JPH0716165Y2 - 車体位置・速度検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は無人車の位置や速度等を検出することができる
装置に関する。

B.考案の概要 本考案では、無人車の上面に取り付けた光位置検出器上
に鉛直上方から照射されるレーザの受光点の軌跡から、
幾何学的条件に従って、予定軌跡に対する無人車のズレ
を簡単かつ正確に求めることができる。このため、予定
軌道に復帰するための運転制御も容易となる。

C.従来の技術 無人車の誘導方式としては、例えば、床面に誘導線を張
り、これに電流を流して、ピックアップコイルで磁力線
を検出し、誘導線に沿わせて無人車を走行させる電磁誘
導方式がある。他にも、光反射テープを床面に張り、投
光器で照らして、光センサで検出させることにより、光
反射テープに沿って無人車を走行させる光学方式があ
る。

しかし、誘導線、光反射テープ等を床面に敷設する場合
には、汚れの除去等のために一定期間ごとのメンテナン
スが必要である。また、進路変更ごとに敷設作業を繰り
返さなければならなかった。

一方、無人車の車輪にエンコーダを取り付けて回転数を
検出し、これから移動距離を算出すると共にジャイロに
より車体角度の変化を計測するジャイロ方式が知られて
いる。

ところが、ジャイロ方式では、路面の凹凸や外力等によ
る車輪のスリップや摩耗、ジャイロの蓄積誤差が生じる
ため、予定軌道からずれてしまうことがあった。これを
防止して、長距離走行するためには適当な間隔で、移動
距離，速度等について精度の良い定点補正を行う必要が
ある。

従来の定点補正としては指向性の良いレーザを用いるい
わゆるレーザ燈台方式が知られており、その他にも超音
波，電磁波を用いる方式が知られているが、これらはい
ずれも、装置構成，補正演算が複雑であり、しかも必ず
しも精度が良りとは言えなかった。

D.考案が解決しようとする課題 しかしながら、従来のレーザ燈台方式では次の条件を満
足するものはなかった。

（１）ミラー等の回転を回避してレーザ光を振らせない
ようにする。

（２）車体に関する位置，速度等の情報は無人搬送車自
体が検出する。

（３）光学系が簡単であること。

（４）安全のためにレーザ光線の到達する範囲を限定す
る。

本考案は上記条件を満足し得る車体位置・速度検出装置
を提供することを目的とするものである。

E.上記課題を解決するための手段及び作用無人車の上面
に取り付けた光位置検出器上に鉛直方向から照射される
レーザの受光点の軌跡から無人車の位置や速度を検出す
ることができ、従来に比べ簡単かつ確実に予定軌道に対
するズレを修正することができる。

F.実施例 以下、本考案の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。

第１図及び第２図に示すように通路１の中央には予定軌
道Ａが設定されると共にこの予定軌道Ａに沿って無人車
２が走行できるようジャイロ等による速度・位置情報に
基づいて運転制御されている。しかし、ジャイロ等の誤
差により予定軌道Ａよりズレることがあり、定点補正す
る必要がある。このため第３図に示すようにこの無人車
２の上面には光位置検出器として半導体位置検出素子
（以下PSDという）３が取り付けられている。このPSD3
は、第４図及び第５図に示すように、平板状シリコンの
表面にＰ層，裏面にＮ層，そして中間にＩ層の３層を形
成してなるものであり、各辺には電極4,5,6,7が付属し
ている。入射した光は、光電変換され、その一次元的様
子を示す第４図のように、光電流として各電極4,5から
分割出力され、その値の比から入射した点（受光点）の
２次元的位置が求められる。

一方、定点補正を行うため通路１の定点ｉの直上におけ
る天井８には半導体レーザ９が下向きに取り付けられる
と共にこの半導体レーザ９から鉛直下方に照射されるレ
ーザ光Ｂは、予定軌道Ａに交わるようになっている。

従って、前述した無人車２が予定軌道Ａ上を走行する場
合と、予定軌道Ａからずれて走行する場合とでは、PSD3
に照射されたレーザＢの受光点の軌跡C,D,Eが異なるこ
とになり、その軌跡C,D,Eを幾何学的に分析すれば、そ
の予定軌道Ａからの水平距離，偏差角及び速度等を求め
られることになる。

例えば、第３図に示すようにPSD3の受光面にXY座標軸を
設定すれば、定規点ｉにおける予定軌道Ａからの水平距
離Z,偏差角ψは下式で示される。

但し、XY座標軸は、原点０をPSD3の中央に設定すると共
に予定軌道Ａに沿って走行したときの受光点の軌跡Ｄを
Ｙ軸とした。また、PSD3に受光し始めた時の受光点の座
標（x_o，y_o）、受光し終る座標を（x_n，y_n）とした。

Ｚ＝y_n …（２） 上記（１）（２）式に示される演算は、無人車３内に設
けられたマイクロコンピュータ等の演算回路（図示省
略）によって実行され、求められた予定軌道Ａからのず
れψ,Zに基づいて走行修正を行い、予定軌道Ａに復帰で
きるようにする。

また、無人車３の速度υは次の様に求められる。但し、
ｔはPSD3に受光し始めた時からPSD3に受光し終えるまで
の時間である。

速度υについても、上記のように予定速度Ｖと差が生じ
るようであれば、その偏差ｍ（Ｖ−υ）に基づいて速度
補正を行うようにすれば良い。

このように本実施例によれば、予定軌道Ａからの水平方
向の距離z,車体の偏差角ψ及び車体の速度υを簡単な幾
何学的条件に基づいて演算することができるので、これ
らの値により運転制御を修正してやれば予定軌道Ａに復
帰させることができる。また、PSD3は一定角度で固定さ
せたままであり、従来のようにミラーを回転させる必要
もなく、光学系が簡単になった。更に検出器は車体に取
り付けられるだけで車外には取り付けられないので、車
外からの誘導に依ことなく自走的に進行方向を修正でき
る。一方、レーザは鉛直下方に照射され、人間の高さで
水平に照射される場合に比べ、レーザの届く範囲が限定
され安全性が高い。尚、レーザ発振器は天井に設置すれ
ばよいので、工場内等のような場所であっても、作業の
邪魔とならない。

G.考案の効果 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように無人車
に取り付けた光位置検出器上に照射されたレーザの受光
点の軌跡から、幾何学的条件に従って、予定軌道に対す
る無人車のズレを簡単かつ正確に求めることができる。
このため、予定軌道に復帰させるための制御も容易とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本考案の一実施例にかかり、第１図は
レーザ照射方向の説明図、第２図は無人車の平面図、第
３図はPSDのXY座標を示す説明図、第４図，第５図はそ
れぞれPSDの断面図，斜視図である。 図面中、 １は通路、２は無人車、３はPSD（半導体位置検出素
子）、4,5,6,7は電極、８は天井、９は半導体レーザ、
ψは偏差角、Ｚは水平距離、Ａは予定軌道、Ｂはレーザ
光、C,D,Eは軌跡である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】受光した点の２次元的位置を検出すること
   のできる光位置検出器を無人車の上面に取り付ける一
   方、該無人車の予定軌道に対し上方から鉛直下方へ向け
   てレーザを照射するレーザ発振器を設け、更に、前記光
   位置検出器上の受光点の軌跡を幾何学的条件に基づいて
   分析し、前記無人車の前記予定軌道に対する水平距離、
   偏差角及び速度を演算する演算回路を設けたことを特徴
   とする車体位置・速度検出装置。