JPH05150827A

JPH05150827A - 無人車の誘導システム

Info

Publication number: JPH05150827A
Application number: JP3340369A
Authority: JP
Inventors: Yasuhito Sugiura; 康仁杉浦
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1991-11-29
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1993-06-18

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の無人車の走行経路を同時に且容易に、し
かも地上設備のレイアウトの変更に容易に対応して経路
を変更すること。【構成】天井面に形成された碁盤の目状の固定軌道５０
を所定の経路制御プログラムに従って移動する親機１０
と、この親機１０に対応して各１台設けられた子機２０
とを備え、当該各子機２０が、自機に対応する親機１０
から垂直下方に向けて発光される赤外線の光スポットを
受光する２次元ＰＳＤを用いたポジションセンサ２１
と、このポジションセンサ２１からの出力信号に基づき
前記親機の移動方向及び移動量を演算するとともにこの
演算結果に基づき親機１０に追従するように操舵手段及
び駆動手段を制御する演算制御手段とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無人車の誘導システム
に係り、とくに、オフィスあるいは工場等の室内におけ
る無人車の誘導用として好適な無人車の誘導システムに
関する。

【０００２】

【背景技術】従来の無人車の誘導方式としては、誘導
電線を埋設したり、光学反射テープや磁気テープを敷設
することによって、直接的に経路誘導を実現する固定軌
道方式と、ジャイロや走行距離計、コンパスを利用し
たものや、コーナーに設置したコーナーキューブからの
光学反射による三角法を用いたもの等の無軌道方式とが
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のの方式にあっては、無人車の軌道は確定された
ものであり、定置式の設備と大差なく、工場やオフィス
のレイアウトの変更に合わせて軌道の設定を変更する場
合、従来の設備を全面的に変更すると同様の作業が必要
となり、かかる点で軌道変更のフレキシブル性に欠ける
という不都合があった。一方、上記従来例のの方式に
あっては、無人車の位置計測に誤差を伴いやすく、無人
車が自己位置を確認する場合正確性に欠けることが多く
なり、このため自己位置を見失い暴走する等のおそれが
あった。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、かかる従来技術の有す
る不都合を改善し、とくに、複数の無人車の走行経路を
同時に且容易に変更することができ、しかも地上設備の
レイアウトの変更に容易に対応して経路を変更できる無
人車の誘導システムを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の無人車の誘導シ
ステムは、天井面に形成された碁盤の目状の固定軌道を
所定の経路制御プログラムに従って移動する少なくとも
１台の親機と、この親機に対応して各１台設けられた子
機とを備えている。そして、当該各子機が、自機に対応
する前記親機から垂直下方に向けて常時発光される赤外
線の光スポットを受光する２次元ＰＳＤを用いたポジシ
ョンセンサと、このポジションセンサからの出力信号に
基づき前記親機の移動方向及び移動量を演算するととも
にこの演算結果に基づき前記親機に追従するように操舵
手段及び駆動手段を制御する演算制御手段とを含んで構
成されている。このような構成によって、前述した目的
を達成しようとするものである。

【０００６】

【作用】初期状態として、親機から発光される赤外線の
光スポットが子機の２次元ＰＳＤの原点（通常は、中心
点にとる）と一致する親機の真下に停止しているものと
する。そして、親機が所定の経路制御プログラムに従っ
て天井面に形成された碁盤の目状の固定軌道を赤外線を
常時発光しながら予め定められた速度で移動すると、子
機側では、親機から発光される赤外線の光スポットを２
次元ＰＳＤで常時受光し、演算制御手段では、２次元Ｐ
ＳＤに対する赤外線の光スポットの入射位置の変化に伴
って刻々と変化する２次元ＰＳＤからの出力信号に基づ
き、光スポットの原点からの位置ずれ，即ち親機の移動
方向，移動距離を演算して求め、親機に追従するように
操舵手段及び駆動手段を制御する。このようにして、親
機に追従しながら、親機が所定量だけ移動して停止する
と、子機側では２次元ＰＳＤの原点と親機から発光され
る赤外線の光スポットの位置とが一致する点で停止す
る。このようにして、子機は親機の真下に常にいるよう
に制御され、天上における親機の動きと同様の動きを地
上ですることになる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図５に
基づいて説明する。

