JP3564201B2 - 自律走行作業車の自己位置検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の作業領域周辺に設置された複数の標識を認識して自己位置を検出し、草刈、芝刈作業等における作業走行を行なう自律走行作業車の自己位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無人で自律走行する自律走行車に対しては、自律走行のための自己位置検出として、電線を地下に埋設し、この電線が発する磁界を磁気センサで検出する技術が提案されているが、ゴルフ場、河川敷堤防、公園等の各種フィールドで草刈、芝刈等の作業を無人で行なう自律走行作業車等のように、自律走行領域が広大な場合、領域の地下全てに電線を埋設することは困難であり、設置費用も大きなものとなる。
【０００３】
このため、複数の標識を自律走行させる領域の周辺に設置し、この標識を認識して自車輌位置を検出する技術が開発されており、例えば、特開平３−１３５６０６号公報には、電磁波の一例として光を用い、特定区域内に立設した複数の再帰性反射ポール（光反射標識）に投光し、反射光を光センサで受光して隣合う反射ポールを臨む角度を検出し、検出した角度と標識の既知の座標とから三点挟角法（三角測量法）により自己位置を検出する技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の先行技術においては、光反射標識で反射された光を光センサで受光することにより光反射標識を検出し、三角測量により自己位置を検出するため、三角測量のために少なくとも３個の光反射標識が必要となり、また、移動方向が前後あるいは左右斜め方向と多様に渡る自律走行作業においては、車輌と光反射標識との位置関係によっては標識間の角度誤差が大きくなり、計測精度が悪化する虞がある。
【０００５】
さらに、自律走行作業車においては、作業領域周辺に存在する障害物を考慮する必要があるが、従来、この周辺障害物と光反射標識とを同時に検出することは困難であり、光反射標識を検出するための装置に加え、障害物を検出するための装置を備えなければならず、コスト上昇の要因となっている。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、作業領域周辺に設置する反射標識の数を最小限に抑えつつ正確に自己位置を検出できるばかりでなく、反射標識と障害物とを同時に検出することのできる自律走行作業車の自己位置検出装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、作業領域周辺に設置した複数の反射標識を電磁波走査によって検出し、自己位置を測定する自律走行作業車の自己位置検出装置において、図１の基本構成図に示すように、走査手段を作動させて電磁波を外部に投射してから外部の物体で反射された電磁波を検知するまでの時間に基づく距離情報を得ると共に、検知した電磁波の反射強度を計測する距離／電磁波反射強度計測手段と、上記距離情報および電磁波反射強度に基づいて投射した電磁波を反射した物体が上記反射標識あるいは周辺障害物かを識別する識別手段と、上記反射標識を識別したときには、上記反射標識に対する距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対する方角及び距離を算出し、少なくとも２個の上記反射標識に係わる方角及び距離の情報と予め記憶してある上記反射標識の位置情報とに基づいて自車輌位置を算出する自車輌位置算出手段と、上記周辺障害物を識別したときには、この周辺障害物に対する距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対する周辺障害物の方角及び距離を算出する周辺障害物情報算出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明では、上記識別手段は、投射した電磁波を反射した物体が上記反射標識あるいは周辺障害物であると識別する際、上記距離情報と上記電磁波反射強度とから物体の反射率を算出し、この反射率を識別の指標として用いることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、請求項１記載の発明では、電磁波を外部に投射してから外部の物体で反射された電磁波を検知するまでの時間に基づく距離情報と、検知した電磁波の反射強度とに基づいて、投射した電磁波を反射した物体が反射標識あるいは周辺障害物かを識別する。