JPH03276308A - 自走車の操向制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自走車の操向制御装置に関し、特に、工場内
の無人移動搬送装置、農業および土木機械等の自走車の
操向制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、上記自走車のような移動体の現在位置を検知する
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、移動体とは離れ
た少なくとも３カ所に固定され、入射方向に光を反射す
る光反射手段と、該光反射手段の反射光を受光する受光
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）。

この装置は、移動体から見た前記３つの光反射手段相互
間の開き角を前記受光手段の受光出力に基づいて検出し
、検出された開き角とあらかじめ設定されている各光反
射手段の位置情報とに基づいて移動体の位置を演算する
ように構成されている。

上記システムにおいては、自走車の傾斜や揺れに起因し
て光ビームを光反射手段に照射できなかったり、受光手
段で、前記光反射手段以外の反射物体の反射光を受光し
てしまう場合があった。予定の光反射手段の反射光を受
光できないと、自走車の位置を算出できなくなり、その
−結果、予定されたコースに沿って自走車を走行させら
れなくなる場合がある。

これに対し、本出願人は、今回および前回の走査によっ
て検出された光反射手段の方位角に基づき、次回の走査
で同じ光反射手段が検出されるべき方位角を予測し、こ
の予震１方位からの入射光を予定の反射手段からの正常
な反射光であると判断するように構成した制御装置を提
案した（特願昭６３−２６２１９２号）。該制御装置で
は、前記予測方位に光反射手段が検出されないことが繰
返された場合には自走車を停止させるようにしている。

また、本出願人は、前記予測方位に光反射手段が検出さ
れない場合、応急的な処置として、少なくとも光反射手
段は該予測方位の近辺で検出されたはずであるという判
断のもとに、該予測方位データを実際の方位角の代りに
使用して自走車の位置検出を行うようにした制御装置も
提案した（特願平２−１２４２４号）。

（発明が解決しようとする課題） 上記の制御装置では、光反射手段の見失いが−時的な場
合には、自走車を停止させるような事態には至らないし
、予測方位を実際の光反射手段が存在する方位とみなし
、この予測方位データを使用して自走車の位置検出を行
うようにしても自走車位置の検出誤差は小さいので問題
になるようなことはない。

ところが、走行面の状態によっては光反射手段の見失い
が長時間にわたる場合がある。この場合には、光反射手
段を、その検出タイミング毎に見失うことになり、頻繁
に自走車を停止させなくてはならなくなって作業能率が
低下するし、予測方位を使用しての自走車位置の検出に
おいては検出誤差が大きくなるという問題点がある。

第１３図は光反射手段の見失いが長時間続くと考えられ
る場合の一例を示す図である。同図において、走行面８
６に、予定の走行コースに沿って長溝８７があると、自
走車１は該長溝８７から脱出し得ない。そのため光ビー
ム走査手段８８で発生した光ビーム２Ｅを光反射手段６
に照射できない状態が長時間継続し、該光ビームの反射
光を受光することもできない。つまり、長時間にわたっ
て光反射手段を見失う結果となる。

これに対して、自走車の傾斜にかかわらず光ビーム走査
手段を水平に維持することによって光反射手段の見失い
を防止することも考えられる。

ところが、この防止策には別の問題点がある。第１４図
は光ビーム走査手段８８を水平に維持した場合の問題点
の説明図である。同図から理解されるように走行面８６
が傾斜地である場合には、かえって光反射手段６の検出
が困難になるという不具合が生じる。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、長時
間にわたる光反射手段の見失いをなくし、その結果、作
業能率の低下および自走車の位置検出誤差の増大を回避
できるようにした自走車の操向制御装置を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段および作用）前記の問題点
を解決し、目的を達成するために、本発明は、自走車を
中心として、光ビームを円周方向に走査するビーム走査
手段と、該ビーム走査手段による光ビームの走査面を変
更させる手段と、自走車から離れた少なくとも３カ所の
基準点に設置された光反射手段からの前記光ビームの反
射光を受光して自走車から見た前記光反射手段の方位角
を測定し、その結果に基づいて自走車の位置を算出する
手段と、前記受光手段の出力の有無によって予定の基準
点に設置された光反射手段を検出できたか否かを判定す
る基準点見失い判定手段と、基準点見失いが多発したこ
とを判断する手段を具備し、基準点見失いが多発したと
判断された場合に、前記光ビームの走査面を変更させな
がら光ビームを走査し、予定されたすべての光反射手段
が検出された時点で光ビーム走査面の変更を停止し、そ
の面に光ビームの走査面をセットさせるように構成した
点に特徴がある。

上記構成を有する本発明では、基準点見失いが多発した
ことを検出した場合には、その原因が、光ビームの走査
面が光反射手段を検出できる面からずれているためだと
判断する。したがって、光反射手段のすべてを検出でき
る適正な面になるように光ビーム走査面を調節できる。

（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。

第１０図は本発明の制御装置を搭載した自走車および該
自走車の走行領域に配設された光反射器の配置状態を示
す斜視図である。同図において、自走車１は例えば芝刈
り機等の農作業用自走車である。

