JPH10124144A - 車両走行誘導装置および誘導テープセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の誘導テープによる車両誘導では、車両
の姿勢角度のずれを直接検知することができず、また、
２本以上の走行路が交差する場合にその交差点で車両を
横行や斜行をさせて走行路を変更することができなかっ
た。 【解決手段】 誘導テープ１が敷設された走行路面を走
行する車両２に、車両２に対する誘導テープ１の相対位
置を一次元的に検出するテープセンサ３，４を設置す
る。センサ３，４がそれぞれ検知した誘導テープ１の位
置情報にもとづき走行経路に対する車両２の位置のずれ
および姿勢角度のずれを算出して車両２の走行方向を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全方向移動が可能
な車両を対象として、走行路上に敷設された誘導テープ
を車両側に設置されているセンサにより検知しながら車
輪を操舵する車両走行誘導装置およびその装置に用いる
誘導テープセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、予め定められた経路上を無人また
は自動運転により全方向移動可能な車両を走行させよう
とする場合は、図１１に示されるように、走行路上に誘
導テープ１を敷設しておき、それを車両２に設置されて
いるテープセンサ３により検知しながら車輪５〜８を操
舵して車両２の走行を制御していた。また、従来は路面
の誘導テープ１の片側にマーク４１を設けておいて、同
様に車両２側のマークセンサ４３，４４により検知し
て、走行経路上の位置の確認に用いていた。図示される
ように、従来のマークセンサ４３，４４は、誘導テープ
１が車両２を通過する際の軌跡であるところの長手方向
中心線に対して対称な位置に２個配置されていた。な
お、車両２が走行路に対して１８０度旋回することなく
そのままの姿勢で前後方向の走行をする場合は、車両２
にはマーク４１側のマークセンサ４３しか配設されな
い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来の走行制御で
は、誘導テープのセンサを１個だけ設置しており、車両
に対する誘導テープの相対的な位置ずれを検出すること
ができるものの、車両の姿勢角度が正規な走行状態から
ずれていてもセンサからは直接それを検知することがで
きなかった。そのため、車両の姿勢のずれを修正しない
で、横方向のずれ量をステアリング操作で修正しながら
走行するので、走行時の左右の振れ量が大きくなり、ま
た、ステアリング操作のみでずれを修正するので、修正
が完了するまで一定の時間を要した。また、２本以上の
走行路が交差するような走行路に対して、従来の走行制
御では、その交差点で車両を横行や斜行をさせて走行路
を変更することが不可能であった。さらに、従来のマー
クセンサは、車両の前後進時に誘導テープが通過する位
置に対して線対称に配置されているため、車両の前後進
時のみマークを検出することが可能であり、走行車両が
１８０度旋回した状態で、誘導テープに沿って横行した
場合、路面に敷設されているマークを検出することがで
きなかった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで上記課題を解決す
るために、請求項１の発明は、誘導テープが敷設された
走行路面を走行する車両に、車両に対する誘導テープの
相対位置を一次元的に検出するテープセンサを２個以上
設置する。この２個以上のテープセンサによりそれぞれ
検知された誘導テープの位置情報にもとづき走行経路に
対する車両位置のずれ量および車両の姿勢角度のずれ量
を算出し、その車両位置のずれ量および車両の姿勢角度
のずれ量にもとづき位置ずれ補正目標値および姿勢角度
ずれ補正目標値を算出し、次いで、算出された両補正目
標値にもとづき車輪を駆動・制御する。

【０００５】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、車両が複数の方向に走行可能な場合に、車両の走行
方向ごとの前後位置に相対してテープセンサを配設す
る。

【０００６】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、誘導テープの方向に対して斜め方向にテープセンサ
を配設する。

【０００７】請求項４の発明は、請求項２または請求項
３の発明において、車両の走行方向が車両の前後方向と
横方向と斜め方向の３方向である場合に、その３方向を
３辺とする直角三角形の各頂点となる位置にそれぞれテ
ープセンサを配設する。

【０００８】請求項５の発明は、請求項１の発明から請
求項４の発明のいずれかにおいて、車両の走行方向が前
後方向と横方向である場合に、走行中に誘導テープがそ
れぞれ通過する車両の前後方向テープ軌跡と横方向テー
プ軌跡の交点に対して、１対のマークセンサを点対称の
位置に配設する。

【０００９】請求項６の発明は、走行路面に敷設された
誘導テープを車両に設置されたテープセンサにより検出
しながら車両の走行方向を制御する車両走行誘導装置に
おいて、誘導テープを検知するセンサ素子をリング状に
複数個配設して形成されたテープセンサを用いる。

【００１０】請求項７の発明は、車両走行誘導装置に用
いられる誘導テープを検知するセンサ素子をリング状に
複数個配設して形成する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は請求項１の発明にかかる第１の実
施形態を示す平面図である。図において、１は走行路に
敷設された誘導テープであり、その上を、誘導テープ１
に沿って車両２が走行する。車両２が右方向（Ｘ方向）
へ走行するものとすると、その前端部に誘導テープセン
サ３が、後端部に誘導テープセンサ４が取り付けられて
いる。これらセンサ３，４は、誘導テープ１と直交する
方向（Ｙ方向）に検出素子を一次元配列して構成されて
おり、センサ３，４に対する誘導テープ１のＹ方向の位
置をビット単位で検出する。