そして、識別した物体が反射標識であるときには、反射標識に対する距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対する方角及び距離を算出し、少なくとも２個の上記反射標識に係わる方角及び距離の情報と予め記憶してある上記反射標識の位置情報とに基づいて自車輌位置を算出する。また、識別した物体が周辺障害物であるときには、この周辺障害物に対する距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対する周辺障害物の方角及び距離を算出する。
【００１０】
この場合、請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、電磁波を外部に投射してから外部の物体で反射された電磁波を検知するまでの時間に基づく距離情報と、検知した電磁波の反射強度とから物体の反射率を算出し、この反射率を指標として投射した電磁波を反射した物体が反射標識であるか周辺障害物であるかを識別する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図２〜図７は本発明による第１の実施の形態に係わり、図２は自己位置検出ルーチンのフローチャート、図３は主制御ルーチンのフローチャート、図４は芝刈作業車及び光反射標識を示す説明図、図５は制御系のブロック図、図６は距離及び光反射強度計測の説明図、図７は作業領域における自己位置検出の説明図である。
【００１２】
図４において、符号１は無人で自律走行が可能な自律走行作業車を示し、本実施の形態においてはゴルフ場等の草・芝刈り作業を行う芝刈作業車であり、電磁波の一例として光を用い、光走査により自己位置を検出する。この芝刈作業車１は、エンジン駆動で走行し、前後輪の操舵角を独立して制御可能となっており、車輌本体下部に、草・芝刈作業を行うためのモーア等の刈刃機構部２を備えるとともに、走行履歴に基づいて現在位置を測定するための推測航法用センサや、草・芝刈作業領域の刈跡境界に沿った倣い走行を行うための倣い走行用センサを備えている。
【００１３】
上記推測航法用センサとしては、地磁気センサ３及び車輪エンコーダ４が採用され、また、上記倣い走行用センサとしては、芝刈作業における既刈部と未刈部との刈跡境界を検出する刈跡境界検出センサ５が採用されている。尚、刈跡境界検出センサ５は、例えば、草・芝丈に応じて上下するそり状の板と、このそり状の板を支持する部材の回動角を検出するロータリエンコーダ等を組合わせて構成される。
【００１４】
さらに、上記芝刈作業車１には、草・芝刈作業領域の周辺に立設された複数の光反射標識２０を認識して自己位置を検出するため、走査手段としてレーザレーダの走査部６が車体前部に設置されており、走行の障害となる周辺障害物が存在する場合には、この周辺障害物も上記光反射標識２０と同時に認識可能なようになっている。上記光反射標識２０は、光が常に入射方向に反射される性質を持った再帰性反射標識であり、例えば、コーナキューブ型光反射シート等の再帰性反射板を所定の長さに渡って貼りつけて構成される。
【００１５】
上記レーザレーダ走査部６には、図５に示すように、一定周期のパルスレーザ光を出射する投光器７、この投光器７から出射されたレーザ光をビーム状に収束させる収束レンズ８、この収束レンズ８からの光を透過する一方、外部からの入射光を反射する半透過ミラー（ハーフミラー）９、外部に投光する光を走査するための走査ミラー１０、この走査ミラー１０を回転させる高速の走査モータ１１、ハーフミラー９で反射された外部からの入射光を収束させる収束レンズ１２、この収束レンズ１２からの光を受光する受光器１３等が備えられ、走査モータ１１には、車体に対する走査ミラー１０の角度を検出するための回転角センサ１４が取り付けられている。
【００１６】
以上の各センサ３，４，５，１４、投光器７、走査モータ１１、受光器１３は、制御装置３０に接続され、この制御装置３０により、芝刈作業車１の自己位置が検出され、自律走行が制御される。
【００１７】