該自走車ｌにはモータ５によって駆動される回転テーブ
ル４が設けられている。該回転テーブル４には光ビーム
２Ｅを発生する発光器２および該光ビームの反射光２Ｒ
を受ける受光器３が搭載されている。回転テーブル４の
回動に従って光ビーム２Ｅは矢印２９の方向に走査され
る。前記発光器２は光ビーム２Ｅを発生するための発光
ダイオードを備え、受光器３は反射光２Ｒを受けてこれ
を電気的信号に変換するフォトダイオードを備えている
（共に図示しない）。

また、ロータリエンコーダ７は回転テーブル４の駆動軸
と連動するように設けられていて、該口−タリエンコー
ダ７から出力されるパルスを計数することにより、回転
テーブル４の回転角度を検出できる。

該発光器２、受光器３、回転テーブル４およびロータリ
エンコーダ７等からなる光ビーム走査手段は、傾斜角度
を自在に変化させられる傾動台８に載置される。したが
って、光ビームの走査面は、該傾動台８の傾斜角度に応
じて変化する。該傾動台８の詳細な構成は後述する。

作業区域の周囲には複数の基準点が設定され、そこには
、入射した光をその入射方向に反射する反射面を具備す
るコーナキューブプリズム等周知の光反射手段からなる
反射器６ａ〜６ｄが設置される。発光器２から矢印２９
の方向に走査された光ビーム２Ｅはこれらの反射器６ａ
〜６ｄで順番に反射され、反射光２Ｒは受光器３によっ
て順番に受光される。

次に、前記傾動台８の構成を説明する。第２図は傾動台
８の斜視図である。

同図において、軸受８０ａ、８０ｂは前記自走車１の上
面に固結されていて、傾動枠８１の軸８２ａ、８２ｂを
それぞれ支持する。一方、前記傾動枠８１は、該傾動枠
ｓｌ内に配置された傾動板８３の軸８３ａ、８３ｂを支
持する軸受部を有する。前記軸８２ａおよび８３ａには
ステップモータ８４および８５がそれぞれ連結されてい
る。

傾動枠８１および傾動板８３は、前記ステ・ツブモータ
８４および８５に駆動されてそれぞれの軸の周りに回動
する。軸８２ａ、８２ｂと軸８３ａ。

８３ｂとは直交しているので、それぞれの回動方向での
回動量の合成により、傾動板８３の傾斜面すなわち光ビ
ームの走査面が決定される。

上記の構成により、光ビームの円周方向への回動走査に
伴なって、自走車上の受光器３で順番に検出される反射
光に基づいて自走車から見た各反射器６ａ〜６ｄの方位
角（以下、単に方位角という）が算出される。そして、
その結果によって各反射器６ａ〜６ｄが設置された基準
点に対する自走車１の自己位置が検出され操向制御が行
われる。

ところで、自走車１の走行区域内あるいはその近辺に前
記反射器以外の反射物体または発光物体が存在していて
、受光器３でこの反射物体からの光を検出することもあ
り得るし、予定の反射器からの反射光を検出できないこ
ともあり得る。本実施例では、検出された光か予定の反
射器からの光か否かを次のような処理によって識別する
ようにしている。

第８図は基準点識別処理の説明図である。同図において
、作業区域２２の周囲の基準点Ａ〜Ｄには前記反射器６
ａ〜６ｄがそれぞれ配置される。

矢印２９は自走車１から発射される光ビームの走査方向
である。

図示のような配置において、前記受光器３の検出信号に
基づいて各基準点の方位角が算出され、さらに、現時点
までに検出された方位角に基づいて次回の走査で同じ基
準点が検出されるべき方位角が予測される。予測された
各基準点の方位角（予測方位角）はそれぞれ角度θｐａ
〜θｐｄで示す。

各予測方位角θｐａ〜θｐｄから光ビーム走査方向２９
に角度θｈだけ走査が進んだ方位に基準点識別方位ｐ　
ａ　−ｐ　ｄが設けられる。この基準点識別方位ｐａ−
ｐｄのうち、互いに隣接する２つの基準点識別方位間で
検出された光のうち、Ｔ−測方位角に最も近い方向から
の入射光を、予定の基準点に設置された反射器からの光
であると判定する。

例えば、基準点識別方位ｐｄおよび基準点識別方位ｐａ
間において、ノイズ源Ｎ１．Ｎ２からの光および基準点
Ａに設置された反射器６ａからの反射光を検出したとす
る。この場合、これらの光の中から予測方位角θｐａに
最も近い方向からの光を抽出することによって、基準点
Ａからの反射光を他の光源Ｎｌ、Ｎ２からの光と識別し
て検出できる。

また、基準点の識別精度を向上させるために次の処理を
付加することもできる。すなわち、予測方位角の前後に
予定の範囲（前記角度θｈと同等またはそれより小さい
角度）を設け、予測方位角θｐａ〜θｐｄに最も近い方
向からの光であっても該範囲からはずれていた場合には
予定の基準点を見失ったと判定する。

前記２つの基準点識別方位間あるいは識別精度を向上さ
せるために設定した予定の範囲で光が検出されなくて予
定の基準点を見失ったと判定されると、前記予測方位角
を用いて当該処理サイクルにおける自走車１の位置を算
出すると共に、該予測方位角を更に次回の予測方位角と
して記憶する。

