｉ＝０〜６）あっ
たとすれば、これは回転中心軸８が１回揺動する間に、
互いに異なる７方向から光信号が受光されたことを示
す。受光回数Ｃｇ（ｉ）が複数の検出ブロックでは、方
位角Ａｍ（ｉ）は前述のように最新の検出データであ
る。なお、検出ブロックの番号ｉが必ずしも方位角の小
さい順に並んでいないのは、受光した順に番号が付され
ているためである。

【００７６】また、反射光受光処理のステップＳ１１１
で蓄積された揺動方向Ａｓ［ｎ，Ｃｐ（ｎ）］とミラー
４の回転カウンタ値Ｃｍ［ｎ，Ｃｐ（ｎ）］の一例を図
１１に示す。同図には、１揺動サイクルに検出した受光
データの一部を示す。揺動方向Ａｓ［ｎ，Ｃｐ（ｎ）］
は揺動用のモータ１５に連結されたエンコーダ３５の回
転量で表している。

【００７７】回転カウンタ値Ｃｍ［ｎ，Ｃｐ（ｎ）］
は、揺動方向が“０°”の位置すなわちセンサ３３から
基準信号が出力されてから基準点ｎを検出するまでのミ
ラー４の回転数を計測した値を示すものである。パラメ
ータＩは基準点ｎを検出したときの揺動方向の記憶順を
示す番号である。すなわちこの記憶番号Ｉの最大値が基
準点ｎの受光回数Ｃｐ（ｎ）となる。

【００７８】次に、イニシャルポール識別処理について
詳述する。このイニシャルポール識別処理では、回転中
心軸８が１回揺動する間に記憶された受光データに基づ
いて、基準点に配置された反射器の識別処理を行う。

【００７９】このイニシャルポール識別処理は、補正モ
ードの処理と通常走行モードの処理とで次の点が異な
る。すなわち補正モードの処理（ステップＳ５）では補
正用ポールとして選択された１本の反射器に関して方位
角の決定を行うのに対し、通常走行モードの処理（ステ
ップＳ１０）では、反射器６ａ〜６ｄのすべてに関して
方位角を決定する処理を行う。

【００８０】図１２のフローチャートを参照して補正モ
ードの処理におけるイニシャルポール識別処理について
詳述する。同図において、ステップＳ１２０では、揺動
方向が“０°”になったか否か、つまり基準揺動方向信
号出力用のセンサ３３で予定の基準位置が検出されたか
否かを判断する。揺動方向が“０°”になったと判断さ
れれば、ステップＳ１２１に進んで反射光受光処理によ
って得られたデータをクリアする。

【００８１】ステップＳ１２２では反射光受光処理を行
う。ここでは、図９に関して説明した反射光受光処理の
うちの前段部分、すなわちステップＳ９９〜Ｓ１０６の
部分が実行されて図１２のステップＳ１２３に進む。ま
た、補正モードの処理におけるイニシャルポール識別処
理では、方位角補正値および揺動補正値は共に決定され
ておらず、“０”になっているので、ここの反射光受光
処理では方位角と揺動方向は未補正の値が使われる。

【００８２】ステップＳ１２３では、揺動方向が“０
°”か否かを再び判断する。これによって揺動走査の１
サイクルが終了したか否かが判断される。１サイクルの
走査が終了すればステップＳ１２４に進む。

【００８３】ステップＳ１２４では、基準点の選択処理
（ポール選択処理）を行う。この選択処理では、反射光
受光処理において検出された検出ブロックのうち受光回
数Ｃｇ（ｉ）の多い検出ブロックを１つ選択し、その検
出ブロックを代表する検出方位角、すなわちその検出ブ
ロックにおける最新データＡｍ（ｉ）を補正用ポールの
方位角Ａｐｓとしてセットする。

【００８４】また、このポール選択処理では、次のステ
ップＳ１２５における判断の基礎となるポール選択モー
ド「１」〜「３」の決定も行われる。ポール選択処理
は、さらに図１２に関して詳細に述べる。

【００８５】ステップＳ１２５では、前記ポール選択処
理で決定されたポール選択モードが「１」〜「３」のい
ずれであるかを判別し、その後の処理を決定する。ポー
ル選択モードが「１」の場合は、補正用ポールを識別
し、その方位角を検出できたとしてこのフローチャート
に示した処理を終える。

