JP3334074B2 - 移動体の位置計測装置 - Google Patents
移動体の位置計測装置Info
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
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- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無人搬送車などの
移動体の位置計測装置に関する。
移動体の位置計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、製造業においては自動化がすすん
でおり、その生産ラインには無人搬送車（以下、移動体
と呼ぶ）に組立て部品を搭載して自動走行させ、組立て
部品を所望の目的地まで搬送する自動搬送システムが採
用されている。このような自動搬送システムにおける移
動体の誘導方式には、例えば電磁誘導方式や光学誘導方
式などの固定の走行経路による誘導方式が知られてい
る。
でおり、その生産ラインには無人搬送車（以下、移動体
と呼ぶ）に組立て部品を搭載して自動走行させ、組立て
部品を所望の目的地まで搬送する自動搬送システムが採
用されている。このような自動搬送システムにおける移
動体の誘導方式には、例えば電磁誘導方式や光学誘導方
式などの固定の走行経路による誘導方式が知られてい
る。
【０００３】このような移動体の位置を計測する方法と
して、移動体に取り付けられた内界センサを使用した、
いわゆる推測航法が知られている。
して、移動体に取り付けられた内界センサを使用した、
いわゆる推測航法が知られている。
【０００４】代表的な推測航法を、図６に示すような操
舵輪６１と固定輪６２との車輪配置を持つ移動体６０で
説明する。ここでは、操舵輪６１の方向は移動体６０に
対して自由に変更でき、固定輪６２の向きは移動体６０
の向きと平行であるとする。
舵輪６１と固定輪６２との車輪配置を持つ移動体６０で
説明する。ここでは、操舵輪６１の方向は移動体６０に
対して自由に変更でき、固定輪６２の向きは移動体６０
の向きと平行であるとする。
【０００５】移動体６０の位置を算出するために、移動
体６０の操舵輪６１の操舵角、操舵輪６１の移動距離、
移動体６０の向きを計測する。計測手段としては、操舵
角と操舵輪６１の移動距離の計測は操舵輪６１の駆動部
に設けられたパルスエンコーダ、移動体６０の向きの計
測はジャイロセンサなどの内界センサを使用するのが一
般的である。
体６０の操舵輪６１の操舵角、操舵輪６１の移動距離、
移動体６０の向きを計測する。計測手段としては、操舵
角と操舵輪６１の移動距離の計測は操舵輪６１の駆動部
に設けられたパルスエンコーダ、移動体６０の向きの計
測はジャイロセンサなどの内界センサを使用するのが一
般的である。
【０００６】今、ある時刻の移動体６０の向きをθL 、
操舵角をα、操舵輪６１の移動速度をＶS とすると、操
舵輪６１のＸ方向の移動速度ＶXS、Ｙ方向の移動速度Ｖ
YSは次式によって求まる。
操舵角をα、操舵輪６１の移動速度をＶS とすると、操
舵輪６１のＸ方向の移動速度ＶXS、Ｙ方向の移動速度Ｖ
YSは次式によって求まる。
【０００７】ＶXS＝ＶS ×ｃｏｓ（θL ＋α） ＶYS＝ＶS ×ｓｉｎ（θL ＋α） 操舵輪６１の位置は、これらの移動速度を積分すること
によって算出することができる。なお、固定輪６２の位
置は、操舵角と移動体寸法、例えばホイールベースＬを
使用して幾何学的関係から求めることができる。
によって算出することができる。なお、固定輪６２の位
置は、操舵角と移動体寸法、例えばホイールベースＬを
使用して幾何学的関係から求めることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このとき、移動体６０
の向きθL 、操舵角α、操舵輪６１の移動速度ＶS を正
しく計測できれば、移動体位置の算出結果に誤差は発生
しない。しかし、一般に操舵角αの計測は、操舵機構に
含まれる減速器のバックラッシュによる誤差や、操舵角
の正確な零点調整が困難であることから、許容できない
誤差を持つ場合が多い。このため、操舵角計測誤差に起
因した移動体位置の計測誤差か発生し、実用上の問題点
となっていた。
の向きθL 、操舵角α、操舵輪６１の移動速度ＶS を正
しく計測できれば、移動体位置の算出結果に誤差は発生
しない。しかし、一般に操舵角αの計測は、操舵機構に
含まれる減速器のバックラッシュによる誤差や、操舵角
