JPH04344905A - 移動体の操向制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体の操向制御装置
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
体の操向制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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再帰反射手
段（以下、光反射手段という）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、前記移動体から見た光反射
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】ところで、このように受光手段の出力信号
によって移動体の位置を検出し、その結果に基づいて移
動体の走行方向を制御（操向制御）するような場合、旋
回行程において、移動体を大きい角速度で走行させた場
合には、移動体の向きが短時間に大きく変化することか
ら、位置の演算結果の誤差が大きくなる。

【０００５】したがって、このように移動体の向きが急
変する旋回行程の走行においては、直進行程の走行と異
なり、上述のような移動体の位置検出結果に基づく操舵
制御では予定のコース上で移動体を正確に旋回走行させ
ることはたいへん難しい。

【０００６】これに対して、旋回行程における移動体の
走行速度を直進走行時より大幅に低下させれば、位置演
算に大きな誤差が生じるおそれがなくなる。しかし、そ
れでは移動体が旋回を完了するまでに時間がかかり過ぎ
ることになり、作業能率が低下するという別の問題点が
発生する。

【０００７】このような問題点に対処するため、本発明
者らは、旋回行程では、位置演算結果に基づく操舵角の
フィードバック制御は行わずに操舵角を所定値に固定す
ることによって、ばらつきの少ない安定した旋回軌跡が
描けるようにした操向制御装置を提案している（特開平
１−３１６８０８号公報）。

【０００８】この装置では、移動体としての自走車が直
進行程から旋回行程への変化点に達すると、操舵角を予
定角度に固定して旋回を開始させる。そして、旋回中は
、自走車から見たその自走車の作業領域周辺に設けられ
た基準点の方位角を予定の処理サイクルで演算して検出
する。前記基準点には光反射手段を設け、自走車にはこ
の光反射手段に光ビームを照射する発光手段と前記光反
射手段での反射光の受光手段とを搭載している。

【０００９】このような構成により、前記自走車から見
た光反射手段つまり基準点の方位角が予定の関係を満足
したことが認識されると、操舵角の固定を解除して旋回
を終了し、直進行程の走行へ移行する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の操向制御装置で
は、依然解決されていない次のような問題点があった。

【００１１】自走車から見た各基準点の方位角を検出す
る間隔つまり検出データの処理サイクルが短い場合には
、旋回行程を走行する際の、自走車の向きの変化の割合
が比較的大きくても、前記処理サイクルの間の変化は小
さいので正確なタイミングで旋回行程から直進行程へ移
行することができる。

【００１２】しかし、例えば基準点となる光反射手段の
位置へ高い確率で光ビームを照射させるべくデータ処理
システムを複雑にしたり、光ビームの走査方式を複雑に
したりして実質的に前記演算処理サイクルを長く取らざ
るを得ない場合がある。

【００１３】そうすると、旋回行程においては前回のデ
ータ処理時から今回のデータ処理時までに、自走車の向
きが大きく変化しすぎてしまうためしばしば予定の方位
角を検出するタイミングを通過してしまい、旋回行程か
ら直進行程へ移行する位置が大きくずれてしまうという
問題点がある。

【００１４】本発明は、上記従来技術の問題点に対して
、旋回行程から直進行程への移行を少ない誤差でスムー
ズに行うことができる移動体の操向制御装置を提供する
ことにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記の問題点に対処し、
位置検出精度を高めて直進行程への移行を正確に行うと
いう目的を達成するために、本発明は、移動体に搭載さ
れた光ビーム発生手段から投射された光ビームを、略水
平面内で回転走査する手段と、この光ビームの回転走査
が複数回行われる間に１サイクルの上下方向揺動を行わ
せるようにした揺動走査手段と、移動体から離れて設置
された基準点に設けられた光反射手段からの前記光ビー
ムの反射光を検出するため前記移動体に搭載された受光
手段と、受光手段で検出した光信号の方位角を受光毎に
記憶する手段と、現在までに検出された方位角データに
基づいて次回の揺動走査で検出されるはずの基準点の方
位角範囲を予測する予測方位角範囲決定手段と、受光毎
に記憶された前記方位角と前記予測方位角範囲とを前記
揺動走査手段の揺動に同期させたタイミングで照合する
ことによって実際の基準点からの受光信号を判別する手
段と、この判別手段による処理間隔を、移動体が旋回行
程を走行中のみ直進行程の走行中より短く設定する手段
とを具備し、検出された方位角と基準点の位置情報とに
基づいて移動体の位置を検出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では、前記光ビーム
の揺動の１サイクル中に複数回の回転走査が行われる。 したがって、移動体を中心とする円筒面を想定した場合
、その円筒面上で光ビームによる網目状の光跡が描かれ
る。

【００１７】すなわち、垂直方向に立設された光反射手
段の近辺において、揺動の１サイクル中、垂直方向の高
さが異なる数回以上の回転走査が行われる。その結果、
揺動１サイクル中に光ビームが高い確率で光反射手段を
横切ることになり、それだけ光反射手段で反射された光
ビームを受光する確率が高くなる。

【００１８】一方、直進行程での位置算出の演算を揺動
１サイクル毎に同期させて行うため演算タイミングの間
隔が長くなるが、予測方位角範囲にある方位角、つまり
基準点に配置された光反射手段からの実際の反射光の受
光方位角を判定するタイミングの間隔を旋回行程では直
進行程よりも短くするようにしたので、旋回によって移
動体の向きが短時間で著しく変化する場合でも、旋回行
程から直進行程への切換えおくれを小さくすることがで
きる。

【００１９】

【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２は本発明の操向制御装置を搭載し、所定
の領域を走行する自走車を示す斜視図である。図２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。光反射器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〜６
ｄ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内側リング部材１
４の下方に装着されたケーシング３に収容されている。

【００２０】発光器から出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
ことにより、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を中心として矢印
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の投射方向つまりモータ５の回転角度はエ
ンコーダ７で検出される。

【００２１】走査装置２は、光ビーム２Ｅの光跡で描か
れる回転走査面の角度を連続変化（揺動走査）させるた
めのジンバル揺動機構を有している。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１に
示す）によって揺動自在に軸支されている。