【００８６】また、ポール選択モードが「２」の場合
は、受光回数Ｃｇ（ｉ）が所定値に達していないため、
ステップＳ１２２に戻って反射光受光処理を継続する。
さらに、ポール選択モードが「３」の場合は、予定外の
反射物体があって、受光回数Ｃｇ（ｉ）が所定値以上の
検出ブロックが５つ以上ある場合である。この場合は検
出ブロックの中から基準点を特定することができなかっ
たとしてステップＳ１２１に戻り、最初からこのイニシ
ャルポール識別処理をやり直す。

【００８７】図１３はポール選択処理のフローチャート
である。このポール選択処理も補正モードの処理と通常
走行モードの処理とでは、基準点つまり反射器の数が
“１”か“４”かの違いがあるが、ここでは補正モード
の処理に関して説明する。

【００８８】このポール選択処理では、受光回数Ｃｇ
（ｉ）が予定のしきい値に達している検出ブロックがあ
ったか否かを判別し、前記イニシャルポール識別処理で
の判断に使用されるポール選択モードを決定する。予定
のしきい値に達している検出ブロックが１であればその
検出ブロックの受光データを補正用ポールに関するデー
タであると決定し、ポール選択モードを「１」とする。
予定のしきい値に達している検出ブロックがない場合は
さらにデータの採取を継続するため、ポール選択モード
を「２」とする。また、予定のしきい値に達している検
出ブロックが多数の場合は補正用ポールを特定できない
のでデータを一旦クリアして改めてデータの採取を行う
ため、ポール選択モードを「３」とする。

【００８９】受光回数Ｃｇ（ｉ）のしきい値は、“３”
と“５”との２段階を設定した。そして、受光回数Ｃｇ
（ｉ）が第１のしきい値“３”に達している検出ブロッ
クの数はパラメータｊで記憶し、第２のしきい値“５”
に達している検出ブロックの数はパラメータｋで記憶す
るようにしている。そして、このパラメータｊ，ｋに基
づき、基準点を識別してよいか否かを判断するのであ
る。

【００９０】図１３において、まずステップＳ１３０で
は、反射光受光処理で得られたデータつまり検出方位角
Ａｍ（ｉ）と反射光の受光回数Ｃｇ（ｉ）とを読込む。
ステップＳ１３１では、パラメータｉ，ｊ，ｋをクリア
する。ステップＳ１３２では、当該検出ブロック（ｉ）
の受光回数Ｃｇ（ｉ）が３回より多いか否かを判断す
る。受光回数Ｃｇ（ｉ）が３回より多ければステップＳ
１３３に進み、受光回数Ｃｇ（ｉ）が３回以上あった検
出ブロックの個数を示すパラメータｊをインクリメント
する。

【００９１】ステップＳ１３４では、受光回数Ｃｇ
（ｉ）が５回より多いか否かを判断する。受光回数が５
回より多ければ、ステップＳ１３５に進み、受光回数が
５回以上あった検出ブロックの個数を示すパラメータｋ
をインクリメントする。

【００９２】ステップＳ１３６では、パラメータｋの値
が“１”以上か否かを判断する。これによって受光回数
Ｃｇ（ｉ）が５回を超えた検出ブロック、すなわち補正
用ポールからの光信号が含まれていると考えられる検出
ブロックが検出されたか否かが判別される。受光回数Ｃ
ｇ（ｉ）が５回を超える検出ブロックが１つの場合は、
ステップＳ１３７において、その検出ブロックを代表す
る検出方位角Ａｍ（ｉ）を補正用ポールの方位角Ａｐｓ
として記憶する。

【００９３】ステップＳ１３８では、検出ブロックを示
す番号ｉをインクリメントする。ステップＳ１３９で
は、受光回数Ｃｇ（ｉ）が“０”か否かを判断する。受
光回数Ｃｇ（ｉ）が“０”でなければ、まだ、受光回数
が記憶されている検出ブロックがあると判断して、ステ
ップＳ１３２に戻る。受光回数Ｃｇ（ｉ）が“０”であ
れば、チェックを終了していない検出ブロックはないと
判断してステップＳ１４０に進む。

【００９４】ステップＳ１４０では、パラメータｊ，ｋ
が共に“１”か否か、すなわち受光回数が３回以上あっ
た検出ブロックの数と、５回以上あった検出ブロックの
数とが、共に補正用ポールの数つまり“１”か否かを判
断する。

【００９５】ステップＳ１４０が肯定の場合は、ステッ
プＳ１４１に進んでポール選択モードを「１」とする。

【００９６】前記ステップＳ１４０の判断が否定の場合
は、ステップＳ１４２に進んでパラメータｊが“１”以
上か否か、つまり受光回数が３回以上あった検出ブロッ
クが１つ以上あったか否かを検出する。ステップＳ１４
２が否定の場合は、ステップＳ１４３でポール選択モー
ドを「２」とし、肯定の場合は、ステップＳ１４４でポ
ール選択モードを「３」とする。決定されたこれらのポ
ール選択モードに従い、図１２のイニシャルポール識別
処理におけるステップＳ１２５の判断を行う。