の正確な零点調整が困難であることから、許容できない
誤差を持つ場合が多い。このため、操舵角計測誤差に起
因した移動体位置の計測誤差か発生し、実用上の問題点
となっていた。
【０００９】そこで、本発明の課題は、移動体の位置を
移動体の向きと操舵輪の移動距離から求めることのでき
る位置計測装置を提供することにある。
移動体の向きと操舵輪の移動距離から求めることのでき
る位置計測装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、操舵輪
と固定輪とを少なくとも１つ備えた移動体の位置計測装
置において、該移動体の向きと旋回角速度を計測する第
１の計測手段と、前記操舵輪の移動速度を計測する第２
の計測手段と、前記第１、第２の計測手段による計測結
果と移動体の車体寸法とを用いて移動体の位置を演算す
る演算手段とを備え、前記演算手段は、該移動体に定義
された第１の座標系に基づいてある時刻における前記固
定輪の移動速度を求める第１のステップと、前記移動体
の向きと前記固定輪の移動速度とを用いて前記第１の座
標系とは別の第２の座標系での前記固定輪の位置を該移
動体の位置として求める第２のステップとを実行するこ
とを特徴とする移動体の位置計測装置が提供される。
と固定輪とを少なくとも１つ備えた移動体の位置計測装
置において、該移動体の向きと旋回角速度を計測する第
１の計測手段と、前記操舵輪の移動速度を計測する第２
の計測手段と、前記第１、第２の計測手段による計測結
果と移動体の車体寸法とを用いて移動体の位置を演算す
る演算手段とを備え、前記演算手段は、該移動体に定義
された第１の座標系に基づいてある時刻における前記固
定輪の移動速度を求める第１のステップと、前記移動体
の向きと前記固定輪の移動速度とを用いて前記第１の座
標系とは別の第２の座標系での前記固定輪の位置を該移
動体の位置として求める第２のステップとを実行するこ
とを特徴とする移動体の位置計測装置が提供される。
【００１１】なお、前記第１の計測手段はジャイロセン
サであり、前記第２の計測手段は走行距離エンコーダで
あることが好ましい。
サであり、前記第２の計測手段は走行距離エンコーダで
あることが好ましい。
【００１２】前記第１のステップは、移動体上に、前記
操舵輪の位置を原点とし、該操舵輪の向いている方向を
Ｘ軸とする前記第１の座標系を定義して、前記操舵輪の
移動速度と旋回角速度から操舵輪の旋回半径ＲS を求め
るステップと、前記旋回半径ＲS と移動体のホイールベ
ースとから前記固定輪の旋回半径ｒL を求めるステップ
と、前記旋回角速度と前記旋回半径ｒL とから前記固定
輪の移動速度を求めるステップとを含み、前記第２のス
テップは、前記第２の座標系において、ある時刻の移動
体の向きと前記固定輪の移動速度とから前記固定輪のＸ
方向の移動速度及びＹ方向の移動速度を求めるステップ
と、前記固定輪のＸ方向及びＹ方向の移動速度を積分し
て前記固定輪の位置を求めるステップとを実行する。
操舵輪の位置を原点とし、該操舵輪の向いている方向を
Ｘ軸とする前記第１の座標系を定義して、前記操舵輪の
移動速度と旋回角速度から操舵輪の旋回半径ＲS を求め
るステップと、前記旋回半径ＲS と移動体のホイールベ
ースとから前記固定輪の旋回半径ｒL を求めるステップ
と、前記旋回角速度と前記旋回半径ｒL とから前記固定
輪の移動速度を求めるステップとを含み、前記第２のス
テップは、前記第２の座標系において、ある時刻の移動
体の向きと前記固定輪の移動速度とから前記固定輪のＸ
方向の移動速度及びＹ方向の移動速度を求めるステップ
と、前記固定輪のＸ方向及びＹ方向の移動速度を積分し
て前記固定輪の位置を求めるステップとを実行する。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明による位置計測装置は、操
舵輪の軸の自由度が１である移動体、例えば図２に示さ
れるように操舵輪２１の操舵軸が１軸である移動体や、
図３に示されるように２つの操舵輪３１ａ、３１ｂの操
舵軸が機構上連結されている移動体に適用される。図２
においては、２つの固定輪２２の間に仮想固定輪を想定
することで図６と同様の車輪配置に相当すると考えるこ
とができる。また、図３においては、前側の操舵輪３１
ａを主操舵輪、後側の操舵輪３１ｂを従操舵輪として、
これらの間に仮想固定輪を想定することで図６と同様の
車輪配置に相当すると考えることができる。また、操舵
輪３１ａ、３１ｂの操舵角は同じ大きさで方向が逆であ
るとする。