【００２２】ジンバル揺動機構は揺動駆動用のモータ１
５によって駆動される。このジンバル揺動機構によって
、ミラー４の回転中心軸８は垂直から角度φだけ傾斜す
るように取付けられており、かつその傾斜方向（以下、
揺動方向という）は連続的に変化して、矢印１７ａの方
向に回動する。このような回転中心軸８の回動によって
光ビーム２Ｅの回転走査による走査面の角度が連続的に
変化する。すなわち、光ビーム２Ｅの投射方向が上下方
向に連続的に変化し、揺動走査されるのである。　　次
に、前記走査装置およびジンバル揺動機構の揺動駆動装
置について詳述する。図１９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２と同符号は同一また
は同等部分を示す。まず、走査装置２について説明する
。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５
ｂ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
で作られていて、電磁石１６が付勢されることにより電
磁石１６に吸着される。この吸着動作によって、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
置が固定されるようにしている。

【００２４】内側リング部材１４の下方には、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】次に、ジンバル揺動機構の揺動駆動装置に
ついて説明する。揺動駆動装置は自走車１の上面に設け
られている。自走車１の上面に取付けられた軸受け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が固結され、他端には前記小円盤２３より直径
が大きい大円盤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には同様に偏心軸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によって回転軸１５ａ
が回転されると、この回転はブロック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２８，３０は互
いに連結ボルト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１４と
同様、前記軸１２およびこれと対向する位置に設けられ
た支軸（図示しない）を中心として上下方向に揺動され
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、所定の傾斜角度を有して旋回す
る。すなわち、回転中心軸８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）形状の軌跡を描い
て旋回することとなる。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。　　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２７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。

【００３１】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。

【００３２】モータ１５の背後には、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の傾きを検
出できる。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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】以上説明した揺動機構を駆動させて光ビー
ムを投射させると、ミラー４の回転中心軸８自体が円錐
を描いて回動する揺動走査が行われ、ミラー４の回転に
よって光跡で描かれる面（回転走査面）は一平面に固定
されず、揺動１サイクルの間は常に変化する。

【００３７】なお、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
くすることにより、後述するようなきめの細かいピッチ
で走査軌跡を描かせることができる。本実施例では、ミ
ラー４を２７００ｒｐｍで回転させ、回転中心軸８を揺
動させる軸２２を９０ｒｐｍで回転させるようにした。

【００３８】次に、本実施例の走査装置による光ビーム
の光跡について図３を参照して説明する。同図は前記ミ
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回転する間すなわち揺
動１サイクル中に、円筒面上の任意の垂直線１８を３０
本の光跡が横切る。

【００４０】次に、前記垂直線１８上に反射器を配設し
た場合、揺動１サイクルの中でどれだけ光ビームが反射
器に照射されやすくなるかを図を参照して説明する。図
４は前記光跡の一部を拡大して示したものである。同図
において、自走車１と反射器６とが近く、反射器６の高
さ方向の寸法が符号６Ｈで示すように光跡の揺動幅ＢＢ
に対して十分に長い場合は、３０本の光跡がすべてこの
反射器６を横切る。これに対し、自走車１と反射器６と
の距離が非常に長い場合は、反射器６の高さ方向の寸法
は符号６Ｌで示すように、光跡の揺動幅ＢＢに対して相
対的に短くなる。

【００４１】しかしながら、このように、反射器６の高
さ方向寸法が相対的に短い場合であっても、光跡の垂直
方向の最大間隔Ｈが反射器６の高さ方向の寸法より相対
的に小さければ、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。なお、図
３，図４は、繁雑さを回避し、作図を容易にするためモ
デル化して示してあるので、光跡の本数は実際より少な
く記載してある。

【００４２】次に、上記の構成を有する走査装置２を搭
載した自走車１が、その走行領域内のどの位置にあるか
、またどの方向に走行しているかを検出するための基本
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。

【００４３】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１−２８７４
１５号および特開平１−３１６８０８号公報に詳細が示
されている。

【００４４】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。

【００４５】次に、上記公報に記載された算出式および
上記算出式（１）によって求められた位置情報に基づい
て自走車１の走行方向を制御する操向制御について説明
する。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。

【００４６】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３６は
間隔Ｌを有して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より大きくなった位置で右
方向（時計方向）に旋回する旋回行程へ進み、ｙ座標が
Ｙｔｆより小さくなった位置では左方向（反時計方向）
に旋回する旋回行程へ進む。これらの旋回行程では、次
の直進行程へスムーズに移行できるような予定の角度に
操舵角度を固定して走行する。

【００４７】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、その直進行程の走行後、同様
に操舵角を固定して最終旋回行程を走行し、ホームポジ
ション６３に戻る。

【００４８】このように、旋回行程で、前記自走車１の
位置情報に基づく操向制御は行わないで操舵角を固定し
たまま走行させるのは、自走車１の進行方向が短時間で
大きく変化するために位置検出精度が低くなるためであ
る。したがって、旋回行程から直進行程に移行すべき位
置は、他の手段で認識する必要がある。本実施例では、
後述するように、自走車１から見た各基準点の方位角が
、予め算出して設定してあるターン解除角に達した地点
を、直進行程に移行すべき位置であると判断するように
した。

【００４９】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を、それらを結ぶ直線で
長方形が形成されるように配置した上で、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は任意に設定できる。

【００５０】続いて、フローチャートを参照して制御手
順を説明する。この説明のために参照されるフローチャ
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
まず、操向制御の基本となる反射光受光処理について説
明する。走査装置２から発射され、反射器６ａ〜６ｄで
反射された光ビームつまり反射光の受光処理は以下のと
おり行われる。

【００５１】本実施例では、前述のようにミラーの回転
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回行われるので
ある。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。したがって、
この反射光受光処理では、検出された受光信号の方位角
がほぼ同一であるものは、その受光信号の受光データを
１つのブロックでまとめて処理するようにしている。以
下、このブロックを検出ブロックと呼ぶ。

【００５２】各検出ブロックの受光データとしてその検
出ブロックでの受光回数Ｃｇ（ｉ）およびその検出ブロ
ックを代表する方位角Ａｍ（ｉ）を記憶するようにして
いる。本実施例では、各検出ブロックを代表する方位角
Ａｍ（ｉ）として回転走査における最新の検出方位角を
記憶するようにしている。これによって方位角を記憶す
るメモリの容量を節約できるし、処理の繁雑さも回避で
きる。

