JPH0650250B2 - 無人車の誘導制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無人車の推測航法に用いられる方向検出器の較
正に関する。

〔従来の技術〕

屋内あるいは屋外を走行する無人車を、出発点から目標
地点へ誘導する制御技術の分野において、車両の走行長
と進みつつある方向を走行中に計測して軌跡を計算し、
現在位置を算出することにより、所定の経路を辿るよう
に操舵制御することができる。この誘導走行技術は基本
技術として船舶の分野で“推測航法”と呼ばれており公
知である。

この推測航法を車両に適用する場合にも、速度又は走行
距離をタイヤ等で検出すること以外には、何ら変わると
ころはない。

ここで、車両の走行長と走行方向とから車両の現在位置
を求める方法を説明する。第４図に示すように、車両の
初期位置を（ｘ_０，Ｙ_０）、基準方向に対して車両が進
みつつある方向をα、微小走行長をｄとすると、車両
の現在位置（ｘ，ｙ）は、次式、 によって求めることができる。

さて、車両を推測航法で誘導走行させる際に使用する方
向検出器を大別し、その特徴を挙げると下記のようにな
る。

(イ)地磁気センサ 丈夫で安価であるが、付近に金属片があると指示方向に
狂いが生じる。有人車の現在位置表示装置として実用化
された例はあるが、無人車の誘導走行に実用されている
例はない。

なお、磁気の乱れ（誘導障害）がなければ、センサ自身
が基準方向を持っているので、基準方向を教示しなくて
もよい。

(ロ)慣性コマによるジャイロコンパス 高精度であり、センサ自身が南北を指す利点はあるが、
重く、高価で振動に弱く、電力消費量が大（モータが内
蔵されている）なため、車載して無人車の誘導走行に利
用しても経済的に割に合わない。

(ハ)レートジャイロ レートジャイロには、レーザージャイロ、光ファイバー
ジャイロのような高精度なものから、ガスレートジャイ
ロ、振動ジャイロのような丈夫なものがある。ただし、
レート（単位時間当りの変化量）という名称に代表され
るように、このレートジャイロは“どちらを向いている
のか”という方向を出力するのではなく、“どのくらい
の角速度で向きを変えているか”という方向の変化量を
出力する。

従って、誘導走行に使用するためには、次式の積分を用
いて現在の方向αを算出する必要がある。

α＝∫ｄｔ＋α_０……(2) ただし、はレートジャイロの出力、α_０は初期方向で
ある。なお、初期方向とは、“初めに車体が基準方向と
どれくらいの角度ズレしていたか”を示すものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来、上記レートジャイロの初期方向は人間が入力して
いたため完全な無人運転ができず、また精度と再現性
（人によってばらついた値になる）が悪かった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、無人車誘導
用方向検出器に基準方向を自動的に、かつ高精度に教示
し、その出力方向を較正することができる無人車の誘導
制御装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、無人車の走行長を検出する測長器
と、無人車の角速度を積分することにより無人車の走行
方向を検出する方向検出器と、前記測長器及び方向検出
器の出力に基づいて無人車の現在位置を逐次算出し、無
人車が所定の経路を辿るように推測航法によって無人車
を操舵制御する操舵制御手段とを具えた無人車の誘導制
御装置において、前記無人車の予定走行経路上に、予め
設定した所定の基準方向と同一方向の直線区間に誘導線
を配設した較正区間を設けるとともに、 前記無人車に、前記誘導線を検出し、車体を前記誘導線
に沿って誘導走行させるための誘導体センサと、前記無
人車が前記較正区間に進入すると、前記無人車を前記誘
導体センサの出力に基づき誘導走行させる誘導走行手段
と、前記較正区間の走行中における前記方向検出器の平
均出力を求める平均演算手段と、前記無人車が前記較正
区間から出ると前記平均出力の示す方向と前記基準方向
との差を求め、該差を補正値として前記方向検出器の出
力を補正する補正手段とを具えるようにしている。

無人車をある直線に沿って誘導走行させ、その走行中に
おける方向検出器の平均出力を求めることにより、無人
車を前記ある直線と同一方向に正確に向けたときの方向
検出器の出力と同等の出力を得ることができ、その結
果、方向検出器の出力と前記ある直線の方向との対応づ
け、すなわち方向検出器への基準方向の教示較正を行な
うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。

