JPH07104719B2 - 無人車の誘導装置 - Google Patents

無人車の誘導装置

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JPH07104719B2
JPH07104719B2 JP60287439A JP28743985A JPH07104719B2 JP H07104719 B2 JPH07104719 B2 JP H07104719B2 JP 60287439 A JP60287439 A JP 60287439A JP 28743985 A JP28743985 A JP 28743985A JP H07104719 B2 JPH07104719 B2 JP H07104719B2
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JP
Japan
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unmanned vehicle
wire rod
distance
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英次 吉川
智夫 松田
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Komatsu Ltd
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Komatsu Ltd
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Measurement Of Distances Traversed On The Ground (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無人車の誘導装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、無人車両を所定の走行径路に沿って目的地へ導く
方法には、方向検出器と走行長測定器にて車両の現在位
置を推定し、予め教示しておいた予定径路上の通過予定
地点を通過すべく車両を自動的に操舵する方式がある。
この方式の欠点は路面の凹凸や車輪のスリップにより車
両の推定位置に誤差を生じ、正確に通過予定地点を通過
できないことである。したがって従来の欠点を補う目的
で、安価なコストで正確な位置を計測する標識を走行径
路上に間欠的に設け、車両の推定位置を間欠的に較正す
る方法が各種提案されている。
これらの標識のうち、幾何的な特徴のある形状の標識を
無人車の走行コースに敷設し、無人車がその標識上を通
過する時に、無人車と標識との相対位置関係を求め、こ
れに基づいて車両の推定位置を間欠的に較正する方法が
最近提案されている(特願昭59−213991)。
すなわち、第8図に示すように、3本の直線状の線材1
a,1b,1cを一定の関係(線材1aと1cを平行)で配置して
標識1を構成し、各線材が走行コース2と交差するよう
に標識1を走行コース2に敷設する。ここで、無人車が
標識1上を通過し、そのとき車載した線材検出センサが
軌跡3を描いた場合について説明する。
標識1の線材1aと1cの間隔Lが十分に小さければ、軌跡
3が近似的に直線とみなすことができる。この軌跡3
は、まず線材1aと第1の交点P1で交わり、次に線材1bと
第2の交点P2で交わり、最後に線材1cと第3の交点P3
交わる。線材検出センサは、上記各交点P1,P2,P3で線材
を検出したという信号を発生するものとする。
無人車は走行距離計を有し、上記各交点P1,P2,P3におけ
る線材検出時点での各走行距離に基づいて交点P1とP2
距離L1と、交点P2とP3の距離L2を求める。この距離L1
L2の比は、交点P2から見た標識1の右側の長さl1と左側
の長さl2の比に等しい。したがって、距離L1とL2の比か
ら、標識1の中心線(走行コース2)に対するコースず
れ量を測定することができる。なお、無人車が一定の速
度で走行している場合には、交点P1からP2に要した時間
と、交点P2からP3に要した時間との比に基づいてコース
ずれ量を測定するようにしてもよい。
また、線材検出センサを2個用いた場合には、第9図に
示すような標識4によって無人車の走行方向および位置
を求めることができる。
すなわち、無人車の走行方向に対して直交する方向に設
けた左右の線材検出センサが、第9図に示す軌跡5およ
び6を描いた場合について説明する。この場合、右側の
センサが交点r1に達したとき、右側のセンサは点Pに位
置することになり、この時点から左側のセンサが交点m1
に達するまでには、無人車は距離▲▼走行するこ
とになる。
上記三角形r1m1Pは直角三角形であり、▲▼は計
測可能であり、かつ▲▼(=S)はセンサ間距離
であるため、線材4a,4bに対する無人車の進入角度θ
は、この角度θは車両の進行方向を示すが、次式 によって求めることができる。
一方、2つのセンサが標識4(線材4a)を横切る位置
は、両センサが2本の線材4a,4bを横切る時点に基づい
て測距した距離▲▼,距離▲▼,上記
第(1)で求めた角度θ、および2本の線材4a,4bのな
す角ψから、線材4aと4bとの交点(基準点O)からそれ
ぞれ線材4aの交点m1までの距離▲▼および交点r1
までの距離▲▼は、次式、 によって求めることができる。
ここで、センサ5,6の中心が線分2aを横切った位置をQ
とすると、基準点OからQまでの距離▲▼は、上記
第(2)式から、 となる。
なお、上記標識の線材およびこれを検出するセンサとし
ては、第1表に示す組み合わせのものが考えられる。
〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、上記線材検出センサが線材を検出する時点と