【００５３】予定の反射器からのみ光信号が入射された
場合は、前記検出ブロックは、設置された反射器６ａ〜
６ｄの総数と一致するはずである。ところが実際には、
他の反射物体等からの光信号が検出されることも有り得
るため、検出ブロックの数はこの数に限らない。

【００５４】そこで、本実施例では、各検出ブロックを
代表する方位角を、別の処理で決定される各基準点の予
測方位角と比較して、それとほぼ一致するか否かで、各
検出ブロックと基準点とを対応付けるようにしている。

【００５５】図８は反射光受光処理の制御手順を示すフ
ローチャートである。まずステップＳ１００において、
受光器で光信号が検出されたと判定されるとステップＳ
１０１に進み、この光信号がチャタリングによるもので
ないかどうかが確認される。前回の処理後、ミラー４が
微小角度しか回転しないうちに続けて検出された光信号
はチャタリングによるものと判断されて無視される。チ
ャタリングでなければ、ステップＳ１０２に進む。

【００５６】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。　　ステップＳ１
０３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。ここでの最初の処理では、ス
テップＳ１０２でパラメータｉに“０”がセットされた
ので、今回検出された受光信号が検出ブロック（０）で
の最初の受光信号か否かが判断される。

【００５７】この判断が肯定の場合はステップＳ１０６
に進み、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つまりミラー４の回転角
度を記憶し、当該検出ブロック（ｉ）での受光回数Ｃｇ
（ｉ）の値をインクリメントする。

【００５８】ステップＳ１０７では、基準点Ａ〜Ｄを識
別するカウンタの値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Ｓ
１０８ではそのカウンタの値ｎをインクリメントする。

【００５９】ステップＳ１０９では、今回検出した方位
角が、後述のイニシャルポール識別処理や往路直進処理
で設定された予測方位角θｑ（ｎ）とほぼ同一か否かが
判断される。すなわち、ステップＳ１０８でカウンタ値
ｎは“１”になっているので、このカウンタ値“１”に
対応する基準点Ａの予測方位角θｑ（１）に関し、これ
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、今回の値と同値
を予測方位角としてもよい。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と同値を予測方位
角としても実用上支障がないし、処理も簡単である。

【００６０】ステップＳ１０９の判断が否定の場合は、
ステップＳ１１０において、カウンタ値ｎが基準点の個
数“４”と一致したか否かが判別される。ステップＳ１
１０の判断が肯定になるまでステップＳ１０８，Ｓ１０
９の処理が繰返され、基準点Ａ〜Ｄのすべての予測方位
角に関して、これと検出方位角とがほぼ一致するか否か
が判断される。

【００６１】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
したとして、カウンタ値ｎで示される基準点の受光回数
Ｃｐ（ｎ）がインクリメントされる。さらに、ステップ
Ｓ１１１では、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。ミラ
ー４の回転カウンタ値は、揺動方向がセンサ３３の出力
信号に基づく予定の方向にある時を基準として、そこか
ら計数したミラー４の回転回数を示す値である。

【００６２】なお、ステップＳ１０３で、検出ブロック
（ｉ）での反射光の受光回数Ｃｇ（ｉ）が“０”でない
、つまり初めての受光でないと判断された場合は、ステ
ップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、先に記憶
されている検出ブロック（ｉ）の方位角Ａｍ（ｉ）と今
回の検出方位角とが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。

【００６３】また、記憶されている検出ブロック（ｉ）
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、受光信号が他の検出ブロックからの光
であると判断してステップＳ１０４からステップＳ１０
５に進み、検出ブロック番号（ｉ）をインクリメントす
る。検出ブロック番号（ｉ）をインクリメントした後、
ステップＳ１０３にて、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。

【００６４】前記反射光受光処理によって記憶された受
光信号の方位角つまり基準点の方位角に基づいて後述の
ように自走車１の位置と進行方向とが演算され、自走車
１を走行コース上で走行させる操向制御が行われる。

【００６５】まず、操向制御の前段階として行われるイ
ニシャルポール識別処理を説明する。このイニシャルポ
ール識別処理では、基準点Ａ〜Ｄに設定された反射器６
ａ〜６ｄに確実に光ビームを照射させられるように、自
走車１を停止させ、かつ光ビームの揺動走査の速度つま
りモータ１５の速度は低速にしている。

【００６６】図１１はイニシャルポール識別処理のフロ
ーチャートである。同図において、ステップＳ１２０で
は、前記揺動基準検出用のセンサ３３の出力信号に基づ
いて揺動方向が“０°”になったか否かで予定の基準位
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ると、ステップＳ１２１に進み、前
記反射光受光処理によって得られたデータを記憶するメ
モリ領域のデータをクリアする。

【００６７】ステップＳ１２２では、図８に示した反射
光受光処理を行う。このイニシャルポール識別処理にお
ける反射光受光処理では、この処理以前に予測方位角が
決定されていないので、図８に示した処理のうち、ステ
ップＳ１００〜Ｓ１０６に相当する処理のみが行われる
。

【００６８】ステップＳ１２３では、再び揺動方向が“
０°”か否かを判断して、回転中心軸８が円錐を描く揺
動の１サイクルが終了したか否かが判断される。１サイ
クルの終了までは反射光受光処理を続け、１サイクルが
終了すると、ステップＳ１２４に進む。

【００６９】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４つの検出ブロックを選択し、その
検出ブロックを代表する検出方位角Ａｍ（ｉ）を方位角
の小さい順にＡｐｓ（ｎ）にセットする。なお本実施例
では基準点はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４か所なのでｎ＝１〜４
である。図８の反射光受光処理のフローチャートで示し
たように、検出ブロックを代表する検出方位角Ａｍ（ｉ
）は、その検出ブロックで検出された方位角の最新デー
タである。

【００７０】また、ステップＳ１２４では、次のステッ
プＳ１２５における判断の材料となるポール選択モード
「１」〜「３」も決定される。ポール選択処理は、さら
に図１２に関して詳細に述べる。