上記制御装置３０は、複数のマイクロコンピュータ等から構成され、上記投光器７及び上記走査モータ１１を作動させるとともに上記受光器１３からの信号が入力される距離／光反射強度計測部３１、上記回転角センサ１４からの信号及び上記距離／光反射強度計測部３１からの情報が入力される物体認識／位置検出部３２、上記地磁気センサ３及び車輪エンコーダ４からの信号が入力される推測航法位置検出部３３、上記刈跡境界検出センサ５からの信号が入力される刈跡境界検出部３４等が備えられ、さらに、各検出部３２，３３，３４からの信号に基づいて走行制御を行なうための走行制御部３５、作業領域の地形データや光反射標識の位置データ等の固定データを記憶するメモリ、上記物体認識／位置検出部３２にて検出した物体の位置情報を書き込むメモリ、その他、処理途中のワークデータを記憶するメモリ等からなる作業データ蓄積部３６、上記走行制御部３５からの指示によって車輌制御を行う車輌制御部３７、この車輌制御部３７からの出力に基づいて芝刈作業車１の各機構部を駆動するための駆動制御部３８、操舵制御部３９、刈刃制御部４０が備えられている。
【００１８】
距離／電磁波反射強度計測手段として上記距離／光反射強度計測部３１では、レーザレーダ走査部６の投光器７を作動させるともに走査モータ１１を高速で作動させて光走査を行い、光反射標識２０や周辺障害物までの距離を計測するとともに光反射強度を計測する。
【００１９】
すなわち、図６に示すように、例えば投光器７をレーザダイオードから構成するとともに受光器１３をフォトダイオードから構成し、投光器７より一定時間間隔でパルス光を出射させ、外部の光反射標識２０あるいは周辺障害物で反射されるパルス光を、受光器１３で受光する。そして、投光器７及び受光器１３の各電流Ｉに基づいて投光から受光までの時間ｔｄを測定することにより、自車輌と光反射標識２０あるいは周辺障害物との距離を算出し（例えば、距離は時間ｔｄに所定の定数を乗算して得られる）、また、受光したパルス光の強度を計測して物体の反射強度を得る。
【００２０】
上記物体認識／位置検出部３２は、図１に示すように、上記距離／光反射強度計測部３１からの距離情報及び光反射強度に基づいて投光した光を反射した物体が光反射標識２０あるいは周辺障害物かを識別する識別手段３２ａ、上記光反射標識２０を識別したときには、該光反射標識２０に対する距離情報と光走査位置とから自車輌に対する方角及び距離を算出し、少なくとも２個の上記光反射標識２０に係わる方角及び距離の情報と予め記憶してある上記光反射標識２０の位置情報とに基づいて自車輌位置を算出する自車輌位置算出手段３２ｂ、及び、上記周辺障害物を識別したときには、この周辺障害物に対する距離情報と光走査位置とから自車輌に対する周辺障害物の方角及び距離を算出する周辺障害物情報算出手段３２ｃとしての機能を有し、上記距離／光反射強度計測部３１からの距離情報及び光反射強度情報を、上記回転角センサ１４からの信号に基づく走査位置毎に上記作業データ蓄積部３６に記憶させ、記憶したデータから物体の位置情報を抽出して光反射標識２０や図示しない周辺障害物等を認識し、自車輌位置を算出する。
【００２１】
上記推測航法位置検出部３３では、車輪エンコーダ４によって検出される車速を積分して走行距離を求め、この走行距離を上記地磁気センサ３により検出した走行方向の変化に対応させて累積することにより、基準地点からの走行履歴を算出して自車輌位置を測定する。
【００２２】
一方、上記刈跡境界検出部３４は、上記刈跡境界検出センサ５からの草・芝丈に応じた信号を処理して草・芝の境界位置を検出する。上記刈跡境界検出センサ５が、前述したように、草・芝丈に応じて上下するそり状の板と、このそり状の板を支持する部材の回動角を検出するロータリエンコーダ等から構成される場合、草・芝丈に応じたそり状の板の上下の変位が回動角に変換されてロータリエンコーダからの検出信号が入力されると、上記刈跡境界検出部３４では、この検出信号から草・芝刈作業済みの領域と未作業領域とを識別して刈跡境界を検出し、その位置データを上記走行制御部３５に出力する。
【００２３】
上記走行制御部３５では、上記物体認識／位置検出部３２、上記推測航法位置検出部３３、上記刈跡境界検出部３４からの情報に基づいて、作業データ蓄積部３６のマップ（作業内容及び草・芝刈り作業を行う作業領域の地形データ等の走行用地図）を参照して自己の現在位置と目標位置との誤差量を算出し、この誤差量分を補正すべく走行経路指示や車輌制御指示を決定し、上記車輌制御部３７に出力する。
【００２４】