次に、第１図に示したブロック図に従って本実施例の制
御装置の機能構成を説明する。同図において、鎖線で囲
まれた部分はマイクロコンピュータで構成できる。

第１図には自走車の操向制御機能、基準点識別機能およ
び該基準点識別機能による識別結果から基準点見失いが
多発したことを検出し、これに対処するための機能を示
す。

第１図において、発光器２から射出された光ビーム２Ｅ
は、前記回転テーブル４の回動方向に走査され、反射器
６（６ａ〜６ｄ）によって反射される。該反射器６ａ〜
６ｄの反射光２Ｒは受光器３で受光される。

カウンタ９では、前記回転テーブル４の回転に伴ってロ
ータリエンコーダ７から出力されるパルスが計数される
。該パルスの計数値は受光器３において光を検出する毎
に方位角検出部１１に転送される。方位角検出部１１で
は、供給されたパルス数に基づいて反射器６ａ〜６ｄの
方位角が算出される。

方位角検出部１１で検出された方位角は方位角記憶部１
２に転送されて記憶され、該方位角記憶部１２にそれま
でに蓄積されたデータは、識別タイミング発生部２３か
ら供給される識別タイミング信号に応答して方位角識別
部２４に転送される。

前記識別タイミング信号は、方位角予測演算部２７で算
出された予測方位角で示される方位を予定角度θｈだけ
通過した方位まで走査が進んだ時点、すなわち、前記基
準点識別方位ｐａ−ｐｄに光ビームの走査が進んだ時点
で出力される。このために、識別タイミング発生部２３
ではロータリエンコーダ７の出力パルスを、方位角予測
演算部２７で算出された予測方位角に角度θｈを加えた
角度に相当する数だけ取込んだ時点で識別タイミング信
号を出力する。

方位角識別部２４は、供給された方位角の中から方位角
予測演算部２７で算出される予測方位角に最も近い方向
で検出された光を予定の基準点に配置された反射器から
の反射光であると判断する。

この判断によって決定された反射器の方位角データは、
次回の走査で検出されるべき反射器の方位角を方位角予
測演算部２７において予測する際に利用される。

すなわち、方位角識別部２４で決定された方位角の、実
験的に得られる予定の関数によって予測方位角は求めら
れる。予測方位角は予定の関数に基づいて求める手法に
限らず、方位角識別部２４で得られた今回および前回の
方位角の差を今回の方位角に加算して求めるようにして
もよい。

方位角識別部２４で検出された方位角は開き角演算部１
０に入力され、自走車１から見た反射器６ａ〜６ｄ相互
間の開き角が演算される。

位置・進行方向演算部１３では、開き角に基づいて自走
車１の現在の位置座標が演算されると共に、方位角に基
づいて自走車１の進行方向が演算される。この演算結果
は位置・進行方向比較部２５に入力される。位置・進行
方向比較部２５では、走行コース設定部１６に設定され
ている走行コースを表すデータと、前記位置・進行方向
演算部１３で得られた自走車１の座標および進行方向と
が比較される。

この比較結果は操舵部１４に人力され、該比較結果に基
づいて自走車の前輪１７に連結された操舵モータ２８が
駆動される。操舵モータ２８による前輪１７の操舵角は
、自走車１の前輪に設けられた舵角センサ１５で検出さ
れ、操舵部１４にフィードバックされる。駆動制御部１
８はエンジン１９の始動・停止、および該エンジン１９
の動力を後輪２１に伝達するクラッチ２０の動作を制御
する。

さらに、基準点の識別制度を向上させる−ためには次の
機能が付加される。すなわち、範囲設定部２６に設定さ
れた角度範囲を示す値を方位角識別部２４に供給し、前
記予測方位角に最も近い方向で検出された光が該予定の
角度範囲で検出されたものか否かを識別する機能が付加
される。

該識別機能による識別の結果、予＃ｊ方位角に最も近い
方向で検出された光か予定の範囲内にある場合は該方位
角を使って開き角を算出し、予定の範囲から外れている
場合は、方位角予測演算部２７で算出された予測方位角
を使って開き角を算出するようにする。

この範囲設定部２６に設定された角度範囲からの光を予
定の基準点からの反射光と判断して該光の方位角を使っ
て開き角を演算するか、入射光の方位角が該範囲設定部
２６に設定された範囲内にあるか否かの判断を経ずに決
定した方位角を使って開き角を演算するかは、該自走車
１による作業形態とか種類に応じて必要とされる制度の
程度に応じて任意に選択すればよい。

なお、本実施例に示した見失い判定手段の構成に限定さ
れず、予測方位角の検出範囲を狭く設定し、その中で受
光信号が検出されたか否かによって基準点の見失いを判
定するような簡易な見失い判定手段（特願昭６３−２６
２１９２号参照）を本発明に適用することもできる。

第１図（その２）において、基準点を検出したか見失っ
たかの識別結果が方位角識別部２４から連続見失い計数
部３０に供給される。該連続見失い計数部３０では、す
べての基準点について、該基準点がそれぞれ連続して検
出されなかった回数が計数される。したがって、該連続
見失い計数部３０には、作業領域に設定されたすべての
基準点に対応するカウンタが設けられる。そのために本
実施例では基準点Ａ−Ｄにそれぞれ対応する４つのカウ
ンタＭ１〜Ｍ４を設けた。該カウンタＭ１〜Ｍ４は方位
角識別部２４から供給される見失い信号によって計数値
がインクリメントされ、予定の基準点が検出されたこと
を示す信号によってその計数値はクリアされる。