【００７１】ステップＳ１２５では、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
であるかを判別する。ポール選択モードが「１」の場合
は、４本の基準点のすべてが識別でき、その方位角を検
出できたとしてステップＳ１２６に進む。ステップＳ１
２６では、基準点の方位角θ（ｎ）として、ステップＳ
１２４の処理で得られた方位角Ａｐｓ（ｎ）をセットす
る。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Ｓ
１２２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
あったりして、受光回数Ｃｇ（ｉ）が所定値以上の検出
ブロックが５つ以上の場合である。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。

【００７２】このイニシャルポール識別処理における反
射光受光処理で得られたデータの例を図１７に示す。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、つまりミラー４が３０回転する間に記憶された
受光データに基づいて基準点の識別処理を行う。図１７
に示した受光データの例は、ミラー４が３０回転する間
に蓄積されたデータである。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、これはミラー４が３０回転する間に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）
が複数回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。

【００７３】この受光データを参照しながら前記ポール
選択処理の詳細を説明する。図１２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
ックを抽出し、抽出した検出ブロックの数が予定の基準
点の総数つまり“４”と一致しているかどうかを判別す
る。一致していればその検出ブロックの受光データを予
定の基準点Ａ〜Ｄに関するデータであると決定する。ま
た、抽出された検出ブロックの数が多い場合は基準点を
特定できないと判断して改めてデータの採取を行い、ま
た、抽出された検出ブロックの数が少ない場合はさらに
データの採取を継続する。

【００７４】本実施例では、しきい値を“３”と“５”
の２段階設定した。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。

【００７５】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光検出方位角Ａｍ（ｉ）と
反射光の受光回数Ｃｇ（ｉ）とを読込む。

【００７６】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）が、反射光の受光回数Ｃｇ（ｉ）が３回よ
り多い検出ブロックか否かを判断する。受光回数Ｃｇ（
ｉ）が３回より多い検出ブロックであったならば、ステ
ップＳ１３３に進み、パラメータｊをインクリメントす
る。

【００７７】ステップＳ１３４では、当該検出ブロック
（ｉ）が、受光回数Ｃｇ（ｉ）が５回より多い検出ブロ
ックか否かを判断する。受光回数Ｃｇ（ｉ）が５回より
多い検出ブロックであったならば、ステップＳ１３５に
進み、パラメータｋをインクリメントする。

【００７８】ステップＳ１３６では、パラメータｋの値
が“４”以上か否かによって受光回数Ｃｇ（ｉ）が５回
を超える検出ブロックが４つすなわち予定の基準点の総
数以上あったか否かを判定する。受光回数Ｃｇ（ｉ）が
５回を超える検出ブロックが４つ以下の場合は、ステッ
プＳ１３７において、受光回数Ｃｇ（ｉ）が５回以上あ
った検出ブロックを代表する検出方位角Ａｍ（ｉ）を予
定の基準点のうちの１つの方位角Ａｐｓ（ｋ）として記
憶する。

【００７９】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、もう、受光回数が記憶されている検出ブロックはな
いと判断してステップＳ１４０に進む。

【００８０】ステップＳ１４０では、パラメータｊ，ｋ
が共に“４”か否か、つまり受光回数が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４つであったか否かを判断する。

【００８１】ステップＳ１４０が肯定の場合は、予定の
反射器以外からの光を受光していないと判断してステッ
プＳ１４１に進み、ステップＳ１３７で記憶された検出
方位角Ａｐｓ（ｋ）を、小さい順に方位角Ａｐｓ（１）
〜Ａｐｓ（４）としてセットする。ステップＳ１４２で
は、ポール選択モードを「１」とする。

【００８２】前記ステップＳ１４０の判断が否定の場合
は、ステップＳ１４３に進んでパラメータｊが“４”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４つ以上あったか否かを検出する。ステップＳ１４
３が否定の場合は、ステップＳ１４４でポール選択モー
ドを「２」とし、肯定の場合は、ステップＳ１４５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１１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。

【００８３】例えば、図１７に示した受光データの例で
は、受光回数Ｃｇ（ｉ）が５回を超えている検出ブロッ
ク（番号ｉ＝０，２，３，５）の方位角が予定の基準点
の方位角であると識別される。

【００８４】続いて、前記イニシャルポール識別処理を
含む操向制御について説明する。図９，図１０は操向制
御の全体を示すゼネラルフローチャートである。図９に
おいて、ステップＳ１ではモータ５および１５を起動し
てミラー４を回転させると共に、その回転中心軸８が円
錐状の軌跡を描くようにジンバル揺動機構を動作させる
。ここでは、基準点Ａ〜Ｄに設定された反射器６ａ〜６
ｄに確実に光ビームを照射させられるようにモータ１５
は低速で回転させる。

【００８５】ステップＳ２では、前記イニシャルポール
識別処理を行う。

【００８６】ステップＳ３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。自走車１から基準点Ａ〜Ｄまでの各距
離は、例えば、基準点に対して発射された光ビームとそ
の反射光の位相差に基づいて測定できる。また、各基準
点の位置は距離の測定結果および反射光の方位角に基づ
いて算出される。この処理は本発明とは直接関係ないの
で詳細な説明は省略する。

【００８７】ステップＳ４では、ステップＳ２とステッ
プＳ３で算出された基準点の方位角および座標値に基づ
き、自走車１の現在の位置座標（Ｘｐ，Ｙｐ）を算出す
る。

【００８８】ステップＳ５では、自走車１の現在の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、この座標のセットは、自走車１が走行
開始位置にあると仮定して行われる。

【００８９】ステップＳ６では、モータ５および１５を
所定の速度で高速回転させてミラー４を回転および揺動
させる。ステップＳ７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。

【００９０】図１０のステップＳ８では、自走車１をそ
のｙ座標値が大きくなる方向に直進行程を走行させる往
路直進処理を行う。この処理の詳細は図１３に関して後
述する。ステップＳ９では、自走車１のｙ座標Ｙｐが予
定のｙ座標Ｙｔｆより大きくなったか否かによって第１
番目の直進行程の走行を終了したか否かを判断する。自
走車１が直進行程の走行を終了したと判断されるとステ
ップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、直進行程のｘ
座標Ｘｒｅｆに、隣接する直進行程までの距離Ｌを加算
して次の直進行程を設定する。ステップＳ１１では、旋
回行程の走行を終了させる方位角を設定する右ターン解
除角セット処理を行う。この右ターン解除角は次のＵタ
ーン処理で右方向に旋回を開始した自走車１が、その旋
回を停止して再び直進行程の走行に移行する地点におけ
る各基準点の方位角である。この右ターン解除角は基準
点のｘ，ｙ座標と直進行程のｘ座標Ｘｒｅｆおよびｙ座
標Ｙｔｆに基づいて算出する。なお、右ターン解除角セ
ット処理は図１４に関して詳述する。