上記車輌制御部３７では、上記走行制御部３５からの指示を具体的な制御指示量に変換し、この制御指示量を上記駆動制御部３８、操舵制御部３９、刈刃制御部４０に出力する。これにより、上記駆動制御部３８で油圧モータ１５を駆動して芝刈作業車１の各機構部を駆動するための油圧を発生させ、上記操舵制御部３９で、それぞれ、前輪操舵用油圧制御弁１６、後輪操舵用油圧制御弁１７を介して、図示しない前輪操舵機構、後輪操舵機構をそれぞれサーボ制御し、また、上記刈刃制御部４０で、刈刃制御用油圧制御弁１８を介して刈刃機構部２をサーボ制御する。
【００２５】
尚、上記刈跡境界検出センサを用いた刈跡境界検出、前輪操舵機構及び後輪操舵機構に対するサーボ制御等については、本出願人による特開平７−１４７８０４号公報に詳述されている。
【００２６】
以下、図７に示すような作業領域５０に対し、無人で草・芝刈作業を行なう場合について説明する。この場合、芝刈作業車１は、作業開始に当たって、予め任意の準備位置から草・芝刈作業の開始点５１に有人運転により移動させられているものとし、作業領域５０における草・芝刈作業が図２及び図３のフローチャートに示すプログラムに従って自律的に行われる。そして、作業終了後、作業終了点５３から待機位置に再び有人運転により移動させられる。
【００２７】
尚、上記作業領域５０周辺には、２つの光反射標識ＰＡ，ＰＢが同じ側に設置されており、これらの光反射標識ＰＡ，ＰＢは、前述した光反射標識２０と同様のもので、以下、単に標識ＰＡ，ＰＢと称する。
【００２８】
まず、図３に示す主制御ルーチンでは、ステップＳ１０１で、後述する図２の自己位置検出ルーチンを実行し、標識ＰＡ，ＰＢを認識して自己位置を計測し、草・芝刈作業の開始点５１に芝刈作業車１が到達していることを確認すると、ステップＳ１０２で、刈刃制御用油圧制御弁１８を開弁して刈刃機構部２に油圧を供給し、刈刃を作動させて草・芝刈り作業を開始する。
【００２９】
次に、ステップＳ１０３へ進み、芝刈作業が１回目であるか否かを調べ、作業一回目の第１の行程（第１列）であればステップＳ１０４に進み、また２回目以後の第２列以後であればステップＳ１０９へ分岐する。
【００３０】
ここで作業一回目であり、ステップＳ１０３からステップＳ１０４へ進むと、再び自己位置検出ルーチンを実行して標識認識により自車輌の位置を計測し、推測航法による自車輌の位置及び進行方向を設定した後、続くステップＳ１０５で作業データ蓄積部３６を参照し、作業領域における１回目（第１列）の終端点位置を目標位置として現在位置との誤差量を求める。
【００３１】
次にステップＳ１０６へ進むと、上記ステップＳ１０５にて求められた誤差量に応じて前後輪の各目標操舵量を決定し、続くステップＳ１０７で、前輪操舵用油圧制御弁１６、後輪操舵用油圧制御弁１７を介して前輪操舵機構、後輪操舵機構をそれぞれ駆動し、目標舵角を得るよう制御する。尚、上記ステップＳ１０４における自己位置検出ルーチンで周辺障害物が検出された場合には、この障害物を回避するための舵角制御を行う。
【００３２】
その後、ステップＳ１０８で、芝刈作業車１が１回目（第１列）の終端点位置に達したか否かを調べ、終端点位置に達していないときには前述のステップＳ１０４へ戻って草・芝刈作業を続行し、終端点に達したとき、ステップＳ１１６へ進んで、全作業を終了したか否かを調べる。この場合、作業１回目であるため、前述のステップＳ１０３へ戻って、再び作業業１回目か否かを調べ、作業２回目以降になると、ステップＳ１０９へ分岐して刈跡境界に沿った作業経路５２の倣い走行を行なう。
【００３３】
すなわち、ステップＳ１０９で刈刃の幅分だけ車体を横シフトさせて次作業位置へ移動すると、ステップＳ１１０で刈跡境界検出センサ５によって前回作業による刈跡境界を検出し、ステップＳ１１１で、この刈跡境界と車輌位置とを比較して設定された芝刈りオーバラップ量を実現するための誤差量を求める。
【００３４】
続くステップＳ１１２では、上記ステップＳ１１１で求めた誤差量に応じて前後輪の各目標操舵量を決定し、ステップＳ１１３において、前輪操舵用油圧制御弁１６、後輪操舵用油圧制御弁１７を介して前輪操舵機構、後輪操舵機構をそれぞれ駆動し、目標舵角を得るよう制御する。
【００３５】