また、見失い本数計数部３１では前記連続見失い計数部
３０に設けたカウンタＭ１〜Ｍ４の計数値に基づき、予
定回数以上連続して検出されなかった基準点の本数が計
数される。本実施例では該見失い本数計数部３１に３つ
のカウンタＣ２〜Ｃ４を設け、計数値が予定値以上とな
ったカウンタＭ１〜Ｍ４の数、すなわち、見失い回数を
検出するようにした。カウンタＣ２では連続して予定回
数１２以上検出できなかった基準点の本数をカウンタＭ
１〜Ｍ４の値に基づいて検出し、カウンタＣ３およびカ
ウンタＣ４では連続してそれぞれ予定回数Ｌ３．Ｌ４以
上検出できなかった基準点の本数をカウンタＭ１〜Ｍ４
の値に基づいて検出する。カウンタＣ２〜Ｃ４の値は光
ビームの走査０手段が１回転する毎にクリアされる。該
予定回数Ｌ２〜Ｌ４としては、（Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４）の
関係になる値を設定する。本実施例ではＬ２を“６″、
Ｌ３を“３”、Ｌ４を“１“とじた。

多発判断部３２は、カウンタＣ２，Ｃ３，Ｃ４の値がそ
れぞれ“２“、　“３”、　“４”以上になった場合に
基準点の見失いが多発したと判断する。

すなわち、４本すべての基準点を連続して見失った場合
、３本の基準点を３回以上連続して見失った場合、２本
の基準点を６回以上連続して見失った場合のうち、いず
れかの場合に基準点見失いか多発したと判定する。

基準点見失い多発判断部３２から見失い多発を示す信号
がモータ駆動制御部３３に供給されると、モータ駆動制
御部３３はステップモータ８４および８５に交互に予定
数の駆動用パルス信号を供給する。ステップモータ８４
および８５は該駆動用パルス信号に応答して回動し、前
記傾動枠８１、傾動板８３を傾斜させる。

検出確認部３４では前記カウンタＭ１〜Ｍ４の値に基づ
いて基準点Ａ−Ｄがすべて検出されたか否かを監視し、
すべての基準点を検出できたことが確認されるとモータ
駆動制御部３３に指令を発し、駆動用パルス信号の出力
を停止させる。

上記構成の本実施例において自走車ｌの位置および進行
方向を検出するための基本的原理を説明する。第１１図
および第１２図は、自走車１の作業範囲を指示するため
の座標系における自走車１および反射器６の位置を示す
。

第１１図および第１２図において、反射器６ａ〜６Ｃが
それぞれ配置された基準点Ａ、Ｂ、Ｃ１および自走車１
の位置は、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。

同図かられかるように、自走車１の位置Ｔは、三角形Ａ
ＴＢ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の位置は三角
形ＡＴＢおよび三角形ＢＴＣのそれぞれの外接円Ｑおよ
びＰの２つの交点を算出することによって求められる。

図示のように、外接円ＱおよびＰの一方の交点である基
準点Ｂを原点とし１．外接円ＱおよびＰの他方の交点Ｔ
を以下の手順に従って算出すれば自走車１の位置は確定
できる。

該基本原理に従って自走車１の位置を確定する算出式は
、特願昭６３−１１６６８９号および特願昭６３−１４
９６１９号に詳細が示されているので省略する。

また、自走車１の進行方向は次の式を用いて算出される
。第１２図において、自走車１の進行方向とＸ軸とのな
す角度をθｆとし、該進行方向を基準とした基準点Ａ、
Ｂ、Ｃ，の方位角をθａ。

θｂ、θｆとした場合、 θｆ− ３６０°−ｔａｎ’　（ｙ／　（、ｘｃ−ｘ）１−θｆ
　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・（０となる
。