【００９７】補正モードの処理では、このポール選択処
理で決定された方位角ＡｐｓがステップＳ６において方
位角補正値として格納される。

【００９８】次に、図８に示されていた前記ステップＳ
７の揺動補正量計測処理について説明する。この揺動補
正量計測処理では、揺動方向の基準と方位角の基準とを
一致させるための補正量を決定する。そのために本実施
例では次のような処理を実行する。

【００９９】揺動方向が自走車１の直進方位と一致して
いるとき、すなわち回転中心軸８が自走車１の直進方位
に傾斜しているときには光ビームは最下方に指向され
る。したがって、光ビームが最下方に指向されたときに
揺動方向を示すエンコーダ３５から出力される値を検出
すれば、その値が方位角の基準とのずれであり、かつ自
走車１の直進方位とのずれということになる。

【０１００】図１４は、補正用ポールと該補正用ポール
位置における光ビームの上下方向走査幅との関係を示す
図であり、縦軸は補正用ポール位置での光ビームの高
さ、横軸はエンコーダ３５の出力つまり揺動方向を示
す。

【０１０１】同図において、補正用ポール６ｘはほぼ上
半分が不透明カバー４４によって覆われている。したが
って、補正用ポール６ｘに投射された光ビームのうち、
上下方向走査幅の下端部の反射光のみが走査装置２の受
光器で検出される。

【０１０２】図示のような軌跡で光ビームが投射される
と、揺動方向Ｗａで反射光が検出され始め、揺動方向Ｗ
ｂで反射光が検出されなくなる。換言すれば揺動方向Ｗ
ａとＷｂとの間が補正用ポール６ｘを検出できる範囲
（捕捉範囲）になる。したがって、この揺動方向Ｗａと
Ｗｂとの中間点Ｗｃ｛Ｗｃ＝（Ｗａ＋Ｗｂ）／２｝、す
なわち光ビームが最下方に指向している点を検出し、こ
の点Ｗｃとセンサ３３の出力信号Ｗｓとの差（Ｗｃ−Ｗ
ｓ）を揺動補正量として決定する。

【０１０３】図１４に関して説明した考え方に基づく揺
動補正量計測処理について、図１５のフローチャートを
参照して説明する。図１５において、ステップＳ１５０
では、前記反射光受光処理で自走車１の直進方向から入
射した光を検出したときの揺動方向を記憶させるため
に、予測方位角θｑ（ｎ）として０度を設定しておく。

【０１０４】ステップＳ１５１では、揺動方向が“０
°”になったか否かを判断する。揺動方向が“０°”に
なったと判断されると、ステップＳ１５２に進み、反射
光受光処理によって得られたデータをクリアして反射光
データの収集を開始する。ステップＳ１５３で反射光受
光処理を行う。この処理は図９に関して説明したとおり
であり、図１０および図１１で示したようなデータが収
集される。

【０１０５】ステップＳ１５４では、揺動方向が“０
°”になったか否かによって１サイクルの揺動が終了し
たかどうかを判断する。この判断が肯定となるまで、す
なわち回転中心軸８が円錐を描く揺動が１回行われる間
の受光データが蓄積される。

【０１０６】回転中心軸８の１サイクルの揺動が終了し
たと判断されたら、ステップＳ１５５に進む。ステップ
Ｓ１５５では、図９の反射光受光処理のステップＳ１１
１で得られたデータを読込む。ステップＳ１５６では、
光ビームを反射してくる予定の反射器の数は補正用ポー
ル１本だけであり、これに合わせて変数ｎに“１”をセ
ットする。

【０１０７】ステップＳ１５７では、基準点（ここでは
補正用ポール）を検出した回数を示すパラメータＣｐ
（１）が“０”か否かを判別してその基準点が１回以上
検出されたか否かを判断する。この判断が肯定の場合
は、予測方位角θｑが０度の方向、すなわち補正ポール
が設置されている方向から受光しなかったとしてステッ
プＳ１５１に戻り、再び受光データを採取する。

【０１０８】ステップＳ１５７が否定の場合は、ステッ
プＳ１５８に進んでパラメータＩに“１”をセットす
る。１揺動サイクルにおいて複数回の回転走査が行わ
れ、その複数回の回転走査において補正用ポールも複数
回検出される。このパラメータＩは１揺動サイクル中に
おいて補正用ポールを複数回検出したときの揺動方向お
よびミラー４の回転数を計数するカウンタ値を記憶した
順序を識別するための数字（記憶番号）である。

