JPH0943342A - Self position detector of autonomous traveling work vehicle - Google Patents

Self position detector of autonomous traveling work vehicle

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JPH0943342A
JPH0943342A JP7193326A JP19332695A JPH0943342A JP H0943342 A JPH0943342 A JP H0943342A JP 7193326 A JP7193326 A JP 7193326A JP 19332695 A JP19332695 A JP 19332695A JP H0943342 A JPH0943342 A JP H0943342A
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vehicle
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light
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Takayuki Sogawa
能之 十川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the detection of accurate self position and the simultaneous detection of a reflection mark and an obstacle by obtaining distance information from reflected light, and also providing a means for measuring reflection intensity of light and a means for identifying an substance having reflected light. SOLUTION: A light scanning means 6 performs light scanning, and a distance/light reflection intensity measuring means 31 computes the reflectance of an object from the distance information and light reflection intensity obtained by receiving the pulse beam reflected with an outside object. This writes the distance information, the light reflection intensity, and information on reflectance into a memory to the scanning point coordinate. When the scanning of one face is completed, the identification means 32a extracts the points where the reflectance is not less than the set value from the data stored in the memory, and performs the histogram processing, and recognizes marks PA and PB, and a self vehicle position computing means 32b computes the present self vehicle position. Moreover, a peripheral obstacle information computing means 32c extracts the points where the reflectance is not more than the set value and besides the distance is not more than the set value from among the memory, and performs histogram processing, and judges the obstacle.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、特定の作業領域周
辺に設置された複数の標識を認識して自己位置を検出
し、草刈、芝刈作業等における作業走行を行なう自律走
行作業車の自己位置検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention recognizes a plurality of markers installed around a specific work area to detect the self-position, and self-positions an autonomous traveling work vehicle that performs work traveling in grass cutting, lawn mowing, and the like. Regarding a detection device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、無人で自律走行する自律走行車に
対しては、自律走行のための自己位置検出として、電線
を地下に埋設し、この電線が発する磁界を磁気センサで
検出する技術が提案されているが、ゴルフ場、河川敷堤
防、公園等の各種フィールドで草刈、芝刈等の作業を無
人で行なう自律走行作業車等のように、自律走行領域が
広大な場合、領域の地下全てに電線を埋設することは困
難であり、設置費用も大きなものとなる。
2. Description of the Related Art Conventionally, for an autonomous vehicle that is autonomously autonomously traveling, there is a technique in which an electric wire is buried underground and a magnetic sensor detects a magnetic field generated by the electric wire as self-position detection for autonomous traveling. Although it has been proposed, if the autonomous driving area is large, such as an autonomous vehicle that performs unmanned grass cutting, lawn cutting, etc. in various fields such as golf courses, river banks, parks, etc. It is difficult to embed the electric wire, and the installation cost becomes large.

【0003】このため、複数の標識を自律走行させる領
域の周辺に設置し、この標識を認識して自車輌位置を検
出する技術が開発されており、例えば、特開平3−13
5606号公報には、電磁波の一例として光を用い、特
定区域内に立設した複数の再帰性反射ポール(光反射標
識)に投光し、反射光を光センサで受光して隣合う反射
ポールを臨む角度を検出し、検出した角度と標識の既知
の座標とから三点挟角法(三角測量法)により自己位置
を検出する技術が開示されている。
For this reason, a technique has been developed in which a plurality of signs are installed in the vicinity of an autonomously traveling area and the position of the vehicle is detected by recognizing the signs.
In Japanese Patent No. 5606, light is used as an example of an electromagnetic wave, and light is projected onto a plurality of retroreflective poles (light reflective markers) provided upright in a specific area, and the reflected light is received by an optical sensor, and adjacent reflective poles are received. There is disclosed a technique of detecting the angle at which the angle of view is detected and detecting the self-position by the three-point angle method (triangulation method) from the detected angle and the known coordinates of the sign.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
先行技術においては、光反射標識で反射された光を光セ
ンサで受光することにより光反射標識を検出し、三角測
量により自己位置を検出するため、三角測量のために少
なくとも3個の光反射標識が必要となり、また、移動方
向が前後あるいは左右斜め方向と多様に渡る自律走行作
業においては、車輌と光反射標識との位置関係によって
は標識間の角度誤差が大きくなり、計測精度が悪化する
虞がある。
However, in the above-mentioned prior art, the light reflected sign is detected by receiving the light reflected by the light reflected sign by the optical sensor, and the self position is detected by triangulation. , At least three light-reflective signs are required for triangulation, and in autonomous driving work in which the traveling direction varies in the front-rear direction or the left-right diagonal direction, the space between the signs may differ depending on the positional relationship between the vehicle and the light-reflective signs. There is a possibility that the angle error of 1 becomes large and the measurement accuracy deteriorates.

【0005】さらに、自律走行作業車においては、作業
領域周辺に存在する障害物を考慮する必要があるが、従
来、この周辺障害物と光反射標識とを同時に検出するこ
とは困難であり、光反射標識を検出するための装置に加
え、障害物を検出するための装置を備えなければなら
ず、コスト上昇の要因となっている。
Further, in an autonomous vehicle, it is necessary to consider an obstacle existing around the work area. However, conventionally, it is difficult to detect the obstacle and the light reflection sign at the same time, and In addition to the device for detecting the reflective sign, a device for detecting an obstacle must be provided, which causes a cost increase.

【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、作業領域周辺に設置する反射標識の数を最小限に抑
えつつ正確に自己位置を検出できるばかりでなく、反射
標識と障害物とを同時に検出することのできる自律走行
作業車の自己位置検出装置を提供することを目的として
いる。
The present invention has been made in view of the above circumstances. Not only can the self-position be accurately detected while minimizing the number of reflective markers installed around the work area, but the reflective markers and obstacles can be detected. It is an object of the present invention to provide a self-position detecting device for an autonomously traveling work vehicle that can be detected simultaneously.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
作業領域周辺に設置した複数の反射標識を電磁波走査に
よって検出し、自己位置を測定する自律走行作業車の自
己位置検出装置において、図1の基本構成図に示すよう
に、走査手段を作動させて電磁波を外部に投射してから
外部の物体で反射された電磁波を検知するまでの時間に
基づく距離情報を得ると共に、検知した電磁波の反射強
度を計測する距離/電磁波反射強度計測手段と、上記距
離情報および電磁波反射強度に基づいて投射した電磁波
を反射した物体が上記反射標識あるいは周辺障害物かを
識別する識別手段と、上記反射標識を識別したときに
は、上記反射標識に対する距離情報と電磁波走査位置と
から自車輌に対する方角及び距離を算出し、少なくとも
2個の上記反射標識に係わる方角及び距離の情報と予め
記憶してある上記反射標識の位置情報とに基づいて自車
輌位置を算出する自車輌位置算出手段と、上記周辺障害
物を識別したときには、この周辺障害物に対する距離情
報と電磁波走査位置とから自車輌に対する周辺障害物の
方角及び距離を算出する周辺障害物情報算出手段とを備
えたことを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention,
In a self-position detecting device for an autonomous traveling work vehicle, which detects a plurality of reflective signs installed around a work area by electromagnetic wave scanning and measures the self-position, a scanning means is operated as shown in the basic configuration diagram of FIG. A distance / electromagnetic wave reflection strength measuring means for measuring the reflection strength of the detected electromagnetic wave as well as obtaining distance information based on the time from the projection of the electromagnetic wave to the outside until the detection of the electromagnetic wave reflected by the external object, and the above distance. Identification means for identifying whether the object reflecting the projected electromagnetic wave based on the information and the electromagnetic wave reflection intensity is the reflective sign or the surrounding obstacle, and when the reflective sign is identified, the distance information and the electromagnetic wave scanning position for the reflective sign. The direction and distance to the vehicle are calculated from the above, and the direction and distance information relating to at least two of the above-mentioned reflection signs are stored in advance as the above When the vehicle position calculating means for calculating the vehicle position based on the position information of the sign and the peripheral obstacle are identified, the distance information for the peripheral obstacle and the electromagnetic wave scanning position are used to detect the obstacle around the vehicle. A peripheral obstacle information calculation means for calculating a direction and a distance is provided.