その後、ステップＳ１１４で、後述する自己位置検出ルーチンを実行して標識認識により自車輌の位置を計測し、推測航法による自車輌の位置及び進行方向を設定し、ステップＳ１１５で、芝刈作業車１が２回目以後（第２列以後）の終端点位置に達したか否かを調べ、終端点位置に達していないときには、前述のステップＳ１１０へ戻って刈跡境界に沿った倣い走行を続け、２回目以後（第２列以後）の終端点位置に達すると、ステップＳ１１５からステップＳ１１６へ進み、作業領域５０の草・芝刈作業が終了したか否かを判断する。
【００３６】
そして、作業領域５０の草・芝刈作業が終了していなければステップＳ１１６からステップＳ１０３に戻って作業を継続し、作業領域５０の草・芝刈作業が終了したとき、この主制御ルーチンによる草・芝刈作業を終了して車輌を停止させる。
【００３７】
次に、図２の標識認識による自己位置検出ルーチンについて説明する。
【００３８】
この自己位置検出ルーチンでは、まず、ステップＳ２０１で、レーザレーダ走査部６の投光器７から一定周期のパルス光を出射するとともに、走査モータ１１を作動させ、この走査モータ１１に取り付けられている回転角センサ１４からの角度信号を入力し、ステップＳ２０２で、この角度信号から平面上の走査点座標（Ｈ）を算出する。
【００３９】
次いで、ステップＳ２０３へ進み、外部の物体で反射されたパルス光を受光器１３で受光して得られる距離情報と光反射強度とを入力すると、ステップＳ２０４で、計測された距離情報と光反射強度とから物体の反射率を、標識ＰＡ，ＰＢと障害物とを識別する際の指標として算出し、ステップＳ２０５で、走査点座標（Ｈ）に対応するメモリに、距離情報、光反射強度、及び、反射率の情報を書込む。
【００４０】
その後、ステップＳ２０６へ進み、回転角センサ１４からの角度信号が１周して走査モータ１１による１回転の走査（１面の走査）が完了した否かを調べ、１回転の走査が完了していないときには、上記ステップＳ２０１へ戻って走査を続け、１回転の走査が完了すると、ステップＳ２０７へ進む。
【００４１】
ステップＳ２０７では、メモリに記憶されたデータから反射率が設定値以上の点を抽出し、ステップＳ２０８で、走査点座標上の小領域毎に、反射率が設定値以上の抽出点数を度数とするヒストグラム処理を行い、度数が設定値以上の小領域を抽出して２箇所の標識ＰＡ，ＰＢを識別・認識する。そして、ステップＳ２０９へ進んで、各標識ＰＡ，ＰＢに対応する各小領域の中心を求めて自車輌に対する方角とし、また、各小領域の平均距離を算出し、各標識ＰＡ，ＰＢと自車輌との距離を算出する。
【００４２】
すなわち、走査点座標上で反射率の高い点が設定個数以上かたまっている場合、それを標識ＰＡ，ＰＢによる情報と判断し、それらの点の中心を求めて自車輌に対する標識の方角とし、また、かたまった点に書かれた距離情報の平均値を求め、自車輌と標識との距離とするのである。
【００４３】
次に、ステップＳ２１０へ進み、メモリに予め記憶してある各標識ＰＡ，ＰＢの位置と、上記ステップＳ２０９で算出した方角及び距離とから現在の自車輌位置（Ｘ，Ｙ）を算出する。この場合、２個の標識ＰＡ，ＰＢからの距離で決定される地点は、図６に示すように、平面上では２箇所存在するが、標識ＰＡ，ＰＢは作業領域５０の一方の側に片寄るように配置されていることから、２個の標識ＰＡ，ＰＢに対応する走査線上の２個の中心点の概略の角度関係から作業領域内では常に１箇所の点として求めることができる。
【００４４】
そして、自車輌の位置（Ｘ，Ｙ）を算出した後、ステップＳ２１１へ進み、距離情報、光反射強度、及び、反射率の情報を走査点座標（Ｈ）に対応して書込んだメモリ中から、反射率が設定値以下、且つ、距離が設定値以下の点を抽出し、ステップＳ２１２で、距離情報と走査点座標とで形成される小領域毎に、抽出点のヒストグラム処理を行う。そして、度数が設定値以上の小領域を抽出して周辺障害物と判断し、自車輌に対する方角及び距離を算出してメモリに書込み、ルーチンを抜ける。
【００４５】
これにより、リアルタイムで自車輌の位置と方角を検出することができ、且つ、各光反射標識間の角度誤差に影響されずに精度良く自己位置を計測することができる。この場合、最低２個の光反射標識を用いれば良く、しかも、光反射標識と障害物とを同時に検出することができるため、トータルコストを低減することができる。
【００４６】
図８〜図１０は本発明の第２の実施の形態に係わり、図８は制御系のブロック図、図９は自己位置検出ルーチンのフローチャート、図１０は上下角度及び水平角度に対する光走査軌跡を示す説明図である。
【００４７】