【０１０９】ステップＳ１５９では、パラメータＫおよ
びｅをクリアする。ミラー４が１回転する毎に同じ方位
からの受光信号を検出した場合、つまり同じ方位からの
光信号を毎回連続して検出した場合に、その連続回数の
最大値つまり最大連続検出回数をこのパラメータＫによ
って示す。また、パラメータｅは揺動方向の記憶番号Ｉ
のうち、連続して光信号を検出した時の最後の揺動方向
の記憶番号を示す。

【０１１０】図１６のステップＳ１６０では、受光信号
の連続回数を計数するカウンタの値Ｊに“１”をセット
する。ステップＳ１６１では、補正用ポールの検出回数
Ｃｐ（ｎ）が揺動方向の記憶数字を示す番号Ｉと同じか
否かを判別することによって、反射光受光処理で検出さ
れて記憶された受光データのすべてがチェックされたか
否かを判断する。通常は受光データは複数存在してお
り、ステップＳ１５８で記憶番号Ｉを“１”としたの
で、この場合はステップＳ１６１の判断は否定となり、
受光データのすべてをチェックし終っていないと判断さ
れてステップＳ１６２に進む。

【０１１１】ステップＳ１６２では、前記ミラー４の回
転カウンタ値Ｃｍに関し、今回検出時のカウンタ値Ｃｍ
（ｎ，Ｉ＋１）が前回検出時のカウンタ値Ｃｍ（ｎ，
Ｉ）に“１”が加算された値になっているか否かを判別
する。すなわち、カウンタ値Ｃｍの連続を判断すること
によってミラー４の回転毎に連続して受光信号が検出さ
れているか否かを判断する。この判断が肯定の場合は、
ステップＳ１６３に進み、カウンタ値Ｊおよびパラメー
タＩの値をインクリメントする。

【０１１２】一方、ステップＳ１６２が否定の場合は、
ステップＳ１６４に進み、カウンタ値ＪがパラメータＫ
より大きいか、つまり今回の連続検出回数がそれまでに
記憶されていた連続回数より大きいか否かが判断され
る。この判断が肯定の場合はステップＳ１６５に進み、
最大連続検出回数Ｋを今回の連続検出回数Ｊで更新し、
連続受光信号検出時の最後の揺動方向の記憶数字を示す
パラメータｅを今回の揺動方向の記憶番号Ｉで更新す
る。ステップＳ１６６では、揺動方向の記憶数字を示す
番号Ｉをインクリメントする。

【０１１３】一方、ステップＳ１６１が肯定の場合、つ
まりすべての受光データのチェックが終了したと判断さ
れたならば、ステップＳ１６７に進む。ステップＳ１６
７およびＳ１６８は、前記ステップＳ１６４およびＳ１
６５と同じ処理であるので説明は省略する。

【０１１４】ステップＳ１６９では、最大連続検出回数
が発生した場合の最初の揺動方向の記憶番号を算出して
パラメータＩとする。ステップＳ１７０では、揺動方向
Ｗａとして反射光受光処理で検出された揺動方向Ａｓ
（ｎ，Ｉ）、つまり最大連続検出回数が発生した場合の
最初の記憶番号に対応して記憶されている揺動方向のデ
ータをセットする。また、揺動方向ＷｂとしてＡｓ
（ｎ，ｅ）つまり最大連続検出回数が発生した最後の記
憶番号に対応して記憶されている揺動方向のデータをセ
ットする。

【０１１５】ステップＳ１７１では、光ビームが最下方
に指向される揺動方向Ｗｃを揺動方向ＷａおよびＷｂの
中点を求めることによって行う｛Ｗｃ＝（Ｗａ＋Ｗｂ）
／２｝。算出された揺動方向Ｗｃは、図８のステップＳ
８の揺動補正値としてＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ
で構成される記憶手段に設定される。

【０１１６】次に、通常走行モードにおけるイニシャル
ポール識別処理（ステップＳ１０）とポール位置計測処
理（ステップＳ１１）の詳細を説明する。これらの処理
の中では、方位角および揺動方向は上述の補正モードの
処理によって決定された方位角補正値および揺動補正値
によって補正された値が使用される。

【０１１７】まず、ステップＳ１０のイニシャルポール
識別は図１２と同様の処理が行われるが、その中のポー
ル選択処理（ステップＳ１２４）の内容においていくつ
かの相違する処理と付加される処理とがある。