【0008】請求項2記載の発明では、上記識別手段
は、投射した電磁波を反射した物体が上記反射標識ある
いは周辺障害物であると識別する際、上記距離情報と上
記電磁波反射強度とから物体の反射率を算出し、この反
射率を識別の指標として用いることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, the identifying means identifies the object based on the distance information and the electromagnetic wave reflection intensity when the object reflecting the projected electromagnetic wave is identified as the reflective sign or the surrounding obstacle. The reflectance is calculated and the reflectance is used as an index for identification.

【0009】すなわち、請求項1記載の発明では、電磁
波を外部に投射してから外部の物体で反射された電磁波
を検知するまでの時間に基づく距離情報と、検知した電
磁波の反射強度とに基づいて、投射した電磁波を反射し
た物体が反射標識あるいは周辺障害物かを識別する。そ
して、識別した物体が反射標識であるときには、反射標
識に対する距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対
する方角及び距離を算出し、少なくとも2個の上記反射
標識に係わる方角及び距離の情報と予め記憶してある上
記反射標識の位置情報とに基づいて自車輌位置を算出す
る。また、識別した物体が周辺障害物であるときには、
この周辺障害物に対する距離情報と電磁波走査位置とか
ら自車輌に対する周辺障害物の方角及び距離を算出す
る。
That is, according to the first aspect of the invention, based on the distance information based on the time from the projection of the electromagnetic wave to the outside until the detection of the electromagnetic wave reflected by the external object, and the reflection intensity of the detected electromagnetic wave. Then, the object reflecting the projected electromagnetic wave is identified as a reflective sign or a surrounding obstacle. When the identified object is a reflective sign, the direction and distance to the vehicle are calculated from the distance information for the reflective sign and the electromagnetic wave scanning position, and the direction and distance information relating to at least two of the reflective signs are stored in advance. The vehicle position is calculated on the basis of the position information of the above-mentioned reflection sign. Also, when the identified object is a peripheral obstacle,
The direction and distance of the surrounding obstacle with respect to the vehicle are calculated from the distance information about the surrounding obstacle and the electromagnetic wave scanning position.

【0010】この場合、請求項2記載の発明では、請求
項1記載の発明において、電磁波を外部に投射してから
外部の物体で反射された電磁波を検知するまでの時間に
基づく距離情報と、検知した電磁波の反射強度とから物
体の反射率を算出し、この反射率を指標として投射した
電磁波を反射した物体が反射標識であるか周辺障害物で
あるかを識別する。
In this case, in the invention described in claim 2, in the invention described in claim 1, distance information based on the time from the projection of the electromagnetic wave to the outside until the detection of the electromagnetic wave reflected by the external object, The reflectance of the object is calculated from the detected reflection intensity of the electromagnetic wave, and the reflectance is used as an index to identify whether the object reflecting the projected electromagnetic wave is a reflective sign or a peripheral obstacle.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図2〜図7は本発明による第1の
実施の形態に係わり、図2は自己位置検出ルーチンのフ
ローチャート、図3は主制御ルーチンのフローチャー
ト、図4は芝刈作業車及び光反射標識を示す説明図、図
5は制御系のブロック図、図6は距離及び光反射強度計
測の説明図、図7は作業領域における自己位置検出の説
明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 2 to 7 relate to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flow chart of a self-position detection routine, FIG. 3 is a flow chart of a main control routine, and FIG. 4 is a lawn mowing vehicle and a light reflection sign. FIG. 5, FIG. 5 is a block diagram of a control system, FIG. 6 is an explanatory diagram of distance and light reflection intensity measurement, and FIG. 7 is an explanatory diagram of self-position detection in a work area.

【0012】図4において、符号1は無人で自律走行が
可能な自律走行作業車を示し、本実施の形態においては
ゴルフ場等の草・芝刈り作業を行う芝刈作業車であり、
電磁波の一例として光を用い、光走査により自己位置を
検出する。この芝刈作業車1は、エンジン駆動で走行
し、前後輪の操舵角を独立して制御可能となっており、
車輌本体下部に、草・芝刈作業を行うためのモーア等の
刈刃機構部2を備えるとともに、走行履歴に基づいて現
在位置を測定するための推測航法用センサや、草・芝刈
作業領域の刈跡境界に沿った倣い走行を行うための倣い
走行用センサを備えている。
In FIG. 4, reference numeral 1 represents an unmanned autonomous traveling work vehicle, which in the present embodiment is a lawn mowing work vehicle for performing grass / lawn mowing work on a golf course or the like,
Light is used as an example of an electromagnetic wave, and the self-position is detected by optical scanning. This lawnmower vehicle 1 is driven by an engine, and the steering angles of the front and rear wheels can be independently controlled.
At the bottom of the vehicle body, a cutting blade mechanism 2 such as a mower for performing grass / lawn mowing work is provided, a dead reckoning sensor for measuring the current position based on the traveling history, and a grass / lawn mowing work area. It is provided with a copy travel sensor for performing a copy travel along the trace boundary.

【0013】上記推測航法用センサとしては、地磁気セ
ンサ3及び車輪エンコーダ4が採用され、また、上記倣
い走行用センサとしては、芝刈作業における既刈部と未
刈部との刈跡境界を検出する刈跡境界検出センサ5が採
用されている。尚、刈跡境界検出センサ5は、例えば、
草・芝丈に応じて上下するそり状の板と、このそり状の
板を支持する部材の回動角を検出するロータリエンコー
ダ等を組合わせて構成される。
As the dead reckoning sensor, a geomagnetic sensor 3 and a wheel encoder 4 are adopted, and as the copy running sensor, a boundary between a cut portion and a non-cut portion in lawn mowing work is detected. The cut boundary detection sensor 5 is used. The cut boundary detecting sensor 5 is, for example,
It is configured by combining a sled-shaped plate that moves up and down according to the length of grass / turf, and a rotary encoder that detects a rotation angle of a member that supports the sled-shaped plate.

【0014】さらに、上記芝刈作業車1には、草・芝刈
作業領域の周辺に立設された複数の光反射標識20を認
識して自己位置を検出するため、走査手段としてレーザ
レーダの走査部6が車体前部に設置されており、走行の
障害となる周辺障害物が存在する場合には、この周辺障
害物も上記光反射標識20と同時に認識可能なようにな
っている。上記光反射標識20は、光が常に入射方向に
反射される性質を持った再帰性反射標識であり、例え
ば、コーナキューブ型光反射シート等の再帰性反射板を
所定の長さに渡って貼りつけて構成される。
Further, in the lawnmower work vehicle 1, since a plurality of light reflection markers 20 standing upright around the grass / lawn mowing work area are recognized to detect the self position, a scanning section of a laser radar is used as a scanning means. 6 is installed in the front part of the vehicle body, and when there is a peripheral obstacle that obstructs traveling, this peripheral obstacle can be recognized at the same time as the light reflection sign 20. The light reflective sign 20 is a retroreflective sign having a property that light is always reflected in the incident direction. For example, a retroreflector such as a corner cube type light reflective sheet is attached over a predetermined length. It is attached and configured.