舵輪の軸の自由度が１である移動体、例えば図２に示さ
れるように操舵輪２１の操舵軸が１軸である移動体や、
図３に示されるように２つの操舵輪３１ａ、３１ｂの操
舵軸が機構上連結されている移動体に適用される。図２
においては、２つの固定輪２２の間に仮想固定輪を想定
することで図６と同様の車輪配置に相当すると考えるこ
とができる。また、図３においては、前側の操舵輪３１
ａを主操舵輪、後側の操舵輪３１ｂを従操舵輪として、
これらの間に仮想固定輪を想定することで図６と同様の
車輪配置に相当すると考えることができる。また、操舵
輪３１ａ、３１ｂの操舵角は同じ大きさで方向が逆であ
るとする。
【００１４】図１を参照して、位置計測装置は、移動体
の向きと旋回角速度を計測するジャイロセンサ１１と、
移動体の操舵輪の移動距離と移動速度を計測する走行距
離エンコーダ１２と、移動体上に設置され、ジャイロセ
ンサ１１と走行距離エンコーダ１２とからの出力データ
と、あらかじめ記憶装置に記憶されている既知の移動体
寸法デ一タ（ホイールベース）とから、移動体の位置及
び向きを求める位置演算部１３とから構成される。
の向きと旋回角速度を計測するジャイロセンサ１１と、
移動体の操舵輪の移動距離と移動速度を計測する走行距
離エンコーダ１２と、移動体上に設置され、ジャイロセ
ンサ１１と走行距離エンコーダ１２とからの出力データ
と、あらかじめ記憶装置に記憶されている既知の移動体
寸法デ一タ（ホイールベース）とから、移動体の位置及
び向きを求める位置演算部１３とから構成される。
【００１５】以下、図４に示すような操舵輪４１が１
つ、固定輪４２が１つのモデルでの移動体を例に説明す
る。移動体の旋回運動は、操舵輪４１の車軸の延長線と
固定輪４２の車軸の延長線の交点Ｐｃを中心とした旋回
動作となる。ここでは、移動体に固定された固定輪４２
の位置を移動体の位置計測上の基準点とし、以下に固定
輪４２の位置を求める方法を述べる。
つ、固定輪４２が１つのモデルでの移動体を例に説明す
る。移動体の旋回運動は、操舵輪４１の車軸の延長線と
固定輪４２の車軸の延長線の交点Ｐｃを中心とした旋回
動作となる。ここでは、移動体に固定された固定輪４２
の位置を移動体の位置計測上の基準点とし、以下に固定
輪４２の位置を求める方法を述べる。
【００１６】本方法では、次のような前提条件が必要と
なる。
なる。
【００１７】（１）操舵輪４１の向きは、移動体の向き
によらず自由に操作可能である。
によらず自由に操作可能である。
【００１８】（２）固定輪４２の向きは、移動体に固定
されている。
されている。
【００１９】（３）移動体の向きは、ジャイロセンサ１
１により計測可能である。
１により計測可能である。
【００２０】（４）移動距離の計測は、操舵輪の回転数
を計測することにより行う。
を計測することにより行う。
【００２１】このとき、固定輪４２の移動方向は、操舵
角によらず、移動体の向いている方向となる。なお、移
動体上の任意の点の位置は、固定輪４２の位置と移動体
の向きから幾何学的な計算によって求められることは明
らかである。
角によらず、移動体の向いている方向となる。なお、移
動体上の任意の点の位置は、固定輪４２の位置と移動体
の向きから幾何学的な計算によって求められることは明
らかである。
【００２２】図５を参照して、最初に、ある時刻の固定
輪４２の移動速度を求める。
輪４２の移動速度を求める。
【００２３】いま、ある時刻の、操舵輪４１の位置を
原点、操舵輪４１の向いている方向をＸ軸方向とする第
１の座標系を定義する。
原点、操舵輪４１の向いている方向をＸ軸方向とする第
１の座標系を定義する。
【００２４】操舵輪４１の旋回半径Ｒs は、操舵輪４
１の移動速度ＶS と移動体の旋回角速度ωθから次式に
より求まる。
１の移動速度ＶS と移動体の旋回角速度ωθから次式に
より求まる。
【００２５】Ｒs ＝Ｖs ／ωθ したがって、この座標系での移動体の旋回中心Ｏの座標
は（Ｏ，Ｒs ）となる。
は（Ｏ，Ｒs ）となる。
【００２６】操舵輪４１と固定輪４２との距離（ホイ
ールベース）をＬとすると、固定輪４２の位置は、操舵
輪４１（原点）を中心とした半径Ｌの円Ａの円周上に位
置する。
ールベース）をＬとすると、固定輪４２の位置は、操舵
輪４１（原点）を中心とした半径Ｌの円Ａの円周上に位
置する。
【００２７】固定輪４２の向きは、操舵角によらず、
移動体の幾何学的制約から円Ａの中心方向（操舵輪中心
位置の方向）を向いている。したがって、固定輪４２の
車軸の向きは円Ａの接線方向となる。