該自走車１の位置および進行方向は、上述の算出式およ
び上記算出式（１）を用い、前記位置・進行方向演算部
１３において算出される。

次に、上記手順によって算出された自走車１の位置情報
に基づき、自走車１の走行方向を制御する操向制御につ
いて説明する。

第９図は自走車１の走行コースと基準点との位置関係を
示す図であり、第３図は操向制御のフローチャートであ
る。

第９図には、基準点Ｂを原点とし、基準点ＢおよびＣを
通る直線をＸ軸とする座標系で、自走車１の位置および
該自走車１による作業区域２２が示されている。

点Ｒ（Ｘｒｅｔ、Ｙｒｅｔ）は自走車１の戻り位置を示
し、座標（Ｘｓ　ｔ、　Ｙｓ　ｔ）、（Ｘｓｔ。

Ｙｅ）、（Ｘｅ、Ｙｓ　ｔ）、（Ｘｅ、Ｙｅ）で示され
る点で結ばれた領域が作業区域２２である。

ここでは自走車１の位置Ｔは（Ｘｐ、Ｙｐ）で示す。

なお、第９図においては、説明を簡単にするため、作業
区域２２をＸ軸またはｙ軸に平行にした例を示したが、
作業区域２２の周囲に基準点Ａ。

Ｂ、Ｃを配置してあれば、作業区域２２の形状および作
業区域２２の４辺の向きは任意である。

第３図のフローチャートに従って制御手順を説明する。

まず、ステップＳ１では、自走車１を点Ｒから作業開始
位置まで、無線操縦により移動させる。

ステップＳ２では、走行コースのＸ座標ＸｎとしてＸｓ
ｔをセットし、走行コースを決定する。

ステップＳ３では、自走車１の走行を開始させる。

ステップＳ４では、受光器３ｂで基準点または他の光源
からの光を受光したか否かの判断がなされる。光か検出
されるとステップＳ５に進んで後述の受光処理が行われ
、光が検出されない場合はステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、受光した入射光のうちどれが予定さ
れた基準点からの光かを決定するための、基準点識別処
理を行うタイミングに至ったか否かを判断する。該判断
は予測方位角θｐａ〜θｐｄから予定の角度θｈだけ進
んた基準点識別方位ｐａ〜ｐｄのいずれかにまで走査が
進んたか否かによって行われる。

ステップＳ６の判断が肯定となるまでステップ８４〜Ｓ
６は繰返され、該判断が肯定となるとステップＳ７に進
み、後述の基準点識別処理が実行される。基準点識別処
理によって予定の基準点の方位角が決定されるとステッ
プＳ８に進む。

ステップＳ８では、後述する見失い多発判断のための演
算処理が行われる。

ステップＳ９では、前記演算処理に基づいて基準点の見
失いが予定の値を超えて多発しているか否かを判断する
。

ステップＳ９の判断が肯定の場合は、ステップＳＩＯに
進んで自走車１の走行を停止させ、ステップＳｌｌに進
む。

ステップＳｌｌでは、後述する光ビームの走査面調整制
御が行われる。

ステップＳ９の判断が否定の場合は、ステップＳ１０、
ステップＳｌｌをスキップしてステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、自走車１の位ｆｔＴ　（Ｘｐ。

Ｙｐ）および進行方向θｆの演算が行われる。

ステップＳ１３では、走行コースからのずれ量（ΔＸ＝
Ｘｐ−Ｘｎ、Δθｆ）が演算され、ステップＳ１４では
、算出されたずれ量に応じ、前記操舵部１４において操
舵角制御が行われる。

ステップＳ１５では、自走車１がｙ軸方向において、原
点から遠ざかる方向（行き方向）に走行しているか、原
点に近づく方向（戻り方向）に走行しているかが判断さ
れる。

行き方向であれば、ステップ５１６において、−行程が
終了したか（Ｙｐ＞Ｙｅ）否かが判断され、戻り方向で
あれば、ステップＳ１７において、−行程が終了（Ｙｐ
＜Ｙｓ　ｔ）したか否かが判断される。ステップ３１６
またはＳ１７において、−行程が終了していないと判断
されればステップＳ４に戻る。

ステップＳ１６または５１７において、−行程が終了し
たと判断されれば、次はステップ８１８において全行程
が終了した（Ｘｎ、＞Ｘｅ−Ｌ）か否かの判断が行われ
る。

全行程が終了していなければ、ステップＳ１８からステ
ップＳ１９に移って自走車１のＵターン制御が行われる
。Ｕターン制御は、前記位置・進行方向演算部１３で演
算された自走車１の位置情報を操舵部１４にフィードバ
ックするステップＳ１２〜Ｓ１４の処理によって行われ
る直進行程の操向制御とは別の方式で行われる。

すなわち、旋回行程では自走車１の操舵角をあらかじめ
設定された角度に固定して走行させる。

そして、自走車１に対する各基準点Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄの方位角の少なくとも１つが予定の角度に合致するか
、もしくは予定の角度範囲内に入った０５点で旋回を停
止して直進行程の操向制御に戻るようにしている。

ステップＳ２０では、ＸｎにＸｎ＋Ｌがセットされ、次
の一行程の走行コースが設定される。走行コースが設定
されればステップＳ４に戻って、前記処理が繰返される
。

全行程が終了したならば戻り位！Ｒ（Ｘ　ｒ　ｅ　ｔ　
。

Ｙｒ　ｅ　ｔ）へ戻って（ステップ５２１）、走行が停
止される（ステップ５２２）。

次に、前記ステップＳ５およびＳ７の受光処理および基
準点識別処理について説明する。

受光処理のフローチャートを第５図に示す。同図におい
て、ステップＳ５０では、光を検出したことを記憶する
ため、受光フラグに“１゛をセットする。

ステップＳ５１では、検出した光の発生源の方位角を方
位角記憶部１２に記憶する。

基準点識別処理のフローチャートを第４図に示す。該フ
ローチャートでは、予測方位角に最も近い検出方位角を
、前記範囲設定部２６に設定された予定の角度でさらに
絞り込んで基準点を識別する手順の例を示す。

同図において、ステップＳ７０では、識別すべき基準点
を区別するためのポールカウンタの値（以下、単にポー
ルカウンタという）ｎをインクリメントする。該ポール
カウンタは各基準点に対応させである。すなわち、ポー
ルカウンタ“１”は基準点Ａに、ポールカウンタ“２″
は基準点Ｂに、ポールカウンタ“３″は基準点Ｃに、ポ
ールカウンタ“４”は基準点りにそれぞれ刻応している
。