第１図において、無人ダンプトラック１を出発点（荷降
し場）Ａから目標地点（荷積場）Ｂまで誘導走行させる
場合に、誘導体２に追従するように誘導走行させる方法
と推測航法により所定の経路を誘導走行させる方法とを
併用する。なお、誘導体２は少なくとも所定の直線の較
正区間２ａ有する必要がある。また、前記較正区間２ａ
の始端および終端にはそれぞれ区間標識３ａおよび３ｂ
が設けられている。

第２図に例示した無人ダンプトラック２側の装置は、推
測航法により所定の経路を誘導走行させるために必要な
測長器１０、レートジャイロ１１および推測操舵制御装
置１２と、誘導体２に追従するように誘導走行させるた
めに必要な誘導体センサ１３および追従操舵制御装置１
４と、レートジャイロ１１の出力方向を較正するに必要
な補正器１５、基準方向設定器１６、区間標識センサ１
７および区間識別回路１８と、前記推測操舵制御装置１
２および追従操舵制御装置１４の出力を選択する切替器
１９と、この切替器１９の出力によってステアリングを
制御する操舵装置とから構成されている。

次に、無人ダンプトラック２が荷降し場Ａから荷積場Ｂ
に向って走行するときにおける上記装置の動作を説明す
る。

まず、切替器１９は後述する区間認識回路１８の出力に
より追従操舵制御装置１４側の入力信号を選択して出力
するようになっている。誘導体センサ１３は誘導体２を
検出し、例えばその誘導体２と車両とのずれに対応する
信号を追従操舵制御装置１４に加える。追従操舵制御装
置１４は入力信号から前記誘導体２と車両とのずれをな
くすような操舵指令信号を形成し、これを切替器１９に
加える。

切替器１９は上述したように追従操舵制御装置１４から
の操舵指令信号を選択して操舵装置２０に導き、操舵装
置２０は入力する操舵指令信号に基づいてステアリング
を制御する。これにより、無人ダンプトラック２は誘導
体２に沿って走行する。

無人ダンプトラック１が誘導体２の較正区間２ａの始端
位置に達すると、区間標識センサ１７は区間標識３ａを
検出する。区間認識回路１８は区間標識センサ１７が区
間標識３ａを検出すると、無人ダンプトラック１が補正
区間２ａに入ったことを認識し、無人ダンプトラック１
が較正区間２ａ内にあることを示す信号を補正器１５に
加える。

レートジャイロ１１は無人ダンプトラック１の角速度を
積分し、走行方向に対応する信号を補正器１５に出力す
る。基準方向設定器１６は、前記較正区間２ａの方向
（基準方向）が設定されており、この基準方向を示す信
号を補正器１５に出力する。

補正器１５は前記区間認識回路１８から無人ダンプトラ
ック１が直線区間２ａ内にあることを示す信号が加えら
れると直ちにレートジャイロ１１から加えられる走行方
向に対応する信号を積算する。その後、無人ダンプトラ
ック１が誘導体２の較正区間２ａの終端位置に達し、区
間標識センサ１７が区間標識３ｂを検出すると、区間認
識回路１８は無人ダンプトラック１が較正区間２ａから
出たことを認識する。これにより、区間認識回路１８は
切替器１９が推測操舵制御装置１２側の出力信号を選択
するように切替信号を切替器１９に出力するとともに、
前記補正器１５に出力していた較正区間２ａ内であるこ
とを示す信号を停止する。

補正器１５は区間認識回路１８からの信号により較正区
間２ａの走行が終了したことを認識すると、その間に積
算した前記走行方向に対応する信号の平均値を算出し、
この平均値と基準方向設定器１６から加えられた基準方
向を示す信号との差を求め、以下この差を補正値として
レートジャイロ１１から加わる走行方向を示す信号を補
正して推測操舵制御装置１２に出力する。