【０００８】図１には、本発明の一実施例の全体構成が
示されている。この図１に示す実施例の誘導システム
は、天井面に形成された碁盤の目状の固定軌道５０を所
定の経路制御プログラムに従って移動する２台の親機１
０と、この親機１０に対応して各１台設けられた子機２
０とを備えている。

【０００９】この内、親機１０は、図２に示すように、
受信アンテナ１１を介して入力した電波ＥＷを復調し当
該復調波に含まれる信号を抽出する受信・復調回路１２
と、この受信・復調回路１２により抽出された信号が入
力される制御装置１３と、この制御装置１３により制御
される移動装置１４とを含んで構成されている。制御装
置１３内のメモリ（図示せず）には、予め所定の経路制
御プログラム及びデータが格納されており、制御装置１
３はこれらのプログラム及びデータに基づいて移動装置
１４を制御するようになっている。また、移動装置１４
は、ここでは、図示していないが、実際にはモータ及び
このモータにより駆動されるローラ等を含んで構成され
ており、このローラが固定軌道５０の面に沿って回転す
ることにより親機１０が固定軌道５０に沿って移動する
構成となっている。更に、親機１０には、図１に矢印Ａ
で示すように鉛直下方に向けて赤外線を常時発光する赤
外線発光手段１５が設けられている。この赤外線発光手
段１５は、実際には、赤外発光ダイオードとこの赤外発
光ダイオードの発光面側に設けられたレンズ等から構成
されている。

【００１０】子機２０は、自機に対応する親機１０から
垂直下方に向けて常時発光される赤外線の光スポットを
受光する２次元ＰＳＤを用いたポジションセンサ２１
と、このポジションセンサ２１からの出力信号に基づき
親機１０の移動方向及び移動量を演算するとともにこの
演算結果に基づき親機１０に追従するように操舵手段２
７及び駆動手段２８を制御する演算制御手段２４とを含
んで構成されている。

【００１１】これを更に詳述すると、ポジションセンサ
２１は、センサヘッドを構成する２次元ＰＳＤ（半導体
位置検出素子）２２と、この２次元ＰＳＤ２２の出力に
より赤外光の当該２次元ＰＳＤ２２上の入射位置を演算
するアナログ演算回路２３とを含んで構成されている。
また、２次元ＰＳＤ２２の受光面には、実際には、可視
光をカットする赤外フィルタが装備されている。

【００１２】演算制御手段２４は、ポジションセンサ２
１の出力を受け、親機１０から出力される赤外線の光ス
ポットが２次元ＰＳＤ２２の中心（原点）からどの方向
にどれだけずれたかを演算する位置演算回路２５と、こ
の位置演算回路２５の出力により、常に赤外線の光スポ
ットを２次元ＰＳＤ２２の原点で受光するように操舵手
段２７及び駆動手段２８を制御する制御回路２６とを含
んで構成されている。操舵手段２７は、左右前輪を操舵
するものであり、駆動手段２８は、駆動輪である左右後
輪を駆動するものである。更に、演算制御手段２４に
は、演算制御手段２４からの信号を変調し電波ＥＷとし
て送信アンテナ３０を介して出力する無線信号発生回路
２９が併設されている。

【００１３】次に、図３ないし図５を参照しつつ、ＰＳ
Ｄの構造と位置検出原理及びアナログ演算回路２３の具
体的構成を説明する。

【００１４】図３に示すように、ＰＳＤ（半導体位置検
出素子）は、平板状のシリコンの表面にＰ層，裏面にＮ
層，そして中間にＩ層の３層から構成されている。この
ＰＳＤに光スポットが入射すると、入射位置には光エネ
ルギに比例した電荷が発生し、発生した電荷は光電流と
して抵抗層（図３の場合はＰ層）を通り、電極より出力
される。抵抗層は全面に均一な抵抗値を持つ様に作られ
ているので、光電流は電極までの距離，即ち抵抗値に逆
比例して分割され、取り出される。ここで、電極間の距
離をＬ，光電流をＩ0 ，各電極から取り出される電流を
Ｉ1 ，Ｉ2 とすれば、ＰＳＤの中心を原点として、次の
関係式が求められる。