ポールカウンタの初期値が“０゛であれば、ステップＳ
７０の処理によってポールカウンタは“１゛になり、こ
れに対応する基準点はＡということになる。本実施例で
は初期値を“０゛とする。

ステップＳ７１では、受光フラグの判別を行い、受光フ
ラグが“１“ならばステップＳ７２に進み、受光フラグ
が“０”ならばステップＳ７９にジャンブする。

ステップＳ７２では、前記方位角記憶部１２に記憶され
た光の発生源の方位角の中で、予測方位角θｐｎ　（ポ
ールカウンタは“１”になっているので予測方位角θｐ
ａ）に最も近いものを、予定された基準点の方位角であ
ると仮定し、その値を角度θＳとして記憶する。

ステップＳ７３では、受光数が“２”以上か、つまり方
位角記憶部１２に複数の方位角が記憶されているか否か
を判断することによってノイズの有無を判断する。

該ステップＳ７３の判断が肯定ならば、１つ以上のノイ
ズを検出したとしてステップＳ７４に移行し、ノイズ処
理としてノイズを検出したことを記憶する。この記憶デ
ータによって後で作業環境の状況を知る手掛かりが得ら
れ、ノイズ源の除去などの対策を講じることが容易にな
る。

ステップＳ７３の判断が否定ならば、ステップＳ７５に
進んで前記仮に決定された方位角θＳと予測方位角θｐ
ｎ　（予測方位角θｐａ）との差が前記角度θｈより小
さいか否かの判別を行う。数差か角度θｈより大きい場
合は、仮に決定した方位角θＳは予定された基準点の方
位角ではなく、ノイズ源の方位角であったと判断してス
テップ３７８に進み、前記ステップＳ７４と同様のノイ
ズ処理を行う。

該ノイズ処理の後は、ステップＳ７９に進み、基準点見
失い処理として予測方位角θｐｎ　（予測方位角θｐａ
）を予定された基準点の方位角θｎ　（θａ）としてセ
ットする。

ステップＳ８０では、基準点を連続して見失った回数を
計数するカウンタＭｎをインクリメントする。つまり、
ここではポールカウンタｎが“１“なので基準点Ａの連
続見失い回数を計数する前記カウンタＭ１の計数値をイ
ンクリメントする。

一方、前記差（θＳ−θｐｎ）が角度θｈより小さい場
合は、仮定した方位角θＳは予定された基準点の方位角
を示すものとして決定し、ステップＳ７６に進む。

ステップＳ７６では、前回の処理で決定された方位角θ
ｎと今回の処理で決定された方位角θＳとに基づいて次
回の処理時に同一の基準点か検出されるべき予測方位角
を、算出式（θＳ＋（θＳ−θｎ））を用いて算出する
。

ステップＳ７７では、方位角θｎを角度θＳで更新する
。

ステップ５８１では、前記カウンタＭｎつまりＭｌの計
数値をクリアする。

ステップ５１１Ｉ２では、次の、基準点識別方位ｐｎ＋
１（すなわち、基準点識別方位ｐｂ）として前回の走査
時に基準点Ｂを検出した時に算出した予測方位角θｐｎ
＋１に予定角度θｈを加算した角度をセットする。

ステップＳ８３では、受光フラグをクリアする。

ステップＳ８４では、方位角記憶部１２の記憶データを
消去する。

ステップＳ８５では、ポールカウンタが“４”か否かを
判別する。誤値“４２は設置されている基準点の数であ
り、基準点の設置数に応じて誤値を設定しておく。

設置されている基準点の数とポールカウンタとが一致し
た場合は、ステップＳ８５でポールカウンタに“０゛を
セットしてメインルーチン（第３図の処理）に戻る。

ポールカウンタが“１”の時、次回の処理では、ステッ
プＳ７０によってポールカウンタはインクリメントされ
て“２”になり、基準点Ｂの識別処理が行われる。

以下、同様にして基準点Ｃおよび基準点りの識別処理も
行われる。

次に、見失い多発判断について説明する。第６図は見失
い多発判断処理のフローチャートである。

ステップＳ９１では、基準点を予定の回数以上連続して
見失った基準点の数を計数する前記カウンタＣ２〜Ｃ４
をクリアし、カウンタｎをクリアする。

なお、このカウンタｎは前述のポールカウンタｎ（第４
図）に対応する別のカウンタであり、ポールカウンタｎ
自体の内容は変更されない。

ステップＳ９２では、カウンタｎをインクリメントする
。

ステップＳ９３では、連続見失い計数部３０のカウンタ
Ｍｎ（つまりＭｌ）の計数値が予定回数Ｌ４（つまり“
１”以上）か否かを判断し、該判断が肯定ならばステッ
プＳ９４に移行してカウンタＣ４をインクリメントする
。

ステップＳ９５ではカウンタＭｎ　（つまりＭｌ）の計
数値が予定回数Ｌ３（つまり“３”以上）か否かを判断
し、該判断が肯定ならばステップＳ９６に移行してカウ
ンタＣ３をインクリメントする。

ステップＳ９７ではカウンタＭｎ（つまりＭｌ）の計数
値が予定回数Ｌ２（つまり“６”以上）か否かを判断し
、該判断が肯定ならばステップ５９８に移行してカウン
タＣ２をインクリメントする。