【０１１８】すなわち、通常走行モードの処理では、４
か所の基準点に配置された４本の反射器６ａ〜６ｄを識
別する必要があることから、前記ポール選択処理のフロ
ーチャートにおいて、ステップＳ１３６，Ｓ１４０，Ｓ
１４２で、パラメータｊ，ｋと比較される値が、“１”
ではなくて“４”になる。

【０１１９】また、通常走行モードの処理では受光回数
Ｃｇ（ｉ）が５回以上の検出ブロックが基準点の数と同
じ数、すなわち“４”だけ検出されるので、この検出さ
れた検出ブロックを代表する方位角の値Ａｐｓ（ｋ）
を、その値の小さい順にＡｐｓ（１）〜（４）にセット
する処理が、ステップＳ１４０とＳ１４１との間に行わ
れる。

【０１２０】以上の相違点と付加すべき処理があるだけ
で、あとは補正モードの処理におけるイニシャルポール
識別処理と同様に行われ、４つの反射器６ａ〜６ｄの方
位角初期値θ（ｎ）が得られる。

【０１２１】なお、通常走行モードの処理では、イニシ
ャルポール識別処理の後で、各基準点（ｎ）に関して、
方位角θ（ｎ）と予測方位角θｑ（ｎ）が設定される。
方位角θ（ｎ）と予測方位角θｑ（ｎ）としてはＡｐｓ
（１）〜Ａｐｓ（４）をそのまま代入して決定すること
ができる。

【０１２２】次に、各基準点Ａ〜Ｄの座標を決定するポ
ール位置計測処理（ステップＳ１１）について説明す
る。基準点の座標を決定するためには、まず、自走車１
と各基準点との距離をそれぞれ測定する。そして、測定
された距離と自走車１から見た各基準点の方位角とに基
づいて基準点の座標を算出する。本実施例では、発光手
段から投射された光信号の位相と、受光手段で検出され
た光信号との位相差に基づいて前記各基準点までの距離
を算出するようにしている。

【０１２３】前記距離を測定するにあたっては、光ビー
ムを高い確率で反射器に照射させることができる揺動方
向を決定しなければならない。本実施例では、そのため
の処理すなわちポール捕捉揺動方向決定処理を次のよう
な考えに基づいて行っている。

【０１２４】まず、ミラー４の複数回転走査の間中１回
転毎に連続して基準点を検出した場合に、その連続範囲
の中間における揺動方向の値を、その基準点に高い確率
で光ビームを照射させることができる揺動方向であると
決定する。なお、基準点の連続検出が複数グループに分
散した場合は、連続検出回数が最も多いグループにおい
て前記判断を行う。

【０１２５】例えば図１１に示したデータがある場合に
おいて、基準点を検出したときのカウンタ値Ｃｍ（ｎ）
が連続しているのは番号Ｉが“１”〜“２”のときと、
“３”〜“６”のときであり、２つのグループに分散し
ている。このうち、記憶番号Ｉが“３”〜“６”のとき
の方が連続回数が多い。したがって、この例では、記憶
番号Ｉが“３”と“６”とにおける揺動方向の中間点を
求める。すなわち、（１０８．６＋１４４．４°）／２
＝１２６．５°が、基準点に高い確率で光ビームを照射
できる揺動方向、すなわち基準点（ポール）捕捉揺動方
向として決定される。

【０１２６】このポール捕捉揺動方向決定処理には、前
記揺動補正量計測処理（図１５）と同様の処理を使用で
きる。すなわち、前記揺動補正量計測処理では、補正用
ポールとして設定された１本の反射器について光ビーム
を連続して照射できる範囲の中間点を求めるようにし
た。このポール捕捉揺動方向決定処理では、４本の反射
器６ａ〜６ｂに関して連続受光範囲を検出し、該連続受
光範囲の中間点における揺動方向の値をそれぞれ検出す
ればよい。

【０１２７】このようにして検出されたポール捕捉揺動
方向を利用して行われるポール位置計測処理を図１７を
参照して説明する。図１７においてステップＳ１８０で
は、前記ポール捕捉揺動方向決定処理を行い、各基準点
のポール捕捉揺動方向Ａｓｃ（ｎ）を検出する。ステッ
プＳ１８１では、基準点を識別するためのカウンタ値ｎ
をクリアし、ステップＳ１８２では、前記値ｎをインク
リメントする。