【0015】上記レーザレーダ走査部6には、図5に示
すように、一定周期のパルスレーザ光を出射する投光器
7、この投光器7から出射されたレーザ光をビーム状に
収束させる収束レンズ8、この収束レンズ8からの光を
透過する一方、外部からの入射光を反射する半透過ミラ
ー(ハーフミラー)9、外部に投光する光を走査するた
めの走査ミラー10、この走査ミラー10を回転させる
高速の走査モータ11、ハーフミラー9で反射された外
部からの入射光を収束させる収束レンズ12、この収束
レンズ12からの光を受光する受光器13等が備えら
れ、走査モータ11には、車体に対する走査ミラー10
の角度を検出するための回転角センサ14が取り付けら
れている。
As shown in FIG. 5, the laser radar scanning unit 6 has a projector 7 for emitting a pulsed laser beam having a constant period, a converging lens 8 for converging the laser beam emitted from the projector 7 into a beam, A semi-transmissive mirror (half mirror) 9 that transmits the light from the converging lens 8 while reflecting the incident light from the outside, a scanning mirror 10 for scanning the light projected to the outside, and the scanning mirror 10 is rotated. A high speed scanning motor 11, a converging lens 12 for converging the incident light from the outside reflected by the half mirror 9, a light receiver 13 for receiving the light from the converging lens 12, and the like are provided. Scanning mirror 10 for vehicle body
A rotation angle sensor 14 for detecting the angle is attached.

【0016】以上の各センサ3,4,5,14、投光器
7、走査モータ11、受光器13は、制御装置30に接
続され、この制御装置30により、芝刈作業車1の自己
位置が検出され、自律走行が制御される。
The above-described sensors 3, 4, 5, 14, the light projector 7, the scanning motor 11, and the light receiver 13 are connected to a control device 30, which detects the self-position of the lawnmower vehicle 1. , Autonomous driving is controlled.

【0017】上記制御装置30は、複数のマイクロコン
ピュータ等から構成され、上記投光器7及び上記走査モ
ータ11を作動させるとともに上記受光器13からの信
号が入力される距離/光反射強度計測部31、上記回転
角センサ14からの信号及び上記距離/光反射強度計測
部31からの情報が入力される物体認識/位置検出部3
2、上記地磁気センサ3及び車輪エンコーダ4からの信
号が入力される推測航法位置検出部33、上記刈跡境界
検出センサ5からの信号が入力される刈跡境界検出部3
4等が備えられ、さらに、各検出部32,33,34か
らの信号に基づいて走行制御を行なうための走行制御部
35、作業領域の地形データや光反射標識の位置データ
等の固定データを記憶するメモリ、上記物体認識/位置
検出部32にて検出した物体の位置情報を書き込むメモ
リ、その他、処理途中のワークデータを記憶するメモリ
等からなる作業データ蓄積部36、上記走行制御部35
からの指示によって車輌制御を行う車輌制御部37、こ
の車輌制御部37からの出力に基づいて芝刈作業車1の
各機構部を駆動するための駆動制御部38、操舵制御部
39、刈刃制御部40が備えられている。
The control device 30 is composed of a plurality of microcomputers and the like, and operates the light projector 7 and the scanning motor 11 and inputs a signal from the light receiver 13 into a distance / light reflection intensity measuring section 31, The object recognition / position detection unit 3 to which the signal from the rotation angle sensor 14 and the information from the distance / light reflection intensity measurement unit 31 are input.
2, dead reckoning position detection unit 33 to which signals from the geomagnetic sensor 3 and the wheel encoder 4 are input, and cut boundary detection unit 3 to which signals from the cut boundary detection sensor 5 are input.
4 and the like, and further, a travel control unit 35 for performing travel control based on signals from the detection units 32, 33, 34, fixed data such as topographic data of the work area and position data of the light reflection sign. A work data storage unit 36 including a memory for storing, a memory for writing the position information of the object detected by the object recognition / position detection unit 32, a memory for storing work data in the middle of processing, and the traveling control unit 35.
A vehicle control unit 37 that controls the vehicle according to an instruction from the driver, and a drive control unit 38 for driving each mechanism unit of the lawn mowing work vehicle 1 based on the output from the vehicle control unit 37, a steering control unit 39, and a cutting blade control. A section 40 is provided.

【0018】距離/電磁波反射強度計測手段として上記
距離/光反射強度計測部31では、レーザレーダ走査部
6の投光器7を作動させるともに走査モータ11を高速
で作動させて光走査を行い、光反射標識20や周辺障害
物までの距離を計測するとともに光反射強度を計測す
る。
As the distance / electromagnetic wave reflection intensity measuring means, in the distance / light reflection intensity measuring unit 31, the projector 7 of the laser radar scanning unit 6 is operated and the scanning motor 11 is operated at high speed to perform optical scanning, and the optical reflection is performed. The light reflection intensity is measured while measuring the distance to the sign 20 and the surrounding obstacles.

【0019】すなわち、図6に示すように、例えば投光
器7をレーザダイオードから構成するとともに受光器1
3をフォトダイオードから構成し、投光器7より一定時
間間隔でパルス光を出射させ、外部の光反射標識20あ
るいは周辺障害物で反射されるパルス光を、受光器13
で受光する。そして、投光器7及び受光器13の各電流
Iに基づいて投光から受光までの時間tdを測定するこ
とにより、自車輌と光反射標識20あるいは周辺障害物
との距離を算出し(例えば、距離は時間tdに所定の定
数を乗算して得られる)、また、受光したパルス光の強
度を計測して物体の反射強度を得る。
That is, as shown in FIG. 6, for example, the light projector 7 is composed of a laser diode and the light receiver 1 is provided.
3 is composed of a photodiode, pulsed light is emitted from the light projector 7 at a constant time interval, and pulsed light reflected by an external light reflection sign 20 or surrounding obstacles is received by the light receiver 13
To receive light. Then, the time td from light projection to light reception is measured based on each current I of the light projector 7 and the light receiver 13 to calculate the distance between the vehicle and the light reflection sign 20 or surrounding obstacle (for example, the distance Is obtained by multiplying the time td by a predetermined constant), and the intensity of the received pulsed light is measured to obtain the reflection intensity of the object.

【0020】上記物体認識/位置検出部32は、図1に
示すように、上記距離/光反射強度計測部31からの距
離情報及び光反射強度に基づいて投光した光を反射した
物体が光反射標識20あるいは周辺障害物かを識別する
識別手段32a、上記光反射標識20を識別したときに
は、該光反射標識20に対する距離情報と光走査位置と
から自車輌に対する方角及び距離を算出し、少なくとも
2個の上記光反射標識20に係わる方角及び距離の情報
と予め記憶してある上記光反射標識20の位置情報とに
基づいて自車輌位置を算出する自車輌位置算出手段32
b、及び、上記周辺障害物を識別したときには、この周
辺障害物に対する距離情報と光走査位置とから自車輌に
対する周辺障害物の方角及び距離を算出する周辺障害物
情報算出手段32cとしての機能を有し、上記距離/光
反射強度計測部31からの距離情報及び光反射強度情報
を、上記回転角センサ14からの信号に基づく走査位置
毎に上記作業データ蓄積部36に記憶させ、記憶したデ
ータから物体の位置情報を抽出して光反射標識20や図
示しない周辺障害物等を認識し、自車輌位置を算出す
る。
As shown in FIG. 1, the object recognizing / position detecting unit 32 detects that the object reflecting the light projected based on the distance information and the light reflection intensity from the distance / light reflection intensity measuring unit 31 is the light. When the identification means 32a for identifying the reflective sign 20 or the surrounding obstacle, the light reflective sign 20 is identified, the direction and the distance to the vehicle are calculated from the distance information and the optical scanning position for the light reflective sign 20, and at least Own vehicle position calculating means 32 for calculating the own vehicle position based on direction and distance information relating to the two light reflecting signs 20 and position information of the light reflecting signs 20 stored in advance.
b, and when the peripheral obstacle is identified, the function as the peripheral obstacle information calculating means 32c for calculating the direction and the distance of the peripheral obstacle with respect to the own vehicle from the distance information and the optical scanning position for the peripheral obstacle. The stored data is stored in the work data storage unit 36 for each scanning position based on the signal from the rotation angle sensor 14, and the distance information and the light reflection intensity information from the distance / light reflection intensity measurement unit 31 are stored. The position information of the object is extracted from this to recognize the light reflection sign 20 and surrounding obstacles (not shown), and calculate the vehicle position.