ステップＳ９９ではポールカウンタｎが“４′か否かを
判断することによって、カウンタＭ１からＭ４までのす
べての計数値をチエツクしたか否かを判断する。

ステップＳ９９の判断によって、カウンタＭ１からＭ４
までのすべての計数値をチエツクしたと判断されると、
ステップ５１００に進む。

ステップ５１００では、カウンタＣ２の計数値が“２”
以上か、すなわち、６回以上連続して検出できなかった
基準点が２本以上あったか否かを判断する。該判断が否
定ならばステップ５１０１に進み、カウンタＣ３の計数
値が“３”以上か、すなわち、３回以上連続して検出で
きなかった基準点が３本以上あったか否かを判断する。

さらに、該判断が否定ならばステップ５１０２に進み、
カウンタＣ４の計数値が“４”以上か、すなわち、１回
以上連続して検出できなかった基準点が４本以上あった
か否かを判断する。つまり、ステップ５１０２ではすべ
ての基準点を連続して検出できなかったか否かを判断す
る。

前記ステップ８１００〜＄１０２がすべて否定ならば、
見失いは多発していないと判断して見失い多発フラグを
クリアする（ステップＳ　１０３）。

一方、ステップ５１００〜５１０２のいずれかにおいて
判断結果が肯定ならば基準点見失いか多発していると判
断して見失い多発フラグを立てる（ステップＳ　１０４
）。

次に、走査面調整制御について説明する。第７図は走査
面調整制御のフローチャートである。

同図において、ステップ５１１０では、ステップモータ
８４，８５の目標シャフト角ＭＴＩおよびＭＴ２を最小
値にして初期設定を行う。

ステップ５１１１では、ステップモータ８４゜８５のい
ずれを駆動させるかの判断基準とするためのモータ選択
フラグをクリアし、ステップモータ８４．８５の１ステ
ツプの駆動量ΔＳ１およびΔＳ２に微小角度ΔＳを設定
する。

ステップ５１１２では、反射光を検出したか否かを判断
し、光が検出されたならばステップ５１１３で受光処理
を行った後、ステップ５１１４に進み、光が検出されな
かった場合は受光処理はスキップしてステップ５１１４
に進む。

ステップＳ　１１４では、基準点識別のタイミングか否
かが判断され、該判断が肯定ならばステップ５１１５に
進み、否定ならばステップ５１１２へ戻る。

ステップ５１１５では、基準点識別処理が行われる。

ステップ５１１６では、基準点のすへてか検出されたか
否かを判断する。該判断は前記カウンタＭ１〜Ｍ４がす
べて“０″であったか否かによって行うことができる。

ステップ８１１６の判断が否定の場合はステップ５１１
７に進んでモータ選択フラグか“ｌ”か否かを判別し、
該フラグが“１”ならば、ステップ８１１８に進み、前
記目標シャフト角ＭＴＩを１ステツプの駆動量ΔＳ１だ
け加算した値に更新してステップモータ８４を駆動する
。

ステップ５１１９では、ステップモータ８４の目標シャ
フト角が最小値または最大値に達したか、つまりモータ
の可動範囲の限界に達したか否かが判断される。

限界に達していたならばステップ５１２１に進み、限界
に達していなければステップ５１２０に進む。

ステップ５１２１では、走査面を変化させても基準点を
すべて検出できなかったと判断して警報を発生させ、ス
テップ５１２２で自走車１のエンジンを停止させる。

ステップ５１２０では、モータ選択フラグに“０”をセ
ットする。

ステップ５１２０の後はステップ５１１２に戻り、前記
処理が繰返される。

ステップ５１２０でモータ選択フラグか“０“になった
ので、次の処理サイクルではステップ５１１７の判断は
否定となってステップ５１２３に進む。ステップ５１２
３〜５１２６はステップモータ８５を駆動する処理であ
る。

ステップＳ２３では、ステップモータ８５の可動範囲の
限界まで傾動板を８が傾動されたか否かが判断され、該
判断が肯定ならばステップ５１２５においてステップモ
ータ８５の回転方向を反転させるため、前記駆動量ΔＳ
２を負に変化させる。

ステップ５１２６ではモータ選択フラグに“１“をセッ
トする。

ステップ５１２６の後およびステップ５１２４の判断が
否定の場合はステップ５１１２に戻り、前記処理が繰返
される。

ステップ５１１６の判断が肯定の場合、つまりすべての
基準点からの反射光が検出されたならば、走査面が適正
な角度に調整されたと判断してその位置にセットし、ス
テップ５１２７に進み、自走車１の走行を再開する。

このよろに、該走査面調整制御では、ステップモータ８
４および８５を交互に微小角度ΔＳずつ回転させ、基準
点Ａ−Ｄのすべてを検出できる適切な光ビームの走査面
が得られるまで調整が行われる。

以上の説明のように、本実施例では、基準点の見失いが
多発したことを検出した場合には、光ビームの走査面を
、すべての基準点を検出できるような適切な角度に自動
的に修正できるようにした。

（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
ような効果を得ることができる。

（１）複数の基準点を連続して見失うようなことがある
と、光ビームの走査面を自動的に修正して基準点に対し
て光ビームを照射できる確率を高めることができるので
、基準点の見失いが減少する。