【００９１】ステップＳ１２では、自走車１を旋回行程
で走行させるＵターン処理を行う。ここでは自走車１の
操舵角を予定値に固定して一定の旋回半径で右方向に旋
回させる。このＵターン処理の詳細は図１６に関して後
述する。

【００９２】ステップＳ１３では、自走車１から見た方
位角がステップＳ１１で算出された右ターン解除角に達
した基準点の数を計数する解除カウンタの値が“１”以
上か否かを判断する。この判断が肯定の場合は、旋回行
程の走行を終了し直進行程に移行する位置に達したと判
断してステップＳ１４に進む。

【００９３】ステップＳ１４では、自走車１をそのｙ座
標値が小さくなる方向に直進行程を走行させる復路直進
処理を行う。この復路直進処理はステップＳ８の往路直
進処理と同様に行われる。ステップＳ１５では、自走車
１のｙ座標Ｙｐが予定のｙ座標Ｙｔｎより小さいか否か
によって第２番目の直進行程の走行を終了したか否かを
判断する。ステップＳ１６では、直進行程のｘ座標Ｘｒ
ｅｆが走行終了予定地点のｘ座標Ｘｅｎｄを超過したか
否かを判断する。ステップＳ１６の判断が否定の場合は
、ステップＳ１７に進んで次の直進行程を設定する。 ステップＳ１８では、左方向旋回行程の走行を終了させ
る方位角を設定する左ターン解除角セット処理を行う。 この処理はターン解除角の計算に使用される直進行程の
ｙ座標値がＹｔｎになる他は前記右ターン解除角セット
処理と実質同一である。ステップＳ１９では、Ｕターン
処理を行う。ステップＳ２０では、解除カウンタの値が
“１”を超過しているか否かを判断する。この判断が肯
定の場合は、左方向への旋回を終了したと判断してステ
ップＳ８に戻る。

【００９４】また、ステップＳ１６の判断が肯定の場合
は、ステップＳ２１に進む。ステップＳ１６の判断が肯
定の場合はすべての直進行程の走行を終了した場合であ
り、ステップＳ２１では、最終の旋回行程における解除
角をセットする処理を行う。この処理は右ターン解除角
セットおよび左ターン解除角セットなどと同様に処理さ
れる。

【００９５】ステップＳ２２ではＵターン処理を行い、
ステップＳ２３では、解除カウンタの値が１を超過して
いるか否かを判断する。ステップＳ２４では、ホームポ
ジション６３に戻る直進行程を走行させる処理を行う。 この処理は往路直進処理と同様である。

【００９６】ステップＳ２５では、自走車１のｘ座標Ｘ
ｐがホームポジション６３のｘ座標Ｘｈｏｍｅより小さ
くなったか否かを判断する。この判断が肯定ならば、自
走車１がホームポジション６３に戻ったと判断して処理
を終える。

【００９７】続いて、図１３に示した往路直進処理のフ
ローチャートを参照して前記ステップＳ８の往路直進処
理の詳細を説明する。

【００９８】同図において、ステップＳ２００では、反
射光受光処理を行う。ステップＳ２０１では、揺動方向
が“０°”か否かによって、回転中心軸８が円錐を描く
揺動を１サイクル終えたかどうかを判断する。この揺動
の１サイクルを終了するまで反射光の受光処理を行い、
ステップＳ２０２で、この反射光受光処理によって得ら
れたデータを読込む。ステップＳ２０３では、反射光受
光処理によって得られた方位角Ａｍ（ｉ）の中から予測
方位角θｑ（ｎ）に最も近いものを抽出し、各基準点の
方位角Ａｃ（ｎ）に格納する。ステップＳ２０４では、
カウンタ値ｎをクリアし、ステップＳ２０５ではその値
をインクリメントする。ステップＳ２０６では、基準点
ｎの方位角θ（ｎ）および予測方位角θｑ（ｎ）に前記
方位角Ａｃ（ｎ）をセットする。

【００９９】すべての基準点Ａ〜Ｄについて方位角θ（
ｎ）と予測方位角θｑ（ｎ）との更新が終了したという
ことがステップＳ２０７で判断されたならば、ステップ
Ｓ２０８に進み、反射光受光処理によって得られたデー
タをクリアしてステップＳ２０９に進む。

【０１００】ステップＳ２０９では、以上のようにして
測定した各基準点Ａ〜Ｄについての方位角θ（ｎ）とそ
の位置情報に基づいて、図５，図６ですでに説明したよ
うにして自走車１の位置（Ｘｐ，Ｙｐ）および進行方向
θｆを算出する。ステップＳ２１０では、設定された走
行コース（直進行程）に対するｘ座標Ｘｒｅｆと自走車
１のｘ座標Ｘｐとのずれ量ΔＸ、および進行方向θｆが
直進状態からずれている角度Δθを算出する。ステップ
Ｓ２１１では、前記ずれ量ΔＸおよびずれ角度Δθを修
正するように操向制御を行う。

【０１０１】続いて、前記ステップＳ１１（図１０）の
右ターン解除角セットについて説明する。前記往路直進
処理によって自走車１がｙ座標Ｙｔｆに達した時点で次
の直進行程に移行するため旋回を開始する。そして、予
定の位置まで旋回した後、今度は復路の直進を開始する
必要がある。この旋回終了位置は自走車１から見た各基
準点Ａ〜Ｄの方位角が予定のターン解除角になった位置
とする。本実施例では、少なくとも２つの基準点に関す
る方位角が、決定されたターン解除角付近に達したこと
が検出された位置を旋回終了位置であると判断すること
にしている。