【００１５】（Ｉ2 −Ｉ1）／（Ｉ2 ＋Ｉ1）＝２ｘ_A ／Ｌ ……………

【００１６】従って、各電極から取り出される電流をＩ
1 ，Ｉ2 の差と和の比を求めることにより、式により
入射光エネルギとは無関係に、光の入射位置が求められ
る。

【００１７】同様に、２次元ＰＳＤの場合、図４に示す
ように、各電極から得られる出力信号（光電流）を、ｘ
1 ，ｘ2 ，ｙ1 ，ｙ2 とし、光スポットの位置座標を
ｘ，ｙとすると、次の関係式が成立する。

【００１８】（ｘ2 −ｘ1）／（ｘ2 ＋ｘ1）＝２ｘ／Ｌ ……………

【００１９】（ｙ2 −ｙ1）／（ｙ2 ＋ｙ1）＝２ｙ／Ｌ ……………

【００２０】アナログ演算回路２３は、上記，式を
利用して各２次元ＰＳＤ２２について、２ｘ／Ｌ，２
ｙ／Ｌをｘ軸，ｙ軸出力として取り出し、位置演算回
路２５に送出する回路であり、図５のような構成となっ
ている。この図５において、符号４１はアンプを示し、
符号４２，４３は加算回路を、符号４４，４５は減算回
路を、符号４６，４７はバックグランド除去等を行なう
補正回路を、符号４８，４９は除算回路をそれぞれ示
す。

【００２１】次に、上述のようにして構成された本実施
例の全体的動作を説明する。

【００２２】初期状態として、子機２０は、親機１０の
赤外線発光手段１５から発光される赤外線の光スポット
がポジションセンサ２１を構成する２次元ＰＳＤ２２の
原点と一致する位置，即ち親機１０の真下に停止してい
るものとする。そして、親機１０が所定の経路制御プロ
グラムに従って天井面に形成された碁盤の目状の固定軌
道５０に沿って赤外線を常時発光しながら予め定められ
た速度で移動すると、子機２０側では、親機１０の赤外
線発光手段１５から発光される赤外線の光スポットを２
次元ＰＳＤ２２で常時受光し、当該ＰＳＤ２２は、その
光スポットの入射位置に応じた電気信号（ｘ1 ，ｘ2 ，
ｙ1 ，ｙ2 ）を出力する。この信号に基づきアナログ演
算回路２３では、前述したようにして光スポットの当該
ＰＳＤ２２上の入射位置（ｘ，ｙ）を演算する。ここ
に、２次元ＰＳＤによる位置検出では、２次元ＰＳＤの
大きさの１／５０００の単位まで計測可能であり、例え
ば、ＰＳＤの大きさが１０ｃｍならば、１０×１／５０
００＝０．００２ｃｍまでの分解能で計測が可能であ
る。

【００２３】次に、演算制御手段２４を構成する位置演
算回路２５では、ポジションセンサ２１の出力を受け、
親機１０から出力される赤外線の光スポットが２次元Ｐ
ＳＤ２２の中心（原点）からどの方向にどれだけずれた
か，即ち親機の移動方向，移動距離をを演算し、制御回
路２６では、この位置演算回路２５からの出力により、
常に赤外線の光スポットを２次元ＰＳＤ２２の原点で受
光するように操舵手段２７及び駆動手段２８を制御す
る。このようにして、子機２０は親機１０に追従して移
動する。

【００２４】しかして、親機１０がプログラムで定めら
れた所定量だけ移動して停止すると、子機２０側では２
次元ＰＳＤ２２の原点と親機１０から発光される赤外線
の光スポットの位置とが一致する点で停止する。そし
て、子機２０の演算制御手段２４を構成する制御回路２
６では、図示しない作業手段を始動して子機２０に与え
られた所定の作業を開始し、該作業が終了すると、制御
回路２６では、無線信号発生回路２９及び送信アンテナ
３０を介して作業終了報告の信号を、電波ＥＷにて送信
する。