（２）凹凸の激しい走行面走行面での作業において自走
車が長時間傾斜して走行するようなことがあっても、基
準点を頻繁に見失うようなことはなくなるので、正確な
基準点の位置情報に基づいて操向制御を行える。

（３〉光ビームの走査面を水平に維持するような従来の
制御方法（第１５図参照）と異なり、傾斜地での作業に
おける基準点見失いにも対処できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の機能を示すブロック図、第
２図は光ビーム走査手段の傾動台を示す斜視図、第３図
は操向制御のフローチャート、第４図は基準点識別処理
のフローチャート、第５図は受光処理のフローチャート
、第６図は見失い多発判断のフローチャート、第７図は
走査面調整のフローチャート、第８図は見失いデータの
基準点識別処理の説明図、第９図は自走車の走行コース
と反射器の配置状態を示す図、第１０図は自走車と反射
器との配置状態を示す斜視図、第１１図は自走車の位置
検出の原理説明図、第１２図は自走車の進行方向検出の
原理説明図、第１３図および１４図は従来装置の走査状
態の説明、図である。 １・・・自走車、２・・・発光器、３・・・受光器、６
゜６ａ〜６ｄ・・・反射器、７・・・ロータリエンコー
ダ、８・・・傾動台、１１・・・方位角検出部、１２・
・・方位角記憶部、１３・・・位置・進行方向演算部、
２３・・・識別タイミング発生部、２４・・・方位角識
別部、２６・・・範囲設定部、２７・・・方位角予測凍
算部、３０・・・連続見失い計数部、３工・・・見失い
本数計数部、３２・・・多発判断部、３３・・・モータ
駆動制御部、３４・・・検出確認部、８４．８５・・・
ステップモータ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）自走車を中心として光ビームを円周方向に走査し
   、前記自走車から離れた少なくとも３か所の基準点に配
   置された光反射手段からの前記光ビームの反射光を受光
   して自走車から見た前記光反射手段の方位角を測定し、
   この結果に基づいて予定の走行コースに沿って自走車を
   走行させるための自走車の操向制御装置において、 前記光ビームの走査面を変更させる手段と、前記自走車
   で受光されるべき予定方位からの反射光の有無に基づい
   て前記光反射手段が検出されたか否かを判断する基準点
   見失い判定手段と、基準点見失いが多発していることを
   判断する見失い多発判定手段と、 基準点見失いが多発していると判断された場合に、前記
   光ビームの走査面の変更手段を動作させる手段と、 予定されたすべての光反射手段が検出された時点で光ビ
   ームの走査面の変更を停止して、その面に走査面をセッ
   トさせる手段とを具備したことを特徴とする自走車の操
   向制御装置。
2. （２）見失いが多発していると判断された場合には自走
   車の走行を停止させ、この走行停止状態で前記走査面の
   変更手段を動作させると共に、走査面がセットされた後
   に前記自走車の走行を再開させるように構成したことを
   特徴とする請求項１記載の自走車の操向制御装置。
3. （３）前記見失い多発判定手段が、 予定本数の光反射手段を連続して検出できなかった回数
   を検出する計数手段と、 該計数手段の計数値に基づき、予定本数の光反射手段を
   予定回数以上連続して検出できなかったと判断された場
   合に、基準点多発信号を出力する手段とを具備したこと
   を特徴とする請求項１または２記載の自走車の操向制御
   装置。
4. （４）前記基準点見失い判定手段が、 前記反射光に基づいて自走車から見た各光反射手段の方
   位角を検出する手段と、 前記方位角検出手段で検出された方位角に基づいて、次
   回の走査で各光反射手段が検出されるべき方位角を算出
   する方位角予測手段と、 入射光が前記予測方位角からの光か否かに基づいて、該
   入射光が予定の光反射手段の反射光か否かを識別する基
   準点識別手段と、 該識別手段によって予定の光反射手段の反射光が検出さ
   れなかった場合に見失い信号を出力する手段とを具備し
   たことを特徴とする請求項１，２または３記載の自走車
   の操向制御装置。
5. （５）前記基準点識別手段が、 前記予測された各光反射手段の方位角から予定角度だけ
   光ビームの走査が進んだ方位毎に設定された基準点識別
   方位において直前の基準点識別方位および現基準点識別
   方位の間に検出した入射光のうち、前記予測方位角に最
   も近い角度からの入射光を予定の基準点に配置された光
   反射手段からの反射光であると仮定し、これを前記識別
   手段の識別対象として扱う手段を具備したことを特徴と
   する請求項４記載の自走車の操向制御装置。
6. （６）前記予測方位角に最も近い角度からの入射光が前
   記予測方位角を基準として設けられた角度範囲からの光
   である場合のみ、該入射光を予定の基準点に配置された
   光反射手段からの反射光であると識別する手段を具備し
   たことを特徴とする請求項５記載の自走車の操向制御装
   置。
7. （７）前記予測方位角を基準として設けられた角度範囲
   内において検出した光の方位角のみを記憶手段を具備し
   、該記憶手段に格納された方位角を前記基準点識別方位
   における識別対象として扱うことを特徴とする請求項６
   記載の自走車の操向制御装置。