【０１０２】図１４は、往路直進処理後のターン解除角
を算出してセットする右ターン解除角セット処理のフロ
ーチャートである。同図において、ステップＳ２２０で
は、旋回行程の走行を終了する位置の座標（ｘ，ｙ）と
してそれぞれＸｒｅｆ，Ｙｔｆをセットする。ステップ
Ｓ２２１では、カウンタ値ｎをクリアし、ステップＳ２
２２では、このカウンタ値ｎをインクリメントする。

【０１０３】ステップＳ２２３では、旋回行程の走行を
終了する位置（ｘ，ｙ）において、進行方向の角度θｆ
がｘ軸を基準にして２７０°となった時（図１５参照）
の基準点ｎの方位角θｔ（ｎ）を算出し、ターン解除角
とする。このターン解除角θｔ（ｎ）には旋回に移行す
るのが遅れないように少し早めに解除するためのオフセ
ット量を付加する。

【０１０４】なお、左ターン解除角の算出式も図１４に
併せて記載した。この左ターン解除角の算出式において
座標値ｙとしてＹｔｎを用いる。つまり左ターン解除角
セットの処理では、図１４のステップＳ２２０において
、座標ｙとしてＹｔｎをセットする。

【０１０５】ステップＳ２２４では、基準点Ａ〜Ｄのす
べてに関してターン解除角がセットされたか否かをカウ
ンタ値ｎが“４”になったか否かで判断する。この判断
が肯定ならばステップＳ２２５に進む。ステップＳ２２
５では、解除カウンタの値をクリアする。この解除カウ
ンタは方位角がターン解除角に達した基準点の数を計数
するもので、この解除カウンタの値によって旋回を終了
するか否かの判定（図１０のステップＳ１３）を行う。 ステップＳ２２６では、自走車１の操舵角を予定の右タ
ーン用操舵角に固定する。

【０１０６】次に、前記ステップＳ１２の旋回行程走行
中の処理（Ｕターン処理）について説明する。図１６は
Ｕターン処理のフローチャートである。同図において、
ステップＳ２３０では、図８に関して詳述した反射光受
光処理を行う。ステップＳ２３１では、揺動方向が“０
°”か否かを判断する。この判断が肯定の場合は、ステ
ップＳ２３２で方位角更新処理を行う。方位角更新処理
は図１３のステップＳ２０２〜２０８と同様の処理であ
り、予測方位角θｑ（ｎ）および方位角θ（ｎ）の更新
を行う。

【０１０７】なお、この方位角更新処理は、回転中心軸
８の揺動が１サイクル終了した時点のみで行われるので
方位角が単位時間で大きく変化する旋回行程では検出精
度が低下してターンの解除が大きく遅れるおそれがある
。したがって、本実施例では、揺動方向が９０°、１８
０°、ならびに２７０°になるたび毎（ステップＳ２３
３が肯定となった場合）に方位角を更新するようにして
いる。

【０１０８】ステップＳ２３４の方位角更新サブ処理で
は、前記ステップＳ２０２〜Ｓ２０７と同様の処理が行
われ、方位角θ（ｎ）の更新が行われる。つまりこの方
位角更新サブ処理では前記方位角更新処理と異なり、予
測方位角θｑ（ｎ）の更新は行わない。

【０１０９】ステップＳ２３５では、基準点識別カウン
タｎの値をクリアし、ステップＳ２３６では、その値を
インクリメントする。ステップＳ２３７では、検出方位
角θ（ｎ）が前記右ターン解除角θｔ（ｎ）とほぼ一致
したか否かが判断される。この判断が肯定の場合はステ
ップＳ２３８に進んで解除カウンタの値をインクリメン
トする。

【０１１０】ステップＳ２３９では基準点識別カウンタ
ｎの値が“４”か否かを判断する。これによって、４つ
の基準点のすべてに関してその方位角θ（ｎ）が右ター
ン解除角θｔ（ｎ）と一致しているか否かの判定を終了
したか否かの判断を行う。

【０１１１】このように、往路直進処理では、揺動１サ
イクル毎に方位角を更新し、自走車の位置・進行方向を
算出しているのに対し、Ｕターン処理では、方位角θ（
ｎ）の更新、およびその更新された方位角θ（ｎ）が右
ターン解除角θｔ（ｎ）と一致しているか否かの判定を
、揺動の１／４サイクル毎に行うようにして自走車１の
進行方向の急激な変化に対しても旋回終了の判断が遅れ
ないようにしている。

【０１１２】４つの基準点のすべてに関して判断を終了
すると、図１０のステップＳ１３，Ｓ２０，Ｓ２３で解
除カウンタの判別が行われる。そして、その値が“１”
より大であると、それぞれ復路直進処理、往路直進処理
、ホーム直進処理に進む。

【０１１３】図１０のステップＳ２１における最終ター
ン解除角のセットは、自走車１の座標が（Ｘｅｎｄ，Ｙ
ｔｎ）にあって、自走車１の進行方向が、ｘ軸を基準と
して１８０°にある場合、つまりホームポジション６３
側に向いている場合のターン解除角がセットされる。こ
の処理はターン解除角をセットするときの位置とそのセ
ットデータ値が違うことを除いては前記右ターン解除角
セットと実質上同一である。

【０１１４】また、最終ターン解除角に基づいて最終の
旋回行程の走行を終えた後、ホームポジション６３に戻
るまでの直進行程の走行、ホーム直進処理は図１３の往
路直進処理と走行コースからずれ量計算のときのコース
設定値が違うだけで、その他は同様である。

【０１１５】次に、以上の動作を行わせるための制御機
能を説明する。まず、図１８のブロック図を参照して反
射光受光処理の機能について説明する。同図に示した反
射光受光処理部の機能は、図８，図１１，図１２のフロ
ーチャートに示した反射光受光処理、イニシャルポール
識別処理、ポール選択処理の内容に対応する。

【０１１６】同図において、外部からの光信号は方位角
検出部３７および揺動方向検出部３８に入力される。方
位角検出部３７はエンコーダ７から入力されるパルス信
号の数を計数するカウンタを持っており、光信号が入力
された時のパルス計数値に基づき、自走車１から見た光
信号入射方位（＝方位角）が検出される。検出された方
位角はブロック別方位角記憶部３９に記憶される。