【0021】上記推測航法位置検出部33では、車輪エ
ンコーダ4によって検出される車速を積分して走行距離
を求め、この走行距離を上記地磁気センサ3により検出
した走行方向の変化に対応させて累積することにより、
基準地点からの走行履歴を算出して自車輌位置を測定す
る。
In the dead reckoning position detecting section 33, the vehicle speed detected by the wheel encoder 4 is integrated to obtain the traveling distance, and the traveling distance is accumulated corresponding to the change in the traveling direction detected by the geomagnetic sensor 3. By
The vehicle history is calculated from the reference point and the vehicle position is measured.

【0022】一方、上記刈跡境界検出部34は、上記刈
跡境界検出センサ5からの草・芝丈に応じた信号を処理
して草・芝の境界位置を検出する。上記刈跡境界検出セ
ンサ5が、前述したように、草・芝丈に応じて上下する
そり状の板と、このそり状の板を支持する部材の回動角
を検出するロータリエンコーダ等から構成される場合、
草・芝丈に応じたそり状の板の上下の変位が回動角に変
換されてロータリエンコーダからの検出信号が入力され
ると、上記刈跡境界検出部34では、この検出信号から
草・芝刈作業済みの領域と未作業領域とを識別して刈跡
境界を検出し、その位置データを上記走行制御部35に
出力する。
On the other hand, the cut boundary detecting section 34 processes the signal from the cut boundary detecting sensor 5 according to the grass / turf height to detect the grass / turf boundary position. As described above, the cut boundary detecting sensor 5 is composed of a sled-shaped plate that moves up and down according to the grass / turf height, and a rotary encoder that detects a rotation angle of a member that supports the sled-shaped plate. If
When the vertical displacement of the sled-shaped plate corresponding to the grass / turf height is converted into a rotation angle and the detection signal from the rotary encoder is input, the above-mentioned cut boundary detection unit 34 detects the grass / grass from this detection signal. The lawn mowing work area and the non-working area are distinguished from each other to detect a cut boundary, and the position data thereof is output to the traveling control unit 35.

【0023】上記走行制御部35では、上記物体認識/
位置検出部32、上記推測航法位置検出部33、上記刈
跡境界検出部34からの情報に基づいて、作業データ蓄
積部36のマップ(作業内容及び草・芝刈り作業を行う
作業領域の地形データ等の走行用地図)を参照して自己
の現在位置と目標位置との誤差量を算出し、この誤差量
分を補正すべく走行経路指示や車輌制御指示を決定し、
上記車輌制御部37に出力する。
In the traveling control section 35, the object recognition /
Based on the information from the position detection unit 32, the dead reckoning position detection unit 33, and the cut mark boundary detection unit 34, a map of the work data storage unit 36 (work content and terrain data of a work area where grass / lawn mowing work is performed) Etc.), calculate the amount of error between the current position of the vehicle and the target position, and determine the driving route instruction and vehicle control instruction to correct this amount of error.
It is output to the vehicle control unit 37.

【0024】上記車輌制御部37では、上記走行制御部
35からの指示を具体的な制御指示量に変換し、この制
御指示量を上記駆動制御部38、操舵制御部39、刈刃
制御部40に出力する。これにより、上記駆動制御部3
8で油圧モータ15を駆動して芝刈作業車1の各機構部
を駆動するための油圧を発生させ、上記操舵制御部39
で、それぞれ、前輪操舵用油圧制御弁16、後輪操舵用
油圧制御弁17を介して、図示しない前輪操舵機構、後
輪操舵機構をそれぞれサーボ制御し、また、上記刈刃制
御部40で、刈刃制御用油圧制御弁18を介して刈刃機
構部2をサーボ制御する。
The vehicle control unit 37 converts the instruction from the traveling control unit 35 into a specific control instruction amount, and the control instruction amount is driven by the drive control unit 38, the steering control unit 39, and the cutting blade control unit 40. Output to. As a result, the drive control unit 3
8, the hydraulic motor 15 is driven to generate hydraulic pressure for driving each mechanism section of the lawnmower working vehicle 1, and the steering control section 39
Then, the front wheel steering mechanism and the rear wheel steering mechanism (not shown) are respectively servo-controlled via the front wheel steering hydraulic control valve 16 and the rear wheel steering hydraulic control valve 17, respectively, and the cutting blade control section 40 The cutting blade mechanism 2 is servo-controlled via the cutting blade control hydraulic control valve 18.

【0025】尚、上記刈跡境界検出センサを用いた刈跡
境界検出、前輪操舵機構及び後輪操舵機構に対するサー
ボ制御等については、本出願人による特開平7−147
804号公報に詳述されている。
Incidentally, regarding the cut boundary detection using the above-mentioned cut boundary detection sensor, the servo control for the front wheel steering mechanism and the rear wheel steering mechanism, etc., by the present applicant, JP-A-7-147.
This is described in detail in Japanese Patent Publication No. 804.

【0026】以下、図7に示すような作業領域50に対
し、無人で草・芝刈作業を行なう場合について説明す
る。この場合、芝刈作業車1は、作業開始に当たって、
予め任意の準備位置から草・芝刈作業の開始点51に有
人運転により移動させられているものとし、作業領域5
0における草・芝刈作業が図2及び図3のフローチャー
トに示すプログラムに従って自律的に行われる。そし
て、作業終了後、作業終了点53から待機位置に再び有
人運転により移動させられる。
A case where unmanned grass / lawn mowing work is performed on the work area 50 as shown in FIG. 7 will be described below. In this case, the lawn mowing work vehicle 1 is
Work area 5 is assumed to have been moved from an arbitrary preparation position to the start point 51 of grass / lawn mowing work by manned operation in advance.
The grass and lawn mowing work at 0 is autonomously performed according to the programs shown in the flowcharts of FIGS. After the work is completed, the work is moved from the work end point 53 to the standby position again by manned driving.

【0027】尚、上記作業領域50周辺には、2つの光
反射標識PA,PBが同じ側に設置されており、これら
の光反射標識PA,PBは、前述した光反射標識20と
同様のもので、以下、単に標識PA,PBと称する。
Incidentally, two light reflection markers PA and PB are installed on the same side around the work area 50, and these light reflection markers PA and PB are the same as those of the above-mentioned light reflection marker 20. In the following, the labels PA and PB will be simply referred to.

【0028】まず、図3に示す主制御ルーチンでは、ス
テップS101で、後述する図2の自己位置検出ルーチンを
実行し、標識PA,PBを認識して自己位置を計測し、
草・芝刈作業の開始点51に芝刈作業車1が到達してい
ることを確認すると、ステップS102で、刈刃制御用油圧
制御弁18を開弁して刈刃機構部2に油圧を供給し、刈
刃を作動させて草・芝刈り作業を開始する。
First, in the main control routine shown in FIG. 3, in step S101, a self-position detecting routine shown in FIG. 2 which will be described later is executed to recognize the markers PA and PB and measure the self-position.
When it is confirmed that the lawn mowing vehicle 1 has reached the starting point 51 of the grass / lawn mowing operation, in step S102 the hydraulic control valve 18 for controlling the cutting blade is opened to supply the hydraulic pressure to the cutting blade mechanism section 2. , Operate the cutting blade to start grass and lawn mowing work.