本実施の形態は、前述の第１の実施の形態に対し、レーザレーダの走査機能を若干変更したものであり、走査ミラー１０の１軸回転による第１の実施の形態の平面走査を、走査ミラー１０の２軸回転による立体走査として走査領域を拡大するものである。
【００４８】
このため、図８に示すように、本実施の形態のレーザレーダ走査部６Ａにおいては、投光器７、受光器１３、収束レンズ８，１２、ハーフミラー９、走査ミラー１０は前述の第１の実施の形態と同様であるが、走査ミラー１０を回転させる第１の走査モータ１１ａがサブフレーム１９ａに取り付けられ、このサブフレーム１９ａが信号の継手であるスリップリング１９ｂを介して第２の走査モータ１１ｂに連結されている。
【００４９】
上記第１の走査モータ１１ａには、サブフレーム１９ａに対する走査ミラー１０の回転角度を検出する第１の回転角センサ１４ａが取り付けられ、上記第２の走査モータ１１ｂには、車輌に対する光走査面角度を検出する第２の回転角センサ１４ｂが取り付けられている。
【００５０】
また、上記レーザレーダ走査部６Ａの機能に対応して、本実施の形態の制御装置３０Ａには、前述の第１の実施の形態の距離／光反射強度計測部３１、物体認識／位置検出部３２を若干変更した距離／光反射強度計測部３１Ａ、物体認識／位置検出部３２Ａが備えられ、距離／光反射強度計測部３１Ａによって投光器７及び第１、第２の走査モータ１１ａ，１１ｂが作動させられるとともに受光器１３からの信号が処理され、また、物体認識／位置検出部３２Ａにより、回転角センサ１４ａ，１４ｂからの信号及び距離／光反射強度計測部３１Ａからの情報が処理されるようになっている。他の機能は、第１の実施の形態と同様である。
【００５１】
そして、第２の走査モータ１４ｂを低速で回転させて光走査の上下角を変化させながら、第１の走査モータ１４ａを高速で回転させて光走査の水平角を変化させることにより、例えば、図１０に示すように、上下角＋３０〜−３０ｄｅｇ、水平角０〜３６０ｄｅｇの範囲の走査が可能となっている。
【００５２】
本実施の形態では、前述の第１の実施の形態の主制御ルーチン（図３参照）に対し、図９の自己位置検出ルーチンが実行されて光反射標識あるいは障害物が認識される。
【００５３】
図９の自己位置検出ルーチンでは、ステップＳ３０１で、レーザレーダ走査部６Ａの投光器７から一定周期のパルス光を出射するとともに、第１、第２の走査モータ１１ａ，１１ｂを作動させ、各走査モータ１１ａ，１１ｂに取り付けられている第１、第２の回転角センサ１４ａ，１４ｂからの角度信号θＡ，θＢを入力し、ステップＳ３０２で、これらの角度信号θＡ，θＢから、水平方向の座標Ｈと上下方向の座標Ｖとからなる走査点座標（Ｈ，Ｖ）を算出する。
【００５４】
次いで、ステップＳ３０３へ進み、外部の物体で反射されたパルス光を受光器１３で受光して得られる距離情報と光反射強度とを入力し、ステップＳ３０４で、計測された距離情報と光反射強度とから物体の反射率を算出すると、ステップＳ３０５で、走査点座標（Ｈ，Ｖ）に対応するメモリに、距離情報、光反射強度、及び、反射率の情報を書込む。
【００５５】
その後、ステップＳ３０６へ進み、第２の回転角センサ１４ｂからの角度信号θＢが１周して第２の走査モータ１１ｂによる１回転の走査（１面の走査）が完了した否かを調べ、１回転の走査が完了していないときには、上記ステップＳ３０１へ戻って走査を続け、１回転の走査が完了すると、ステップＳ３０７へ進む。
【００５６】
そして、前述の第１の実施の形態におけるステップＳ２０７〜Ｓ２１２と同様のステップＳ３０７〜Ｓ３１２で、メモリに記憶されたデータから反射率が設定値以上の点を抽出してヒストグラム処理を行って標識ＰＡ，ＰＢを認識し、現在の自車輌位置（Ｘ，Ｙ）を算出した後、上記メモリ中から、反射率が設定値以下、且つ、距離が設定値以下の点を抽出してヒストグラム処理を行い、障害物を判断する。
【００５７】
本実施の形態は、前述の第１の実施の形態と同様の効果を有するばかりでなく、水平全周囲方向及び上下方向を光走査するため、地面の凹凸等により車輌が傾いた場合であっても、光反射標識を見失うことなく自己位置を正確に計測することができるという利点を有する。
【００５８】