【０１２８】ステップＳ１８３では、前記ポール捕捉揺
動方向Ａｓｃ（ｎ）を基準点ｎ捕捉揺動方向ＴＧ−ＳＷ
としてセットし、前記イニシャルポール識別処理で得ら
れた方位角θ（ｎ）を基準点を基準点ｎ捕捉方位角ＴＧ
−ＭＬとしてセットする。

【０１２９】ステップＳ１８４では、揺動方向を前記基
準点ｎ捕捉揺動方向ＴＧ−ＳＷに合わせる揺動位置制御
を行う。この揺動位置制御では、エンコーダ３５の出力
値が基準点ｎ捕捉揺動方向ＴＧ−ＳＷになったところで
回転中心軸８の旋回を停止させ、回転中心軸８の傾斜方
向すなわち揺動方向を固定する。

【０１３０】ステップＳ１８５では、回転中心軸８の傾
斜方向が固定された状態において、基準点ｎが連続して
検出されているか否かを判断する。この判断が否定の場
合は異常を表示したり、警報を発したりしてセンサフェ
ール処理を行い当該処理を停止する。

【０１３１】一方、基準点ｎが連続して検出されている
場合は、ステップＳ１８７に進み、ミラー位置制御を行
う。このミラー位置制御では、エンコーダ７の出力値に
基づき、この値が基準点ｎ捕捉方位角ＴＧ−ＭＬと略一
致するまでモータ５を回転させる。そして、エンコーダ
７の値が基準点ｎ捕捉方位角ＴＧ−ＭＬと略一致したと
きに、モータ５を停止させ、そこで停止状態を維持でき
るように電磁石１６を付勢する。これによって吸着板３
４が電磁石１６に吸着され、モータ５の停止位置つまり
ミラー４の停止位置が固定される。

【０１３２】ステップＳ１８８では、基準点ｎからの反
射光を３秒以上検出する。もちろん、この時間は３秒に
限らず、ミラー４の方位が確実に固定されたかどうかが
確認できればよい。

【０１３３】ステップＳ１８９では、基準点ｎからの反
射光の検出結果に基づいて自走車１と基準点ｎとの距離
を測定する。これは、例えば発光器から出た光ビームと
受光器で検出された反射光の位相差によって演算する。
ステップＳ１９０では、基準点を識別するためのカウン
タ値ｎが“４”か否か、つまりすべての基準点について
自走車１からの距離を測定し終わったか否かを判断す
る。ステップＳ１９１では、検出された各基準点と自走
車１との距離、および前記イニシャルポール識別処理に
よって求められた方位角に基づき、自走車１を原点とす
る任意の座標系、例えば自走車１を原点とし、基準点Ａ
方向をｘ軸の正方向とする座標系上での各基準点Ａ〜Ｄ
の座標［Ｘ（ｎ），Ｙ（ｎ）］を演算する。ステップＳ
１９２では、前記座標を基準点Ｂを原点とする座標系上
での座標［ｘ（ｎ），ｙ（ｎ）］に変換する。

【０１３４】以上説明したように、本実施例では、方位
角、揺動方向の基準が自走車１の直進方位と一致するよ
うに、方位角検出用エンコーダ７、揺動方向検出用エン
コーダ３５の出力を補正するようにした。この補正後の
出力データは、イニシャルポール識別処理やポール位置
計測処理、ならびに操向制御に使用される。

【０１３５】なお、補正用ポールの選択方法としては、
反射器６ａ〜６ｄのいずれか１つを残して他の反射面を
カバーするか倒すかする方法によった。また、揺動補正
量計測では、補正用ポールの上半分をカバーするように
した。しかし、このような処置のほか、走査装置２のミ
ラー４収容部分の所定範囲をカバーして投射光を遮へい
することによっても１本の反射器の下半分にのみ光ビー
ムを照射させることはでき、実質的に１本の補正用ポー
ルを設定したと同じ作用が果たせる。すなわち、走査装
置２の進行方向所定部分を縦方向のスリット状に透明部
分を残し、他にカバーをすればよい。

【０１３６】また、光ビームの上下方向走査幅の下端部
分が補正用ポールの反射面と対応するようにしたが、光
ビームの上下方向走査幅の上端部分が補正用ポールの反
射面と対応するように、補正用ポールの下半分をカバー
で覆うようにしてもよいし、光ビームの投射範囲の上半
分または下半分に対応する走査装置２の所定範囲をカバ
ーしてもよい。