しては、センサ出力が所定の閾値を超えた時点または前
記閾値を下回った時点としていた。しかし、タイヤの歪
みや走行路の凹凸などを原因とする車体の上下振動によ
ってセンサと線材間の距離が変化した場合、センサの信
号出力は第3図のHa,Hb,Hcのように変化することになる
ので、上記従来技術のように、線材検出時点をセンサ出
力が所定の閾値を超えた時点または前記閾値を下回った
時点とする手法では、センサと線材間の距離が変化する
度に、線材検出時点が異なるようになり(第3図のA1,B
1,C2,A2,B2,C2参照)、この結果、車両の位置検出精度
が低下するという問題がある。
なお、この場合、タイヤの歪みや走行路の凹凸などを原
因とする車体の上下振動によって信号成分に混入する雑
音成分の周波数は、信号成分の基本周波数に比べて十分
低いものであり、信号波形自体を大きく歪ませたり、信
号位相を遅進させたりすることはなく、信号波形を単に
上下に移動させるものである。
本発明は上記実情も鑑みてなされたもので、車両が上下
振動して線材までの距離が変化しても常に線材の中心位
置の検出を正確に行えることができるようにし、無人車
の位置検出精度を向上させる無人車の誘導装置を提供す
ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば、複数の直線状の線材を一定の幾何的関
係で配置してなる標識を無人車の走行コースに間欠的に
敷設するとともに、無人車が前記標識の各線材を横切っ
たときの無人車の走行距離をそれぞれ測定し、これら測
定した各走行距離に基づいて標識に対する無人車の相対
位置を求め、該求めた相対位置に基づいて無人車を誘導
する無人車の誘導装置において、前記各線材の中心位置
に最接近したときにその出力が最大値をとり、かつ前記
無人車の走行に伴う前記線材との距離変化に応じて前記
最大値を頂点とする略対称波形の検出信号を出力する線
材検出手段と、無人車の走行距離を検出する走行距離検
出手段と、前記線材検出手段の検出信号を所定の閾値と
比較し、検出信号が前記閾値を上回った第1の時点およ
び下回った第2の時点を各線材毎に検出する比較手段
と、前記比較手段によって検出された第1及び第2の時
点における前記走行距離検出手段の検出距離を求め、こ
れら2つの検出距離の平均値を各線材毎に求める平均値
演算手段とを無人車に具え、前記平均値演算手段の出力
に基づいて標識に対する無人車の前記相対位置を求める
ようにしたことを特徴とする。
〔作用〕
上記線材検出手段は、線材を横切る際に、その線材の中
心位置に関して対称なレベルの検出信号を出力する。し
たがって、この検出信号を適当な閾値と比較することに
より、線材検出手段は線材の中心位置に対して一定距離
だけ近づいた時点及び同距離だけ遠ざかる時点における
走行距離を計測し、その平均値を求めることにより線材
検出手段の地上高さ、検出感度によらず、線材検出手段
が線材の中心位置を通過する時点における走行距離を求
めることができる。
〔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、線分検出センサ10は、無人車の移動に
伴い(第2図(a))、線材14との相対位置関係に応じ
た検出信号を出力する(第2図(b))。ただし、セン
サ10は線材接近時と遠ざかる時でヒステリシスがないも
のでなければならない。また、この検出信号は、線材14
の中心位置Aに対して対称な信号波形を有している。
割込信号発生回路11は、上記センサ10の検出信号のピー
ク値よりも小さく、かつ線材検出を行っていない時の検
出レベルよりも大きい適当な閾値V3を有し(第2図
(b))、センサ10の検出信号がこの閾値V3より大きく
なる時点に立上り割込信号S1を出力し(第2図
(c))、またセンサ10の検出信号が閾値V3よりも小さ
くなる時点に立下り割込信号S2を出力する(第2図
(d))。
これらの立上り割込信号S1および立下り割込信号S2はそ
れぞれ演算回路12に加えられる。また、演算回路12の他
の入力には、走行距離検出器13から無人車の走行距離を
示す信号が加えられている。
演算回路12は、それぞれ立上り割込信号S1および立下り
割込信号S2の入力時点に、走行距離検出器13からの走行
距離A1およびA2を示す信号を取り込み、センサ10が線材
14の中心位置を通過する時点における無人車の走行距離
Aを、次式、 により求める。また、走行距離A1とA2の差|A1-A2|を
求め、この差がほぼ線材14の幅を示すとき、センサ10が
線材14上を通過したと判定し、上記第(4)式で求めた
距離Aを示す信号を、センサ10が線材14の中心位置を通
過した時点における無人車の走行距離として出力する。
この走行距離Aを示す信号は、前述したように無人車の
コースずれ等を算出するために用いられるが、ここでは
その説明は省略する。
このように、センサ10が線材14の中心位置を通過する時
点における走行距離を、線材接近時にセンサ出力が閾値
を超えた時点の走行距離A1と線材から遠ざけり、閾値を
下まわる時点の走行距離A2との平均から求めるようにし
たため、第3図に示すようにセンサ10の地上高さHがH
a,Hb,Hcと変化した場合の検出信号でも、図から明らか
なように、線材中心位置での走行距離Dは、 となり、センサ10の地上高さに全く関係なく正確に検出
することができる。すなわち、車両が上下振動しても検
出精度に影響を受けない。
また、第4図に示すように、N個の閾値Vs1,Vs2,……V
snを設定し、各閾値ごとに求めた線材中心位置での走行
距離D1,D2,……Dnの平均値D′を、次式、 によって求めることにより、安定したより正確な線材中
心位置での走行距離を求めることができる。
次に、第5図に示すZ状の標識20を矢印のように通過し