尚、各実施の形態では、自車輌位置および周辺障害物情報を得るため、電磁波の一例として光を用いた場合について説明したが、電磁波として電波を用いても良いことは勿論である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電磁波を外部に投射してから外部の物体で反射された電磁波を検知するまでの時間に基づく距離情報と、検知した電磁波の反射強度とに基づいて、投射した電磁波を反射した物体が反射標識あるいは周辺障害物であると識別し、識別した物体が反射標識であるときには、反射標識に対する距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対する方角及び距離を算出し、少なくとも２個の上記反射標識に係わる方角及び距離の情報と予め記憶してある上記反射標識の位置情報とに基づいて自車輌位置を算出する一方、識別した物体が周辺障害物であるときには、この周辺障害物に対する距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対する周辺障害物の方角及び距離を算出するため、作業領域周辺に設置する反射標識の数を最小限に抑えつつ正確に自己位置を検出できるとともに、反射標識と障害物とを同時に検出することができ、障害物を検出するための別の装置を備える必要がなく、トータルコストを低減することができる。
【００６０】
また、投射した電磁波を反射した物体が反射標識であるか周辺障害物であるかを識別する際、電磁波を外部に投射してから外部の物体で反射された電磁波を検知するまでの時間に基づく距離情報と、検知した電磁波の反射強度とから物体の反射率を算出し、この反射率を指標として用いるため、反射標識の誤認識を防止して正確に自己位置を検出することができる等優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態に係わり、自己位置検出ルーチンのフローチャート
【図３】同上、主制御ルーチンのフローチャート
【図４】同上、芝刈作業車及び光反射標識を示す説明図
【図５】同上、制御系のブロック図
【図６】同上、距離及び光反射強度計測の説明図
【図７】同上、作業領域における自己位置検出の説明図
【図８】本発明の第２の実施の形態に係わり、制御系のブロック図
【図９】同上、自己位置検出ルーチンのフローチャート
【図１０】同上、上下角度及び水平角度に対する光走査軌跡を示す説明図
【符号の説明】
１ … 芝刈作業車（自律走行作業車）
６，６Ａ … レーザレーダ走査部（走査手段）
２０，ＰＡ，ＰＢ … 光反射標識
３０，３０Ａ … 制御装置
３１，３１Ａ … 距離／光反射強度計測部（距離／電磁波反射強度計測
手段）
３２，３２Ａ …物体認識／位置検出部
３２ａ …識別手段
３２ｂ …自転輌位置算出手段
３２ｃ …周辺障害物情報算出手段

Claims (2)

1. 作業領域周辺に設置した複数の反射標識を電磁波走査によって検出し、自己位置を測定する自律走行作業車の自己位置検出装置において、
   走査手段を作動させて電磁波を外部に投射してから外部の物体で反射された電磁波を検知するまでの時間に基づく距離情報を得ると共に、検知した電磁波の反射強度を計測する距離／電磁波反射強度計測手段と、
   上記距離情報および電磁波反射強度に基づいて投射した電磁波を反射した物体が上記反射標識あるいは周辺障害物かを識別する識別手段と、
   上記反射標識を識別したときには、上記反射標識に対する距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対する方角及び距離を算出し、少なくとも２個の上記反射標識に係わる方角及び距離の情報と予め記憶してある上記反射標識の位置情報とに基づいて自車輌位置を算出する自車輌位置算出手段と、
   上記周辺障害物を識別したときには、この周辺障害物に対する距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対する周辺障害物の方角及び距離を算出する周辺障害物情報算出手段とを備えたことを特徴とする自律走行作業車の自己位置検出装置。
2. 上記識別手段は、投射した電磁波を反射した物体が上記反射標識あるいは周辺障害物であると識別する際、上記距離情報と上記電磁波反射強度とから物体の反射率を算出し、この反射率を識別の指標として用いることを特徴とする請求項１記載の自律走行作業車の自己位置検出装置。

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