【0029】次に、ステップS103へ進み、芝刈作業が1
回目であるか否かを調べ、作業一回目の第1の行程(第
1列)であればステップS104に進み、また2回目以後の
第2列以後であればステップS109へ分岐する。
Next, the process proceeds to step S103, and the lawn mowing work is 1
It is checked whether or not it is the first time, and if the work is the first stroke (first column), the process proceeds to step S104, and if it is the second or later second column, the process branches to step S109.

【0030】ここで作業一回目であり、ステップS103か
らステップS104へ進むと、再び自己位置検出ルーチンを
実行して標識認識により自車輌の位置を計測し、推測航
法による自車輌の位置及び進行方向を設定した後、続く
ステップS105で作業データ蓄積部36を参照し、作業領
域における1回目(第1列)の終端点位置を目標位置と
して現在位置との誤差量を求める。
This is the first operation, and when the process proceeds from step S103 to step S104, the self-position detecting routine is executed again to measure the position of the own vehicle by the sign recognition, and the position and traveling direction of the own vehicle by dead-reckoning navigation. After setting, the work data storage unit 36 is referred to in the subsequent step S105, and the amount of error from the current position is obtained with the end point position of the first time (first row) in the work area as the target position.

【0031】次にステップS106へ進むと、上記ステップ
S105にて求められた誤差量に応じて前後輪の各目標操舵
量を決定し、続くステップS107で、前輪操舵用油圧制御
弁16、後輪操舵用油圧制御弁17を介して前輪操舵機
構、後輪操舵機構をそれぞれ駆動し、目標舵角を得るよ
う制御する。尚、上記ステップS104における自己位置検
出ルーチンで周辺障害物が検出された場合には、この障
害物を回避するための舵角制御を行う。
Next, when proceeding to step S106, the above step
Each target steering amount of the front and rear wheels is determined according to the error amount obtained in S105, and in the subsequent step S107, the front wheel steering mechanism is operated via the front wheel steering hydraulic control valve 16 and the rear wheel steering hydraulic control valve 17. The rear wheel steering mechanism is driven to control the target steering angle. When a surrounding obstacle is detected in the self-position detecting routine in step S104, the steering angle control for avoiding the obstacle is performed.

【0032】その後、ステップS108で、芝刈作業車1が
1回目(第1列)の終端点位置に達したか否かを調べ、
終端点位置に達していないときには前述のステップS104
へ戻って草・芝刈作業を続行し、終端点に達したとき、
ステップS116へ進んで、全作業を終了したか否かを調べ
る。この場合、作業1回目であるため、前述のステップ
S103へ戻って、再び作業業1回目か否かを調べ、作業2
回目以降になると、ステップS109へ分岐して刈跡境界に
沿った作業経路52の倣い走行を行なう。
Then, in step S108, it is checked whether or not the lawn mowing vehicle 1 has reached the end point position of the first time (first row),
When the end point position is not reached, the above-mentioned step S104
Return to and continue grass and lawn mowing work, and when the end point is reached,
In step S116, it is checked whether or not all the work has been completed. In this case, since it is the first work, the above steps
Return to S103, check again whether it is the first work operation, work 2
After the first time, the process branches to step S109 to follow the work path 52 along the cut boundary.

【0033】すなわち、ステップS109で刈刃の幅分だけ
車体を横シフトさせて次作業位置へ移動すると、ステッ
プS110で刈跡境界検出センサ5によって前回作業による
刈跡境界を検出し、ステップS111で、この刈跡境界と車
輌位置とを比較して設定された芝刈りオーバラップ量を
実現するための誤差量を求める。
That is, in step S109, when the vehicle body is laterally shifted by the width of the cutting blade and moved to the next work position, the cut mark boundary detection sensor 5 detects the cut mark boundary of the previous work in step S110, and in step S111. , The amount of error for realizing the set lawn mowing overlap amount is calculated by comparing the cut mark boundary with the vehicle position.

【0034】続くステップS112では、上記ステップS111
で求めた誤差量に応じて前後輪の各目標操舵量を決定
し、ステップS113において、前輪操舵用油圧制御弁1
6、後輪操舵用油圧制御弁17を介して前輪操舵機構、
後輪操舵機構をそれぞれ駆動し、目標舵角を得るよう制
御する。
In the following step S112, the above step S111
Each target steering amount of the front and rear wheels is determined according to the error amount obtained in step S113, and in step S113, the front wheel steering hydraulic control valve 1
6, front wheel steering mechanism via the rear wheel steering hydraulic control valve 17,
The rear wheel steering mechanism is driven to control the target steering angle.

【0035】その後、ステップS114で、後述する自己位
置検出ルーチンを実行して標識認識により自車輌の位置
を計測し、推測航法による自車輌の位置及び進行方向を
設定し、ステップS115で、芝刈作業車1が2回目以後
(第2列以後)の終端点位置に達したか否かを調べ、終
端点位置に達していないときには、前述のステップS110
へ戻って刈跡境界に沿った倣い走行を続け、2回目以後
(第2列以後)の終端点位置に達すると、ステップS115
からステップS116へ進み、作業領域50の草・芝刈作業
が終了したか否かを判断する。
Then, in step S114, a self-position detecting routine, which will be described later, is executed to measure the position of the own vehicle by sign recognition, and the position and the traveling direction of the own vehicle are set by dead reckoning. It is checked whether the vehicle 1 has reached the end point position after the second time (after the second row), and if it has not reached the end point position, the above-mentioned step S110 is performed.
Returning to step S115, the copying traveling along the cut boundary is continued, and when the end point position after the second time (after the second row) is reached, step S115 is performed.
From step S116, it is determined whether or not the grass / lawn mowing work in the work area 50 is completed.

【0036】そして、作業領域50の草・芝刈作業が終
了していなければステップS116からステップS103に戻っ
て作業を継続し、作業領域50の草・芝刈作業が終了し
たとき、この主制御ルーチンによる草・芝刈作業を終了
して車輌を停止させる。
If the grass / lawn mowing work in the work area 50 is not completed, the process returns from step S116 to step S103 to continue the work. When the grass / lawn mowing work in the work area 50 is completed, this main control routine is executed. Stop grass and lawn mowing work and stop the vehicle.

【0037】次に、図2の標識認識による自己位置検出
ルーチンについて説明する。
Next, the self-position detecting routine by the sign recognition shown in FIG. 2 will be described.

【0038】この自己位置検出ルーチンでは、まず、ス
テップS201で、レーザレーダ走査部6の投光器7から一
定周期のパルス光を出射するとともに、走査モータ11
を作動させ、この走査モータ11に取り付けられている
回転角センサ14からの角度信号を入力し、ステップS2
02で、この角度信号から平面上の走査点座標(H)を算
出する。
In this self-position detection routine, first, in step S201, the projector 7 of the laser radar scanning unit 6 emits pulsed light of a constant cycle and the scanning motor 11
Is operated to input the angle signal from the rotation angle sensor 14 attached to the scanning motor 11, and step S2
At 02, the scanning point coordinates (H) on the plane are calculated from this angle signal.

【0039】次いで、ステップS203へ進み、外部の物体
で反射されたパルス光を受光器13で受光して得られる
距離情報と光反射強度とを入力すると、ステップS204
で、計測された距離情報と光反射強度とから物体の反射
率を、標識PA,PBと障害物とを識別する際の指標と
して算出し、ステップS205で、走査点座標(H)に対応
するメモリに、距離情報、光反射強度、及び、反射率の
情報を書込む。
Next, in step S203, when the distance information and the light reflection intensity obtained by receiving the pulsed light reflected by an external object with the light receiver 13 are input, step S204
Then, the reflectance of the object is calculated from the measured distance information and the light reflection intensity as an index for distinguishing the markers PA and PB from the obstacle, and in step S205, it corresponds to the scanning point coordinate (H). The distance information, the light reflection intensity, and the reflectance information are written in the memory.