【０１３７】この場合は光ビームが最下方に指向される
揺動方向はＷｃ＝｛（Ｗａ＋Ｗｂ）／２｝＋１８０°に
なる。

【０１３８】次に、上記フローチャートに関して説明し
た動作の機能について説明する。図１はポール位置計測
処理部の要部機能を示すブロック図である。同図におい
て、走査装置２は光ビーム２Ｅを投射し、この光ビーム
２Ｅの、反射器６での反射光２Ｒを検出する。走査装置
２は光ビーム２Ｒの位相と反射光２Ｅの位相とを示す信
号を距離検出部５０に供給する。また、走査装置２は反
射光２Ｒを検出する毎に方位角検出用エンコーダ７およ
び揺動方向検出用エンコーダ３５の値を受光処理部４６
に出力する。

【０１３９】受光処理部４６では、反射光受光処理によ
って得られた受光データに基づき、基準点に配置された
反射器（補正モードの処理では補正用ポール）の方位
角、ならびに反射器（補正モードの処理では補正用ポー
ル）検出時の揺動方向および受光データの連続・非連続
を示すカウンタ値を出力する。

【０１４０】スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、補正モードの
処理では図示の側に切換えられ、通常走行モードの処理
では図示とは反対側に切換えられる。まず、スイッチＳ
Ｗ１，ＳＷ２が図示の側に切換えられている補正モード
の処理において、揺動方向補正値決定部４５では、スイ
ッチＳＷ１を介して供給される前記揺動方向およびカウ
ンタ値に基づき、光ビームが最下方に投射されていると
きの揺動方向Ｗｃを決定し、この揺動方向Ｗｃは、自走
車１の直進方向とのずれを補正する揺動補正値としてＥ
ＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリで構成される補正値記憶
部４７に記憶される。揺動補正値は受光処理部４６に入
力され、この受光処理部４６から出力される揺動方向の
補正に使用される。

【０１４１】一方、方位角補正値決定部５２では、スイ
ッチＳＷ２を介して供給される前記方位角に基づいて方
位角Ａｐｓを決定し、この方位角Ａｐｓは自走車１の直
進方位とのずれを補正する方位角補正値として方位角補
正値記憶部５２に記憶される。この方位角補正値は受光
処理部４６に入力され、この受光処理部４６から出力さ
れる方位角の補正に使用される。

【０１４２】また、通常走行モードの処理において、ス
イッチＳＷ１が図示とは反対の側に切換えられると、揺
動方向および受光データの連続・非連続の判断に使用さ
れるカウンタ値は揺動方向範囲演算部５１に供給され
る。揺動方向範囲演算部５１は、供給されたデータに基
づき、ミラー４の１回転毎に連続して光信号を検出する
回数すなわち連続受光回数が最も多い受光範囲を判別
し、その範囲における揺動方向の最大値および最小値を
基準点捕捉揺動方向演算部４８に出力する。基準点捕捉
揺動方向演算部４８では、前記揺動方向の最大値および
最小値の中点を算出し、高い確率で光ビームを照射でき
る基準点すなわち基準点捕捉揺動方向を決定する。基準
点捕捉揺動方向は、投射方向固定部４９に入力される。

【０１４３】一方、通常走行モードの処理において、ス
イッチＳＷ２が図示とは反対の側に切換えられると、方
位角は基準点位置演算部５３および投射方向固定部４９
に供給される。投射方向固定部４９は、供給された方位
角と前記基準点捕捉揺動方向とを目標値として、ミラー
４の方向すなわち揺動方向と方位とを調整してこれらの
目標値で示される方向にミラー４を固定する。

【０１４４】ミラー４が固定されて光ビームの投射方向
が反射器６側に固定されると、距離検出部５０で自走車
１と各基準点間との距離が測定される。距離の測定は、
走査装置２から出力される光ビーム２Ｒの位相と、反射
光２Ｒの位相との差に基づいて演算される。

【０１４５】演算された距離データは基準点位置演算部
５３に供給され、基準点位置演算部５３では、前記距離
データと方位角とに基づいて基準点の位置座標［Ｘ
（ｎ），Ｙ（ｎ）］が算出される。

【０１４６】このように、受光処理部４６からは、揺動
補正値記憶部４７および方位角補正値記憶部５４から供
給される補正値によって補正されたデータが出力され
る。

【０１４７】以上、機能ブロック図に従ってポール位置
計測処理部の機能を説明したが、自走車１が走行を開始
した後の操向制御においても、同様に方位角補正値で補
正されたデータが自走車１の位置検出に使用される。