【０１１７】例えば、最初に検出された方位角は第１検
出ブロックの方位角として記憶領域Ａｍ（０）に格納さ
れる。第２回目に検出された方位角は、これが第１検出
ブロックで先に検出された方位角とほぼ一致していれば
、Ａｍ（０）の記憶データは第２回目に検出された方位
角で更新され、一致していなければ第２検出ブロックの
方位角として新たに記憶領域Ａｍ（１）に格納される。 こうして同一方向から入射した光信号は同一の検出ブロ
ックのデータＡｍ（ｉ）として記憶される。

【０１１８】ブロック別受光回数記憶部４０には、前記
検出ブロック別に受光回数Ｃｇ（ｉ）が記憶される。受
光回数判定部４１は、受光回数Ｃｇ（ｉ）が多い検出ブ
ロックを判別し、受光回数Ｃｇ（ｉ）が多い順に４つの
検出ブロックを抽出する。そして、それらの検出ブロッ
クを代表する方位角を、前記ブロック別方位角記憶部３
９から読出して方位角記憶部４２に格納する。この際、
方位角の小さい順に記憶領域Ａｐｓ（１）〜Ａｐｓ（４
）に格納する。予測方位角記憶部４３には、今回検出さ
れた方位角に基づいて次回の走査で検出されるはずの方
位つまり予測方位角を記憶する。この予測方位角は今回
検出の方位角と同値でも良いし、予定の値を加算した値
でも良いことは前に述べたとおりである。

【０１１９】方位角比較部４４では、予測方位角と今回
の検出方位角とが比較され、双方の角度がほぼ一致した
場合、すなわち予測方位角を基準とした予定範囲内に検
出方位角があれば、一致信号ａを出力する。この一致信
号に応答して、常時開のスイッチＳＷ１およびＳＷ２が
閉成されて、基準点別データ記憶部４５に各種データが
入力されて記憶される。この各種データは、方位角Ａｐ
，揺動方向Ａｓ，およびセンサ３３の出力を基準とし、
その出力時点からミラー４が何回転したかを示す回転回
数Ｃｍ、ならびに基準点別受光回数Ｃｐ（ｎ）である。 ここで、値Ａｐ，Ａｓ，Ｃｍは、基準点ｎおよび基準点
別受光回数Ｃｐ（ｎ）の関数として記憶される。続いて
、自走車１が走行中の制御を行う操向制御部の機能を説
明する。図１は操向制御部の要部機能を示すブロック図
である。同図において、前記基準点位置演算部５３では
、自走車１および基準点間の距離と、自走車１から見た
基準点の方位角に基づいて基準点の位置座標が算出され
る。この位置座標は自走車１を原点とする座標系におけ
る座標値である。したがって、この座標値は、座標変換
部５４で基準点Ａ〜Ｄのいずれか１つ、例えば基準点Ｂ
を原点とし、基準点Ｂ，Ｃを結ぶ直線をｘ軸とする座標
系での座標値に変換する。座標変換された基準点の座標
値は、自走車１の位置および進行方向を算出する位置・
進行方向演算部５５に供給される。

【０１２０】位置・進行方向演算部５５では、基準点Ａ
〜Ｄの位置座標および反射光受光処理によって検出され
た方位角θ（ｎ）に基づき、自走車１の位置（Ｘｐ，Ｙ
ｐ）、および進行方向θｆが算出される。

【０１２１】また、ターン解除角設定部５６では、基準
点の座標およびあらかじめ決められている旋回終了位置
の座標に基づいて右ターン解除角、左ターン解除角およ
び最終ターン解除角がそれぞれ計算されて設定される。 比較部５７では、自走車１の位置および進行方向と走行
コース設定部５８に設定された走行コースとを比較して
その偏差を操舵部５９に出力する。操舵部５９は供給さ
れた偏差に基づいてこれを補正するための操舵角を決定
する。決定された操舵角は操舵モータ６０に供給され、
この操舵角に従って自走車１の車輪が操舵される。

【０１２２】さらに、比較部５７は自走車１の位置およ
び進行方向と走行コースとを比較して自走車１の旋回を
開始させるタイミングを検出する。そして、このタイミ
ングを検出したならば、検出信号を操舵角固定部６１に
出力する。操舵角固定部６１はこの検出信号に応答して
予定のターン用操舵角を操舵部５９に供給し、操舵角を
固定させる。

【０１２３】解除検知部６２は、自走車１から見た基準
点の方位角θ（ｎ）とターン解除角設定部５６から供給
されるターン解除角とが一致するのを監視している。そ
して、少なくとも２か所の基準点に関して方位角と予定
のターン解除角がほぼ一致したならば、操舵角固定部６
１にターン用操舵角の固定を解除させる指令信号を出力
して旋回を終了させる。

【０１２４】なお、自走車１の位置・進行方向の算出お
よびこれに基づく操向動作は揺動の１サイクル毎に行わ
れ、Ｕターン（旋回）終了のタイミングか否かの判定は
揺動の１／４サイクル毎に行われる。そのために、揺動
方向検出部６３では前記センサ３３の出力信号およびエ
ンコーダ３５の出力信号を取込み、揺動の１サイクル毎
に信号ｂを出力し、揺動の１／４サイクル毎に信号ｃを
出力する。

【０１２５】なお、Ｕターン制御における旋回終了タイ
ミングに達したか否かの判定に使用する基準点の方位角
の判別は、揺動の１／４サイクル毎に行うことに限定さ
れない。少なくとも直進行程における操向動作のための
基準点判別のタイミングの間隔よりも短い、そのシステ
ムに適合した間隔で行うようにしてあればよい。

【０１２６】こうして、本実施例では、比較部５７で得
られた偏差によって決定される操舵角およびターン用操
舵角に従って車輪を操舵し、予定の走行コースに自走車
１を走行させるようにしている。