【0040】その後、ステップS206へ進み、回転角セン
サ14からの角度信号が1周して走査モータ11による
1回転の走査(1面の走査)が完了した否かを調べ、1
回転の走査が完了していないときには、上記ステップS2
01へ戻って走査を続け、1回転の走査が完了すると、ス
テップS207へ進む。
Thereafter, the process proceeds to step S206, and it is checked whether or not the angle signal from the rotation angle sensor 14 makes one round to complete the scanning of the scanning motor 11 for one rotation (scanning of one surface).
When the rotation scanning is not completed, the above step S2
Returning to 01, the scanning is continued, and when the scanning for one rotation is completed, the process proceeds to step S207.

【0041】ステップS207では、メモリに記憶されたデ
ータから反射率が設定値以上の点を抽出し、ステップS2
08で、走査点座標上の小領域毎に、反射率が設定値以上
の抽出点数を度数とするヒストグラム処理を行い、度数
が設定値以上の小領域を抽出して2箇所の標識PA,P
Bを識別・認識する。そして、ステップS209へ進んで、
各標識PA,PBに対応する各小領域の中心を求めて自
車輌に対する方角とし、また、各小領域の平均距離を算
出し、各標識PA,PBと自車輌との距離を算出する。
In step S207, a point whose reflectance is greater than or equal to a set value is extracted from the data stored in the memory, and step S2
At 08, for each small area on the scanning point coordinates, histogram processing is performed in which the number of extraction points whose reflectance is greater than or equal to the set value is the frequency, and the small area with the frequency is greater than or equal to the set value is extracted and the two markers PA, P
Identify and recognize B. Then, proceed to step S209,
The center of each small area corresponding to each of the markers PA and PB is obtained and used as the direction to the vehicle, and the average distance of each small area is calculated to calculate the distance between each of the markers PA and PB and the vehicle.

【0042】すなわち、走査点座標上で反射率の高い点
が設定個数以上かたまっている場合、それを標識PA,
PBによる情報と判断し、それらの点の中心を求めて自
車輌に対する標識の方角とし、また、かたまった点に書
かれた距離情報の平均値を求め、自車輌と標識との距離
とするのである。
That is, when the number of points having a high reflectance on the scanning point coordinates is more than the set number, the points are labeled PA,
It is judged as the information by PB, the center of those points is calculated and used as the direction of the sign for the own vehicle, and the average value of the distance information written on the solid points is calculated and used as the distance between the own vehicle and the sign. is there.

【0043】次に、ステップS210へ進み、メモリに予め
記憶してある各標識PA,PBの位置と、上記ステップ
S209で算出した方角及び距離とから現在の自車輌位置
(X,Y)を算出する。この場合、2個の標識PA,P
Bからの距離で決定される地点は、図6に示すように、
平面上では2箇所存在するが、標識PA,PBは作業領
域50の一方の側に片寄るように配置されていることか
ら、2個の標識PA,PBに対応する走査線上の2個の
中心点の概略の角度関係から作業領域内では常に1箇所
の点として求めることができる。
Next, in step S210, the positions of the markers PA and PB stored in advance in the memory and the above-mentioned step
The current vehicle position (X, Y) is calculated from the direction and distance calculated in S209. In this case, two labeled PA, P
The point determined by the distance from B is as shown in FIG.
Although there are two locations on the plane, the markers PA and PB are arranged so as to be offset to one side of the work area 50, so that the two center points on the scanning line corresponding to the two markers PA and PB. It is possible to always obtain one point in the work area from the approximate angular relationship of.

【0044】そして、自車輌の位置(X,Y)を算出し
た後、ステップS211へ進み、距離情報、光反射強度、及
び、反射率の情報を走査点座標(H)に対応して書込ん
だメモリ中から、反射率が設定値以下、且つ、距離が設
定値以下の点を抽出し、ステップS212で、距離情報と走
査点座標とで形成される小領域毎に、抽出点のヒストグ
ラム処理を行う。そして、度数が設定値以上の小領域を
抽出して周辺障害物と判断し、自車輌に対する方角及び
距離を算出してメモリに書込み、ルーチンを抜ける。
After calculating the position (X, Y) of the own vehicle, the process proceeds to step S211, and the distance information, the light reflection intensity, and the reflectance information are written in correspondence with the scanning point coordinates (H). From the memory, points whose reflectance is less than or equal to a set value and distances are less than or equal to the set value are extracted, and in step S212, histogram processing of the extracted points is performed for each small area formed by the distance information and the scanning point coordinates. I do. Then, a small area with a frequency equal to or higher than the set value is extracted, it is determined to be a surrounding obstacle, the direction and distance with respect to the own vehicle are calculated, written in the memory, and the routine is exited.

【0045】これにより、リアルタイムで自車輌の位置
と方角を検出することができ、且つ、各光反射標識間の
角度誤差に影響されずに精度良く自己位置を計測するこ
とができる。この場合、最低2個の光反射標識を用いれ
ば良く、しかも、光反射標識と障害物とを同時に検出す
ることができるため、トータルコストを低減することが
できる。
Thus, the position and direction of the vehicle can be detected in real time, and the position of the vehicle can be accurately measured without being affected by the angle error between the light reflection markers. In this case, it is sufficient to use at least two light-reflecting markers, and since the light-reflecting markers and obstacles can be detected at the same time, the total cost can be reduced.

【0046】図8〜図10は本発明の第2の実施の形態
に係わり、図8は制御系のブロック図、図9は自己位置
検出ルーチンのフローチャート、図10は上下角度及び
水平角度に対する光走査軌跡を示す説明図である。
8 to 10 relate to the second embodiment of the present invention, FIG. 8 is a block diagram of a control system, FIG. 9 is a flow chart of a self-position detecting routine, and FIG. It is explanatory drawing which shows a scanning locus.

【0047】本実施の形態は、前述の第1の実施の形態
に対し、レーザレーダの走査機能を若干変更したもので
あり、走査ミラー10の1軸回転による第1の実施の形
態の平面走査を、走査ミラー10の2軸回転による立体
走査として走査領域を拡大するものである。
In this embodiment, the scanning function of the laser radar is slightly changed from the first embodiment described above, and the plane scanning of the first embodiment by the uniaxial rotation of the scanning mirror 10 is carried out. Is a three-dimensional scan by the biaxial rotation of the scanning mirror 10 to enlarge the scanning area.

【0048】このため、図8に示すように、本実施の形
態のレーザレーダ走査部6Aにおいては、投光器7、受
光器13、収束レンズ8,12、ハーフミラー9、走査
ミラー10は前述の第1の実施の形態と同様であるが、
走査ミラー10を回転させる第1の走査モータ11aが
サブフレーム19aに取り付けられ、このサブフレーム
19aが信号の継手であるスリップリング19bを介し
て第2の走査モータ11bに連結されている。
Therefore, as shown in FIG. 8, in the laser radar scanning unit 6A of the present embodiment, the projector 7, the photoreceiver 13, the converging lenses 8 and 12, the half mirror 9 and the scanning mirror 10 are the same as those described above. Similar to the first embodiment,
A first scanning motor 11a for rotating the scanning mirror 10 is attached to a sub-frame 19a, and this sub-frame 19a is connected to a second scanning motor 11b via a slip ring 19b which is a signal joint.