【００２５】親機１０側では、この電波ＥＷを受信アン
テナ１１を介して受信・復調回路１２で受信し復調して
復調波に含まれる作業終了報告の信号を抽出し、制御装
置１３では、再び移動装置１４を制御して移動を開始す
る。

【００２６】このような一連の動作を時々刻々行なうこ
とにより子機２０は親機１０の真下に常にいるように制
御され、天井における親機１０の動きと同様の動きを地
上ですることになり（図１矢印Ｂ，ｂ参照）、所定の経
路に沿って、無人車である子機２０の誘導が正確に行な
われる。

【００２７】以上説明したように、本実施例によると、
親機１０が固定軌道５０に沿って所定の経路制御プログ
ラムに従って移動し、子機２０がこの親機１０に追従し
て移動するので、結果的に、従来の固定軌道方式と同様
の安定した誘導が可能であり、この一方、親機１０の経
路はインプットするデータの変更，換言すればソフトウ
ェアを変更するだけで容易に変更することができるの
で、親機１０の動きのパターンはフレキシブルであり、
また親機１０は天井に存在するので、地上設備のレイア
ウト変更に影響を受けず、そのため、誘導システムその
ものを変更すること無く子機２０の地上での動きを設備
のレイアウト変更に適応させることができる。また、各
親機１０に子機２０が１台ずつ対応して設けられてお
り、しかも子機２０同士は相互に独立しているので、同
時に複数の子機２０（無人車）の軌道変更が可能であ
り、子機２０はＰＳＤを使用したポジションセンサ２１
及びこの出力に基づき走行制御を行なう演算制御手段２
４を備えていれば良いので、車幅，車体形状，車高等の
制約は殆ど無く、子機２０が走行中に段差や溝等の影響
により正規軌道から外れても、センサヘッド部を構成す
る２次元ＰＳＤ２２の受光面積を比較的広めに設定する
ことにより、軌道修正を容易に行なうことができ、従っ
て、多少の走行路面の凹凸にも対応することができる。
更には、２次元ＰＳＤにより非常に精度の高い分解能で
子機２０の位置を検出することができるので、直ちに経
路ずれの補正を行なうことができ、暴走等が著しく発生
しにくくなる。

【００２８】なお、親機１０に、子機２０の作業を監視
する監視カメラを取り付け、異常があれば直ちに子機２
０の作業を中止するようなシステム構成とすれば、子機
２０のトラブルを最小限に抑制することが可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
親機が固定軌道に沿って所定の経路制御プログラムに従
って移動し、子機がこの親機に追従して移動するので、
結果的に、従来の固定軌道方式と同様の安定した誘導が
可能であり、親機の経路はソフトウェアを変更するだけ
で容易に変更することができ、また親機は天井に存在す
るので地上設備のレイアウト変更に影響を受けず、その
ため、誘導システムそのものを変更すること無く子機の
地上での動きを設備のレイアウト変更に適応させること
ができ、各親機に子機が１台ずつ対応して設けられ、し
かも子機同士は相互に独立しているので、同時に複数の
子機即ち無人車の軌道変更が可能であるという従来にな
い優れた無人車の誘導システムを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示す概略斜視図
である。

【図２】図１の親機と子機のそれぞれの構成を示すブロ
ック図である。

【図３】１次元ＰＳＤの構成及び位置検出原理を説明す
るための図である。

【図４】２次元ＰＳＤの位置検出原理を説明するための
図である。

【図５】図１のアナログ演算回路の具体的構成例を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１０親機２０子機２１ポジションセンサ２２２次元ＰＳＤ２４演算制御手段２７操舵手段２８駆動手段５０固定軌道

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】天井面に形成された碁盤の目状の固定軌
道を所定の経路制御プログラムに従って移動する少なく
とも１台の親機と、この親機に対応して各１台設けられ
た子機とを備え、当該各子機が、自機に対応する前記親
機から垂直下方に向けて発光される赤外線の光スポット
を受光する２次元ＰＳＤを用いたポジションセンサと、
このポジションセンサからの出力信号に基づき前記親機
の移動方向及び移動量を演算するとともにこの演算結果
に基づき前記親機に追従するように操舵手段及び駆動手
段を制御する演算制御手段とを含んで構成されているこ
とを特徴とした無人車の誘導システム。