【０１２７】

【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）移動体から投射される光ビームの回転走査による
光跡が、移動体から離れた位置に立設されている光反射
手段に対し、必ずこれを横切るように設定できる。した
がって、移動体自体が傾斜し続けたり揺れたりした場合
にも、基準点に配置された光反射手段に対して光ビーム
を照射し易くなる。つまり、基準点を見失うことが少な
くなり、光反射手段からの反射光検出信号に基づく移動
体の位置検出精度が高くなって誘導の精度が格段に向上
する。 （２）前記記憶された方位角データに基づいて単位揺動
走査毎に移動体の位置を算出するようにしたので、移動
体の位置算出のタイミングは比較的長くなるが旋回終了
地点を識別するための受光方位角の判別タイミングの間
隔は、直進行程における移動体の位置算出のための受光
方位角の判別タイミングの間隔よりも短くしたので旋回
行程における移動体の進行方向変化が急激な場合でも、
旋回制御の解除タイミングの遅れはごくわずかになり、
直進行程への移行がスムーズに行える。 （３）高速の回動走査により、単位揺動走査において複
数の受光信号を検出した場合、略同一方位で検出された
光信号の方位角は、前記複数の受光信号の方位角を１つ
のデータで代表させて記憶することができる。したがっ
て、この方位角を記憶するための記憶手段の容量を節約
することができるし、データ処理も容易になる。

【図面の簡単な説明】 【図１】　　　　自走車操向制御の要部機能を示すブロ
ック図である。 【図２】　　　　自走車の走行状態を示す斜視図である
。 【図３】　　　　光ビームの光跡を示す斜視図である。 【図４】　　　　光跡と光反射器との関係を示す図であ
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】　　　　反射光受光処理のフローチャートであ
る。 【図９】　　　　自走車の操向制御を示すフローチャー
トである。 【図１０】　　自走車の操向制御を示すフローチャート
である。 【図１１】　　イニシャルポール識別処理のフローチャ
ートである。 【図１２】　　ポール選択処理のフローチャートである
。 【図１３】　　自走車の往路直進処理のフローチャート
である。 【図１４】　　右ターン解除角セット処理のフローチャ
ートである。 【図１５】　　右ターン解除角算出の原理図である。 【図１６】　　Ｕターン処理のフローチャートである。 【図１７】　　検出ブロック別の方位角と受光回数のデ
ータ例を示す図である。　　 【図１８】　　反射光受光処理の要部機能を示すブロッ
ク図である。 【図１９】　　　　光ビーム走査装置の要部断面図であ
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〜６
ｄ…光反射器、　　７…エンコーダ、　　８…回転中心
軸、９，１０…ブラケット、　　１１…外側リング部材
、　　１４…内側リング部材、１５…揺動用モータ、　
　１６…電磁石、　　１９…連結金具、　　２３…大円
盤、２４…小円盤、　　２６，３１…連結ボルト、　　
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、　　３７…方位
角検出部、３８…揺動方向検出部、　　３９…ブロック
別方位角記憶部、　　４０…ブロック別受光回数記憶部
、　　４１…受光回数判定部、　　４２…方位角記憶部
、　　４３…予測方位角記憶部、　　４４…方位角比較
部、　　４５…基準点別データ記憶部、５３…基準点位
置演算部、　　５４…座標変換部、　　５５…位置・進
行方向演算部、　　５６…ターン解除角設定部、　　５
７…比較部、　　５８…走行コース設定部、　　５９…
操舵部、　　６１…操舵角固定部、　　６２…解除検知
部、　　６３…揺動方向検出部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　移動体を中心として光ビームを略水平
   面内で円周方向に走査させる回転走査手段と、前記移動
   体から離れた基準点に設置された光反射手段で反射され
   た前記光ビームを前記移動体に搭載された受光手段で受
   光することによって前記光反射手段の方位角を検出する
   手段とを有し、検出された前記方位角および基準点の位
   置情報に基づき、直進行程およびこれに連続する旋回行
   程を含む予定の走行コースに沿って前記移動体を走行さ
   せる移動体の操向制御装置において、前記光ビームを上
   下方向に揺動させる揺動走査手段を有し、この上下方向
   の揺動の１サイクル中に前記光ビームの回転走査が複数
   回行われるように構成すると共に、受光手段で検出した
   光信号の方位角を受光毎に記憶する手段と、現在までに
   検出された方位角データに基づき、次回の揺動走査で検
   出されるはずの基準点の予測方位角範囲を演算する予測
   方位角範囲算出手段と、前記記憶された方位角と前記予
   測方位角範囲とを前記揺動走査手段の揺動に同期させた
   タイミングで照合することにより実際の基準点からの受
   光信号を判別する手段と、前記基準点からの受光信号を
   判別するタイミングの間隔を、移動体が旋回行程走行中
   のみ直進行程の走行中より短く設定する手段とを具備し
   たことを特徴とする移動体の操向制御装置。
2. 【請求項２】　　直進行程から旋回行程への移行位置に
   達したときに移動体の操舵角を予定の角度に固定する手
   段と、予定の走行コースおよび基準点の位置座標に基づ
   き、旋回行程から直進行程への移行地点を判別するため
   のターン解除角範囲を決定する手段と、移動体から見た
   基準点の方位角が前記ターン解除角範囲内にあることを
   検出するターン解除位置検出手段と、前記ターン解除位
   置検出手段の検出信号に応答して操舵角の固定を解除す
   る手段とを具備したことを特徴とする請求項１記載の移
   動体の操向制御装置。
3. 【請求項３】　　直進行程においては、前記受光毎に記
   憶された方位角と予測方位角範囲とを、揺動走査の１サ
   イクル毎に照合して基準点からの受光信号を判別するこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の移動体の操向制
   御装置。
4. 【請求項４】　　揺動走査の１サイクルにおいて略同一
   方位角で複数の光信号が受光された場合は、最新の受光
   信号の方位角のみを記憶するようにしたことを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれかに記載の移動体の操向制御装
   置
5. 【請求項５】　　前記揺動走査手段は、前記光ビーム
   の回転走査手段の回転中心軸上の一点を中心として、こ
   の光ビーム走査手段の回転中心軸を、所定角度傾斜させ
   た状態で前記回転走査よりも低速で回動することにより
   、前記光ビームが上下方向に周期的に揺動するように構
   成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
   の移動体の操向制御装置。
6. 【請求項６】　　旋回行程での前記方位角データの更新
   は、直進行程での前記方位角データ更新処理と同じタイ
   ミングで行うように構成したことを特徴とする請求項１
   記載の移動体の操向制御装置。