【0049】上記第1の走査モータ11aには、サブフ
レーム19aに対する走査ミラー10の回転角度を検出
する第1の回転角センサ14aが取り付けられ、上記第
2の走査モータ11bには、車輌に対する光走査面角度
を検出する第2の回転角センサ14bが取り付けられて
いる。
A first rotation angle sensor 14a for detecting a rotation angle of the scanning mirror 10 with respect to the sub-frame 19a is attached to the first scanning motor 11a, and a light for a vehicle is attached to the second scanning motor 11b. A second rotation angle sensor 14b that detects a scanning surface angle is attached.

【0050】また、上記レーザレーダ走査部6Aの機能
に対応して、本実施の形態の制御装置30Aには、前述
の第1の実施の形態の距離/光反射強度計測部31、物
体認識/位置検出部32を若干変更した距離/光反射強
度計測部31A、物体認識/位置検出部32Aが備えら
れ、距離/光反射強度計測部31Aによって投光器7及
び第1、第2の走査モータ11a,11bが作動させら
れるとともに受光器13からの信号が処理され、また、
物体認識/位置検出部32Aにより、回転角センサ14
a,14bからの信号及び距離/光反射強度計測部31
Aからの情報が処理されるようになっている。他の機能
は、第1の実施の形態と同様である。
Corresponding to the function of the laser radar scanning unit 6A, the control device 30A according to the present embodiment includes the distance / light reflection intensity measuring unit 31 and the object recognition / detection unit according to the first embodiment. A distance / light reflection intensity measurement unit 31A and an object recognition / position detection unit 32A, which are slightly different from the position detection unit 32, are provided, and the distance / light reflection intensity measurement unit 31A allows the projector 7 and the first and second scanning motors 11a, 11b is activated and the signal from the light receiver 13 is processed, and
By the object recognition / position detection unit 32A, the rotation angle sensor 14
Signals from a and 14b and distance / light reflection intensity measuring unit 31
The information from A is to be processed. Other functions are the same as those in the first embodiment.

【0051】そして、第2の走査モータ14bを低速で
回転させて光走査の上下角を変化させながら、第1の走
査モータ14aを高速で回転させて光走査の水平角を変
化させることにより、例えば、図10に示すように、上
下角+30〜−30deg、水平角0〜360degの
範囲の走査が可能となっている。
Then, while rotating the second scanning motor 14b at a low speed to change the vertical angle of the optical scanning, the first scanning motor 14a is rotated at a high speed to change the horizontal angle of the optical scanning. For example, as shown in FIG. 10, it is possible to perform scanning within a range of vertical angles of +30 to -30 deg and horizontal angles of 0 to 360 deg.

【0052】本実施の形態では、前述の第1の実施の形
態の主制御ルーチン(図3参照)に対し、図9の自己位
置検出ルーチンが実行されて光反射標識あるいは障害物
が認識される。
In this embodiment, in contrast to the main control routine of the first embodiment (see FIG. 3), the self-position detecting routine of FIG. 9 is executed to recognize the light reflection sign or the obstacle. .

【0053】図9の自己位置検出ルーチンでは、ステッ
プS301で、レーザレーダ走査部6Aの投光器7から一定
周期のパルス光を出射するとともに、第1、第2の走査
モータ11a,11bを作動させ、各走査モータ11
a,11bに取り付けられている第1、第2の回転角セ
ンサ14a,14bからの角度信号θA,θBを入力
し、ステップS302で、これらの角度信号θA,θBか
ら、水平方向の座標Hと上下方向の座標Vとからなる走
査点座標(H,V)を算出する。
In the self-position detecting routine of FIG. 9, in step S301, the projector 7 of the laser radar scanning unit 6A emits pulsed light of a constant cycle, and the first and second scanning motors 11a and 11b are operated. Each scanning motor 11
The angle signals θA and θB from the first and second rotation angle sensors 14a and 14b attached to a and 11b are input, and in step S302, the horizontal coordinate H is obtained from these angle signals θA and θB. The scanning point coordinates (H, V) consisting of the vertical coordinates V are calculated.

【0054】次いで、ステップS303へ進み、外部の物体
で反射されたパルス光を受光器13で受光して得られる
距離情報と光反射強度とを入力し、ステップS304で、計
測された距離情報と光反射強度とから物体の反射率を算
出すると、ステップS305で、走査点座標(H,V)に対
応するメモリに、距離情報、光反射強度、及び、反射率
の情報を書込む。
Next, in step S303, the distance information and the light reflection intensity obtained by receiving the pulsed light reflected by the external object with the light receiver 13 are input, and in step S304, the measured distance information and When the reflectance of the object is calculated from the light reflection intensity, distance information, light reflection intensity, and reflectance information are written in the memory corresponding to the scanning point coordinates (H, V) in step S305.

【0055】その後、ステップS306へ進み、第2の回転
角センサ14bからの角度信号θBが1周して第2の走
査モータ11bによる1回転の走査(1面の走査)が完
了した否かを調べ、1回転の走査が完了していないとき
には、上記ステップS301へ戻って走査を続け、1回転の
走査が完了すると、ステップS307へ進む。
After that, the process proceeds to step S306, and it is determined whether or not the angle signal θB from the second rotation angle sensor 14b makes one round and the one-time scanning (one-side scanning) by the second scanning motor 11b is completed. When the scanning of one rotation is not completed, the process returns to step S301 to continue the scanning, and when the scanning of one rotation is completed, the process proceeds to step S307.

【0056】そして、前述の第1の実施の形態における
ステップS207〜S212と同様のステップS307〜S312で、メ
モリに記憶されたデータから反射率が設定値以上の点を
抽出してヒストグラム処理を行って標識PA,PBを認
識し、現在の自車輌位置(X,Y)を算出した後、上記
メモリ中から、反射率が設定値以下、且つ、距離が設定
値以下の点を抽出してヒストグラム処理を行い、障害物
を判断する。
Then, in steps S307 to S312 similar to steps S207 to S212 in the above-described first embodiment, points having a reflectance of a set value or more are extracted from the data stored in the memory and histogram processing is performed. After recognizing the signs PA, PB by calculating the present vehicle position (X, Y), the points where the reflectance is equal to or less than the set value and the distance is equal to or less than the set value are extracted from the memory and the histogram is obtained. Perform processing to determine obstacles.

【0057】本実施の形態は、前述の第1の実施の形態
と同様の効果を有するばかりでなく、水平全周囲方向及
び上下方向を光走査するため、地面の凹凸等により車輌
が傾いた場合であっても、光反射標識を見失うことなく
自己位置を正確に計測することができるという利点を有
する。
This embodiment not only has the same effects as the above-described first embodiment, but also performs optical scanning in the entire horizontal and vertical directions, so that the vehicle is tilted due to unevenness of the ground or the like. Even then, there is an advantage that the self-position can be accurately measured without losing sight of the light reflection sign.

【0058】尚、各実施の形態では、自車輌位置および
周辺障害物情報を得るため、電磁波の一例として光を用
いた場合について説明したが、電磁波として電波を用い
ても良いことは勿論である。
In each of the embodiments, light is used as an example of an electromagnetic wave in order to obtain the vehicle position and surrounding obstacle information, but it goes without saying that an electromagnetic wave may be used as the electromagnetic wave. .