移動体の幾何学的制約から円Ａの中心方向（操舵輪中心
位置の方向）を向いている。したがって、固定輪４２の
車軸の向きは円Ａの接線方向となる。
【００２８】更に、固定輪４２の旋回中心は操舵輪４
１の旋回中心Ｏと同一点であるという制約から、固定輪
４２の位置は、円Ａと操舵輪４１の回転中心Ｏ（Ｏ，Ｒ
s ）を通る円Ａの接線との接点Ｃとなる。
１の旋回中心Ｏと同一点であるという制約から、固定輪
４２の位置は、円Ａと操舵輪４１の回転中心Ｏ（Ｏ，Ｒ
s ）を通る円Ａの接線との接点Ｃとなる。
【００２９】〜より、固定輪４２の旋回半径ｒL
は次式により求められる。
は次式により求められる。
【００３０】ｒL ＝（ＲS 2 −Ｌ2 ）1/2 固定輪４２の旋回角速度は、移動体の旋回角速度ωθ
と同じであるので、固定輪４２の移動速度ＶL は次式に
より求まる。
と同じであるので、固定輪４２の移動速度ＶL は次式に
より求まる。
【００３１】 ＶL ＝ｒL ×ωθ ＝｛（ＶS ／ωθ）2 −Ｌ2 ｝1/2 ×ωθ ＝｛ＶS 2 −（Ｌ×ωθ）2 ｝1/2 次に、地上に固定された第２の座標系での固定輪４２の
位置（ＸL ，ＹL ）を求める。これは、図４を参照して
説明することができる。
位置（ＸL ，ＹL ）を求める。これは、図４を参照して
説明することができる。
【００３２】いま、Ｘ方向に関してのある時刻の移動
体の向き（固定輪４２の向きに同じ）をθL 、固定輪４
２の移動速度をＶL とする。
体の向き（固定輪４２の向きに同じ）をθL 、固定輪４
２の移動速度をＶL とする。
【００３３】固定輪４２のＸ方向の移動速度ＶXL、Ｙ
方向の移動速度ＶYLは、次式により求まる。
方向の移動速度ＶYLは、次式により求まる。
【００３４】 ＶXL＝ＶL ×ｃｏｓθL ＝（ＶS 2 −（Ｌ×ωθ）2 ｝1/2 ×ｃｏｓθL ＶYL＝ＶL ×ｓｉｎθL ＝（ＶS 2 −（Ｌ×ωθ）2 ｝1/2 ×ｓｉｎθL したがって、固定輪４２の位置（ＸL ，ＹL ）は、各
移動速度ＶXLとＶYLを積分することによって求められ
る。
移動速度ＶXLとＶYLを積分することによって求められ
る。
【００３５】なお、本発明の応用範囲としては、無人搬
送車や無人フォークリフト、無人トラクタ等が考えられ
る。
送車や無人フォークリフト、無人トラクタ等が考えられ
る。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
移動体の位置を推定するために操舵角度を計測する必要
が無いので、操舵角を正確に計測できない場合でも、移
動体の位置を正しく推定することができる。
移動体の位置を推定するために操舵角度を計測する必要
が無いので、操舵角を正確に計測できない場合でも、移
動体の位置を正しく推定することができる。
【図１】本発明による位置計測装置の構成を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図２】本発明が適用される移動体における車輪配置の
第１の例を説明するための図である。
第１の例を説明するための図である。
【図３】本発明が適用される移動体における車輪配置の
第１の例を説明するための図である。
第１の例を説明するための図である。
【図４】本発明による位置計測動作を説明するための図
である。
である。
【図５】本発明による位置計測動作を説明するための図
である。
である。
【図６】従来の位置計測動作を説明するための図であ
る。
る。
１１ ジャイロセンサ １２ 走行距離エンコーダ １３ 位置演算装置 ２１、３１ａ、３１ｂ、４１、６１ 操舵輪 ２２、４２、６２ 固定輪
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 21/00 G01C 15/00
Claims (4)
- 【請求項１】 操舵輪と固定輪とを少なくとも１つ備え
た移動体の位置計測装置において、 該移動体の向きと旋回角速度を計測する第１の計測手段
と、 前 記操舵輪の移動速度を計測する第２の計測手段と、 前 記第１、第２の計測手段による計測結果と移動体の車
体寸法とを用いて移動体の位置を演算する演算手段とを
備え、 前記演算手段は、該移動体に定義された第１の座標系に
基づいてある時刻における前記固定輪の移動速度を求め
る第１のステップと、前記移動体の向きと前記固定輪の
移動速度とを用いて前記第１の座標系とは別の第２の座
標系での前記固定輪の位置を該移動体の位置として求め
る第２のステップとを実行する ことを特徴とする移動体