た場合の具体的なデータについて記述する。
標識20を構成する線材20a,20b.20cは、幅5cmのアルミテ
ープであり、線材20aと20cの間隔は80cmである。センサ
は、金属センサであり、車体(全長2130mm)が標識20を
通過するときの速度は、4Km/hである。
このときの金属センサの出力電圧(V)は、第7図
(a)に示すようになる。すなわち、線材20a,20b,20c
を通過するごとに、飽和値(10V)から出力電圧の値が
下がる。なお、車体の上下動や傾きのため、各線材通過
時における出力電圧波形それぞれ上下にずれたものとな
っている。
一方、前述した割込信号発生回路11(第1図)は、第6
図に示す回路によって具体化される。
上記金属センサからの電圧信号(第7図(a))は、入
力端子31を介して減算回路32の負入力に加えられる。減
算回路32の正入力には閾値電圧(9V)が閾値設定器33か
ら加えられている。
この減算回路32は上記2入力の減算を行い、その減算信
号をオペアンプによるシュミット回路34に加える。シュ
ミット回路34は上記減算信号の入力に基づいて、減算信
号に含まれる微小なリップル雑音を除去して第7図
(b)に示す信号を出力する。
シュミット回路34の出力信号は、トランジスタ35のベー
スに加えられ、またトランジスタ35のコレクタ電圧はト
ランジスタ36のベースに加えられる。トランジスタ35お
よび36はベースに印加される電圧がHレベルになると導
通し、Lレベルになるとカットオフする。また、トラン
ジスタ35および36は導通するとそのコレクタ電圧がLレ
ベルとなり、カットオフするとHレベルとなる。
したがって、シュミット回路34の出力電圧がHレベルの
ときには、トランジスタ35のコレクタ電圧はLレベルと
なり、トランジスタ36のコレクタ電圧はHレベルとな
る。この状態で、シュミット回路34の出力電圧がLレベ
ルになると、トランジスタ35のコレクタ電圧はHレベル
となり、ワンショット回路37は、これによってトリガさ
れて立上り割込信号S1を出力する(第7図(c))。続
いて、シュミット回路34の出力電圧がHレベルになる
と、トランジスタ36のコレクタ電圧はHレベルとなり、
ワンショット回路38は、これによってトリガされて立下
り割込信号S2を出力する(第7図(d))。
なお、割込信号発生回路は上記実施例に限らず、センサ
出力が閾値を超えた時点及びセンサ出力が閾値を下回っ
た時点を検出するものであればいかなるものでもよい。
また、本実施例では、センサが線材の中心位置を通過す
る時点における無人車の走行距離を求めるようにした
が、無人車が一定の速度で走行する場合には、センサが
線材の中心位置を通過する時点(時間)を検出するよう
にしてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、線材検出センサが
線材の中心位置を通過する時点における走行距離を正確
に読み取ることができる。これにより、無人車が複数本
の線材から構成されている誘導用標識を通過する際に、
無人車と誘導用標識との相対位置関係をより正確に求め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図
(a)〜(d)は第1図に示す装置の動作を説明するた
めに用いた図、第3図は本発明の効果を説明するために
用いた図、第4図は本発明の他の実施例を説明するため
に用いた図、第5図はZ状の標識の平面図、第6図は第
1図における割込信号発生回路の詳細例を示す回路図、
第7図(a)〜(d)はそれぞれ第6図の回路の各部の
信号波形図、第8図および第9図はそれぞれ本発明が適
用される誘導用標識の一例と、その標識の使用方法を説
明するために用いた図である。 10…線分検出センサ、11…割込信号発生回路、12…演算
回路、13…走行距離検出器、14…線材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の直線状の線材を一定の幾何的関係で
    配置してなる標識を無人車の走行コースに間欠的に敷設
    するとともに、 無人車が前記標識の各線材を横切ったときの無人車の走
    行距離をそれぞれ測定し、これら測定した各走行距離に
    基づいて標識に対する無人車の相対位置を求め、該求め
    た相対位置に基づいて無人車を誘導する無人車の誘導装
    置において、 前記各線材の中心位置に最接近したときにその出力が最
    大値をとり、かつ前記無人車の走行に伴う前記線材との
    距離変化に応じて前記最大値を頂点とする略対称波形の
    検出信号を出力する線材検出手段と、 無人車の走行距離を検出する走行距離検出手段と、 前記線材検出手段の検出信号を所定の閾値と比較し、検
    出信号が前記閾値を上回った第1の時点および下回った
    第2の時点を各線材毎に検出する比較手段と、 前記比較手段によって検出された第1及び第2の時点に
    おける前記走行距離検出手段の検出距離を求め、これら
    2つの検出距離の平均値を各線材毎に求める平均値演算
    手段と、 を無人車に具え、前記平均値演算手段の出力に基づいて
    標識に対する無人車の前記相対位置を求めるようにした
    ことを特徴とする無人車の誘導装置。
JP60287439A 1985-12-20 1985-12-20 無人車の誘導装置 Expired - Lifetime JPH07104719B2 (ja)

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JPS62145401A JPS62145401A (ja) 1987-06-29
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