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
磁波を外部に投射してから外部の物体で反射された電磁
波を検知するまでの時間に基づく距離情報と、検知した
電磁波の反射強度とに基づいて、投射した電磁波を反射
した物体が反射標識あるいは周辺障害物であると識別
し、識別した物体が反射標識であるときには、反射標識
に対する距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対す
る方角及び距離を算出し、少なくとも2個の上記反射標
識に係わる方角及び距離の情報と予め記憶してある上記
反射標識の位置情報とに基づいて自車輌位置を算出する
一方、識別した物体が周辺障害物であるときには、この
周辺障害物に対する距離情報と電磁波走査位置とから自
車輌に対する周辺障害物の方角及び距離を算出するた
め、作業領域周辺に設置する反射標識の数を最小限に抑
えつつ正確に自己位置を検出できるとともに、反射標識
と障害物とを同時に検出することができ、障害物を検出
するための別の装置を備える必要がなく、トータルコス
トを低減することができる。
As described above, according to the present invention, the distance information based on the time from the projection of an electromagnetic wave to the outside until the detection of the electromagnetic wave reflected by an external object, and the reflection intensity of the detected electromagnetic wave. Based on the above, the object that reflected the projected electromagnetic wave is identified as a reflective sign or a surrounding obstacle, and when the identified object is a reflective sign, the direction to the vehicle is determined from the distance information for the reflective sign and the electromagnetic wave scanning position. And the distance are calculated, and the vehicle position is calculated based on the direction and distance information relating to at least two of the reflective signs and the position information of the reflective signs stored in advance. If it is an object, it is installed in the vicinity of the work area in order to calculate the direction and distance of the surrounding obstacle with respect to the vehicle from the distance information for this surrounding obstacle and the electromagnetic wave scanning position. While it is possible to accurately detect the self-position while minimizing the number of reflective markers to be performed, it is possible to detect the reflective marker and the obstacle at the same time, and it is not necessary to provide another device for detecting the obstacle, The total cost can be reduced.

【0060】また、投射した電磁波を反射した物体が反
射標識であるか周辺障害物であるかを識別する際、電磁
波を外部に投射してから外部の物体で反射された電磁波
を検知するまでの時間に基づく距離情報と、検知した電
磁波の反射強度とから物体の反射率を算出し、この反射
率を指標として用いるため、反射標識の誤認識を防止し
て正確に自己位置を検出することができる等優れた効果
が得られる。
In identifying whether the object reflecting the projected electromagnetic wave is a reflective sign or a peripheral obstacle, the electromagnetic wave is projected from the outside until the electromagnetic wave reflected by the external object is detected. The reflectance of the object is calculated from the distance information based on time and the reflection intensity of the detected electromagnetic wave, and this reflectance is used as an index, so that it is possible to prevent erroneous recognition of the reflective sign and accurately detect the self-position. It is possible to obtain excellent effects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の基本構成図FIG. 1 is a basic configuration diagram of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係わり、自己位置
検出ルーチンのフローチャート
FIG. 2 is a flowchart of a self-position detection routine according to the first embodiment of the present invention.

【図3】同上、主制御ルーチンのフローチャートFIG. 3 is a flowchart of a main control routine same as above.

【図4】同上、芝刈作業車及び光反射標識を示す説明図FIG. 4 is an explanatory view showing a lawn mowing vehicle and a light reflection sign.

【図5】同上、制御系のブロック図[FIG. 5] Same as above, block diagram of control system

【図6】同上、距離及び光反射強度計測の説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of measuring distance and light reflection intensity as above.

【図7】同上、作業領域における自己位置検出の説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of self-position detection in the work area of the same.

【図8】本発明の第2の実施の形態に係わり、制御系の
ブロック図
FIG. 8 is a block diagram of a control system according to a second embodiment of the present invention.

【図9】同上、自己位置検出ルーチンのフローチャートFIG. 9 is a flowchart of a self-position detection routine of the same as above.

【図10】同上、上下角度及び水平角度に対する光走査
軌跡を示す説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram showing optical scanning loci for vertical angle and horizontal angle in the same as above.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 … 芝刈作業車(自律走行作業車) 6,6A … レーザレーダ走査部(走査手
段) 20,PA,PB … 光反射標識 30,30A … 制御装置 31,31A … 距離/光反射強度計測部(距離
/電磁波反射強度計測手段) 32,32A …物体認識/位置検出部 32a …識別手段 32b …自転輌位置算出手段 32c …周辺障害物情報算出手段
1 ... lawn mowing work vehicle (autonomous traveling work vehicle) 6, 6A ... laser radar scanning unit (scanning means) 20, PA, PB ... light reflection sign 30, 30A ... control device 31, 31A ... distance / light reflection intensity measurement unit ( Distance / electromagnetic wave reflection strength measuring means) 32, 32A ... Object recognition / position detection section 32a ... Identification means 32b ... Rotation vehicle position calculation means 32c ... Surrounding obstacle information calculation means

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 作業領域周辺に設置した複数の反射標識
を電磁波走査によって検出し、自己位置を測定する自律
走行作業車の自己位置検出装置において、 走査手段を作動させて電磁波を外部に投射してから外部
の物体で反射された電磁波を検知するまでの時間に基づ
く距離情報を得ると共に、検知した電磁波の反射強度を
計測する距離/電磁波反射強度計測手段と、 上記距離情報および電磁波反射強度に基づいて投射した
電磁波を反射した物体が上記反射標識あるいは周辺障害
物かを識別する識別手段と、 上記反射標識を識別したときには、上記反射標識に対す
る距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対する方角
及び距離を算出し、少なくとも2個の上記反射標識に係
わる方角及び距離の情報と予め記憶してある上記反射標
識の位置情報とに基づいて自車輌位置を算出する自車輌
位置算出手段と、 上記周辺障害物を識別したときには、この周辺障害物に
対する距離情報と電磁波走査位置とから自車輌に対する
周辺障害物の方角及び距離を算出する周辺障害物情報算
出手段とを備えたことを特徴とする自律走行作業車の自
己位置検出装置。
1. In a self-position detecting device for an autonomously traveling work vehicle, which detects a plurality of reflective markers installed around a work area by electromagnetic wave scanning and measures the self-position, a scanning means is operated to project an electromagnetic wave to the outside. Distance / electromagnetic wave reflection strength measuring means for measuring the reflection strength of the detected electromagnetic wave as well as obtaining the distance information based on the time from when the electromagnetic wave reflected by an external object is detected to the distance information and the electromagnetic wave reflection strength. Identification means for identifying whether the object reflecting the projected electromagnetic wave is the reflective sign or the surrounding obstacle, and when the reflective sign is identified, the distance to the reflective sign and the electromagnetic wave scanning position are used to determine the direction and direction to the vehicle. The distance information is calculated, and the direction and distance information relating to at least two of the reflective signs and the position information of the reflective signs stored in advance are stored. When the own vehicle position calculating means for calculating the own vehicle position based on and the above-mentioned surrounding obstacles are identified, the direction and distance of the surrounding obstacles with respect to the own vehicle are determined from the distance information and electromagnetic wave scanning position for the surrounding obstacles. A self-position detecting device for an autonomously traveling work vehicle, comprising: peripheral obstacle information calculating means for calculating.
【請求項2】 上記識別手段は、投射した電磁波を反射
した物体が上記反射標識あるいは周辺障害物であると識
別する際、上記距離情報と上記電磁波反射強度とから物
体の反射率を算出し、この反射率を識別の指標として用
いることを特徴とする請求項1記載の自律走行作業車の
自己位置検出装置。
2. The identifying means calculates the reflectance of the object from the distance information and the electromagnetic wave reflection intensity when identifying that the object reflecting the projected electromagnetic wave is the reflective sign or the surrounding obstacle. The self-position detecting device for an autonomously traveling work vehicle according to claim 1, wherein the reflectance is used as an index for identification.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6832156B2 (en) 1999-08-06 2004-12-14 Telanon, Inc. Methods and apparatus for stationary object detection
JP2016017879A (en) * 2014-07-09 2016-02-01 株式会社デンソー Positioning device
CN112256007A (en) * 2019-07-03 2021-01-22 东元电机股份有限公司 Auxiliary positioning system for reflective sticker
CN112578789A (en) * 2019-09-30 2021-03-30 日本电产株式会社 Moving body

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