【０１４８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、次のような効果が達成できる。 （１）揺動方向を検出するエンコーダの取付精度や部品
のばらつきはすべてソフトウェアの処理で対応できるた
め、これが揺動方向の検出精度に悪影響を及ぼさない。
したがって、前記エンコーダの取付けのために熟練を要
しないし、専用の治具も必要としない。 （２）作業に使用される反射器を補正値の決定のために
使用でき、かつ補正値は書込み可能な不揮発性の記憶手
段に記憶できるので、当該自走車の生産現場ではなく、
メンテナンスのために分解・組立した後に作業現場での
補正値設定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 基準点検出処理の要部機能を示すブロック
図である。

【図２】 光ビーム走査装置の要部断面図である。

【図３】 自走車の走行状態を示す斜視図である。

【図４】 光ビームの光跡を示す斜視図である。

【図５】 自走車位置算出の原理説明図である。

【図６】 自走車進行方向算出の原理説明図である。

【図７】 自走車の走行コースと反射器の配置状態を
示す図である。

【図８】 実施例のゼネラルフローチャートである。

【図９】 反射光受光処理のフローチャートである。

【図１０】 検出ブロック別の方位角と受光回数とを示
す図である。

【図１１】 基準点を検出したときのミラー回転数と揺
動方向のデータを示す図である。

【図１２】 イニシャルポール識別処理のフローチャー
トである。

【図１３】 ポール選択処理のフローチャートである。

【図１４】 反射器位置での光ビームの高さを示す図で
ある。

【図１５】 揺動補正量計測処理のフローチャートその
１である。

【図１６】 揺動補正量計測処理のフローチャートその
２である。

【図１７】 ポール位置計測処理のフローチャートであ
る。

【符号の説明】 １…自走車、 ２…光ビーム走査装置、 ４…回転ミラ
ー、 ５…ミラー駆動モータ、 ６，６ａ〜６ｄ…光反
射器、 ７…エンコーダ、 ８…回転中心軸、１５…揺
動用モータ、 ３３…揺動基準検出用センサ、 ３４…
吸着板、 ３５…エンコーダ、 ３６…走行コース、
４５…揺動補正値決定部、 ４６…受光処理部、 ４７
…揺動補正値記憶部、 ５２…方位角補正値決定部、５
４…方位角補正値記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−287415（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−103413（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−14114（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 15/00 - 15/14 G01S 5/16,7/48 G05D 1/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体に搭載され、該移動体を中心とし
   て光ビームを円周方向に回転走査する回転走査手段と、
   この移動体から離れた位置に設置された光反射手段で反
   射された前記光ビームの反射光を受光する受光手段とを
   有し、この反射光の受光信号に基づいて前記移動体に対
   する前記光反射手段の位置を検出する位置検出装置にお
   いて、 前記回転走査の回転中心軸を略円錐形状の軌跡を描くよ
   うに揺動させることによって前記光ビームが上下方向の
   揺動１サイクル中に円周方向へ複数回転走査されるよう
   に構成された揺動走査手段と、 前記受光手段によって受光信号が検出されたときの回転
   走査方向の方位角および前記揺動走査手段の揺動方向を
   それぞれ検出して記憶する手段と、 同一の光反射手段からの反射光を受光したときの前記揺
   動方向に基づき、その光反射手段からの反射光を受光で
   きる受光揺動範囲を前記それぞれの光反射手段について
   算出する揺動範囲演算手段と、 前記光ビームの上下方向走査幅の両端部のうちの一端部
   のみが前記光反射手段のうちの１本に重なるようにし、
   かつ前記移動体の直進方位が前記１本の光反射手段に向
   くようにセットした状態で前記揺動走査手段によって光
   ビームを投射したときに前記１本の光反射手段から連続
   的に受光する反射光の受光揺動範囲の中間点における揺
   動方向と前記移動体の直進方位とのずれを算出する手段
   と、 前記ずれを揺動ずれ補正値として記憶する不揮発性の記
   憶手段と、 前記揺動ずれ補正値で補正された揺動方向を使用して算
   出された前記各光反射手段の受光揺動範囲に基づいて前
   記各光反射手段への光ビーム投射方向を固定する手段
   と、 この固定された方向に投射した光ビームの反射光検出信
   号に基づいて前記移動体と前記各光反射手段との距離を
   測定する距離測定手段とを具備したことを特徴とする位
   置検出装置。
2. 【請求項２】 前記距離測定手段で測定された距離とそ
   のときの検出方位角とに基づいて前記光反射手段の位置
   を算出する手段を具備したことを特徴とする請求項１記
   載の位置検出装置。
3. 【請求項３】 前記回転走査手段および前記受光手段
   は、前記回転走査手段の回転中心軸が略円錐状軌跡を描
   くように揺動する共通の揺動部材に固定されていること
   を特徴とする請求項１または２記載の位置検出装置。