測長器１０は無人ダンプトラック１の走行長を計測し、
その走行長を示す信号を推測操舵制御装置１２に出力す
る。

推測操舵制御装置１２は測長器１０から加えられる走行
長を示す信号とレートジャイロから補正器１５を介して
加えられる走行方向を示す信号とから前述したように無
人ダンプトラック１の現在位置を求める（第(1)式参
照）。推測操舵制御装置１２は無人トラック１が走行す
べき所定の経路を予め記憶しており、この経路と車両の
現在位置とのずれをなくすような操舵指令信号を形成
し、これを切替器１９に加える。なお、車両の初期位置
を直線区間２ａの終端位置にすると、測長器１０による
走行長の累積誤差もここでキャンセルされるため都合が
よい。

切替器１９は上述したように推測操舵制御装置１２から
の操舵指令信号を選択して操舵装置２０に導き、操舵装
置２０は入力する操舵指令信号に基づいてステアリング
を制御する。これにより、無人ダンプトラック１は予め
記憶した所定の経路に沿って走行する。

なお、誘導体２としては第１表の線を表現するもの全て
が使用でき、誘導体センサ１３としては各々の線を表現
するものを検出する手段を用いればよい。また、区間標
識２ａ，２ｂとしては第１表の点を表現するもの全てが
使用でき、区間標識センサ１７としては各々の点を表現
するものを検出する手段を用いればよい。

次に、本発明を屋内の無人搬送車に適用した場合につい
て説明する。この場合、例えば、第３図に示すように床
面に誘導体として反射テープ４を貼付する。この反射テ
ープ４を検出するセンサとしてはラインイメージセンサ
を用いる。また、区間標識としては反射テープ４の切れ
目を利用する。

長い直線では、反射テープ４を利用して無人搬送車を誘
導走行させ、一方、広場Ｃや交差点Ｄでは推測航法によ
り無人搬送車を誘導走行させる。

従来の反射テープのみによる誘導では広場や広い交差点
に多くの線を引く必要があったり、盲走行（例えばプロ
グラム走行）させる場合にはその精度に問題があった。

本方式では広場や広い交差点の通過時に推測航法を用い
るため不要の線を引かずに済む。なお、上記交差点Ｄで
は３６通り（_９Ｃ_２＝３６）の走行経路が考えられ、全
ての走行経路に線を引くことは実際上困難である。

また、本方式では反射テープの直線部で走行方向の補
正、更には走行長の補正もでき、推測航法でも充分な精
度が確保できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、無人車を推測航法
で誘導走行させる際に必要な方向検出器（レートジャイ
ロ）の基準となる方向を自動的に、かつ精度よく教示
し、方向検出器の出力方向を較正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を無人ダンプトラックに適用した場
合の走行経路の一例を示す図、第２図は無人ダンプトラ
ック側の装置の一実施例を示すブロック図、第３図は本
発明を屋内の無人搬送車に適用した場合の走行経路の一
例を示す図、第４図は車両の走行長と走行方向とから車
両の現在位置を求める方法を説明するために用いた図で
ある。 １……無人ダンプトラック、２……誘導体、２ａ……直
線区間、３ａ，３ｂ……区間標識、４……反射テープ、
１０……測長器、１１……レートジャイロ、１２……推
測操舵制御装置、１３……誘導体センサ、１４……追従
操舵制御装置、１５……補正器、１６……基準方向設定
器、１７……区間標識センサ、１８……区間認識回路、
１９……切替器、２０……操舵装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無人車の走行長を検出する測長器と、無人
   車の角速度を積分することにより無人車の走行方向を検
   出する方向検出器と、前記測長器及び方向検出器の出力
   に基づいて無人車の現在位置を逐次算出し、無人車が所
   定の経路を辿るように推測航法によって無人車を操舵制
   御する操舵制御手段とを具えた無人車の誘導制御装置に
   おいて、 前記無人車の予定走行経路上に、予め設定した所定の基
   準方向と同一方向の直線区間に誘導線を配設した較正区
   間を設けるとともに、 前記無人車に、 前記誘導線を検出し、車体を前記誘導線に沿って誘導走
   行させるための誘導体センサと、 前記無人車が前記較正区間に進入すると、前記無人車を
   前記誘導体センサの出力に基づき誘導走行させる誘導走
   行手段と、 前記較正区間の走行中における前記方向検出器の平均出
   力を求める平均演算手段と、 前記無人車が前記較正区間から出ると前記平均出力の示
   す方向と前記基準方向との差を求め、該差を補正値とし
   て前記方向検出器の出力を補正する補正手段と、 を具えるようにした無人車の誘導制御装置。