の位置計測装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の位置計測装置において、
前記第１の計測手段はジャイロセンサであり、前記第２
の計測手段は走行距離エンコーダであることを特徴とす
る移動体の位置計測装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の位置計測装置において、
前記操舵輪は自由度１を持つものであることを特徴とす
る移動体の位置計測装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の位置計測装置において、前 記第１のステップは、移動体上に、前記操舵輪の位置
を原点とし、該操舵輪の向いている方向をＸ軸とする前
記第１の座標系を定義して、前記操舵輪の移動速度と旋
回角速度から操舵輪の旋回半径ＲS を求めるステップ
と、前記旋回半径ＲS と移動体のホイールベースとから
前記固定輪の旋回半径ｒL を求めるステップと、前記旋
回角速度と前記旋回半径ｒL とから前記固定輪の移動速
度を求めるステップとを含み、 前記第２のステップは、前記第２の座標系において、あ
る時刻の移動体の向きと前記固定輪の移動速度とから前
記固定輪のＸ方向の移動速度及びＹ方向の移動速度を求
めるステップと、前記固定輪のＸ方向及びＹ方向の移動
速度を積分して前記固定輪の位置を求めるステップとを
実行することを特徴とする移動体の位置計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07776198A JP3334074B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 移動体の位置計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07776198A JP3334074B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 移動体の位置計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11271042A JPH11271042A (ja) | 1999-10-05 |
| JP3334074B2 true JP3334074B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=13642929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07776198A Expired - Fee Related JP3334074B2 (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 移動体の位置計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3334074B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014133235A1 (ko) * | 2013-02-26 | 2014-09-04 | (주)아티스 | 자기-자이로 유도 장치를 위한 자이로의 민감도 최적화 방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100961088B1 (ko) * | 2008-05-29 | 2010-06-07 | 주식회사 켐트로닉스 | 차량의 바퀴 방향 정보 제공 방법 및 장치 |
| JP2017090051A (ja) | 2015-11-02 | 2017-05-25 | セイコーエプソン株式会社 | 検出装置、検出システム及び移動体 |
-
1998
- 1998-03-25 JP JP07776198A patent/JP3334074B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014133235A1 (ko) * | 2013-02-26 | 2014-09-04 | (주)아티스 | 자기-자이로 유도 장치를 위한 자이로의 민감도 최적화 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11271042A (ja) | 1999-10-05 |
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