【００１２】図２は図１に示された実施形態の制御部の
構成を示す図であり、図３は図２の制御部における動作
を説明する図である。図２に示されるように、センサ
３，４により検出された誘導テープ１の位置情報が、ず
れ量検出手段３１へ送られる。ここで、センサ３，４の
中心に誘導テープ１が位置している状態を正規な走行と
すると、センサ３，４による誘導テープ１の検出位置が
その中心からずれると、ずれ量検出手段３１は車両２の
ずれ量を算出する。具体的には、車両２の中心位置が走
行路からずれた量をＤｖとし、センサ３，４により検出
されたＹ方向のずれ量をそれぞれＺｆ，Ｚｒとすると、
車両２のずれ量Ｄｖは次式により求められる。

【００１３】

【数１】Ｄｖ＝（Ｚｆ＋Ｚｒ）／２

【００１４】また、車両２の姿勢角度すなわち水平面内
の車両角度が誘導テープ１の方向からずれた角度のずれ
量θｖは、センサ３，４の取付間隔をＳとすると、次式
により求められる。

【００１５】

【数２】θｖ＝Ｔａｎ^-1｛（ｚｆ−ｚｒ）／Ｓ｝

【００１６】次に、これら算出されたずれ量Ｄｖ，θｖ
は、目標値算出手段３２へ送られる。目標値算出手段３
２は、車両のずれ量Ｄｖ，θｖにもとづき、車両座標系
のＸ方向の位置ずれを補正するための目標値Ｘｖ、Ｙ方
向の位置ずれを補正するための目標値Ｙｖ、誘導テープ
１に対する車両２の姿勢角度のずれを補正するための目
標値αｖを算出する。そのため、図３において、車両２
は誘導テープ１上の点Ｐｎ−１、Ｐｎ、Ｐｎ＋１と走行
するように目標値が設定されものとする。

【００１７】ここで、各点の間隔Ｌは、車両２が定速度
で走行した場合のサンプリング周期毎の移動距離であ
る。車両２の基準位置をＰｎ＊とすると、基準位置Ｐｎ
＊と目標位置Ｐｎとのずれは、上述したずれ量検出手段
３１により求められた横方向のずれ量Ｄｖおよび姿勢角
度のずれ量θｖであり、これらずれ量が０、すなわち位
置Ｐｎ＊が、次のサンプリング時に位置Ｐｎ＋１へ移動
するためのそれぞれの目標値Ｘｖ，Ｙｖ，αｖは次式に
より求められる。

【００１８】

【数３】

【００１９】

【数４】

【００２０】

【数５】αｖ＝−θｖ

【００２１】ここで、数式３と数式４において、検出さ
れるθｖは微小なので、ｃｏｓθｖ≒１、ｓｉｎθｖ≒
θｖとすると、数式３、数式４は次式のように書き換え
られる。

【００２２】

【数６】Ｘｖ＝Ｌ−Ｄｖ・θｖ

【００２３】

【数７】Ｙｖ＝Ｄｖ＋Ｌ・θｖ

【００２４】こうして、目標値算出手段３２において算
出されたそれぞれの目標値Ｘｖ，Ｙｖ，αｖは、モータ
制御手段３３へ送られて、車輪５〜８の駆動制御に用い
られる。車輪５〜８の駆動制御は、車輪５〜８の具体的
な駆動機構に応じてなされるものである。例えば、図示
しないが、車輪５〜８を全て操舵輪をかねた駆動輪によ
り構成する場合は、本出願人がすでに特願平７−３４５
９８４号として出願した「全方向移動車両およびその制
御方向」に記載されている駆動制御方法を用いることも
可能である。

【００２５】図４は本発明の第２の実施形態を示す平面
図である。この実施形態は、図１の第１実施形態の構成
に加えて、車両２の左右側面の位置にも誘導テープセン
サ１１，１２を取り付けたものであり、車両２が前後方
向の走行以外に、そのままの姿勢で横行、斜行する場合
に用いられる。さらに、路面には、Ｘ方向の誘導テープ
１に加えて、Ｙ方向の誘導テープ１３、斜め方向の誘導
テープ１４〜１７が敷設されている。

【００２６】この実施形態では、誘導テープ１のＹ方向
のずれがセンサ３，４により検出される以外に、誘導テ
ープ１３のＸ方向のずれがセンサ１１，１２により検出
される。さらに、誘導テープ１４〜１７のずれもそれら
に対して斜めに配設されているセンサ３，４、センサ１
１，１２により検出される。特に、誘導テープ１４〜１
７を検出する場合、センサ３，４、センサ１１，１２が
それらテープ１４〜１７に対して斜めに配設されている
分、センサの検出素子のピッチが密となり分解能が向上
して走行制御の精度が向上する。

【００２７】図５は本発明の第３の実施形態を示す平面
図である。この実施形態は、図１の第１実施形態におけ
るセンサ３，４の取付方向を斜めにしたものである。こ
の場合も、センサ３，４が車両２に対して、斜めに取り
付けられた分、センサ３，４の検出素子のピッチが密と
なり誘導テープ１のＹ方向の分解能が向上して走行制御
の精度が向上する。

【００２８】図６は本発明の第４の実施形態を示す平面
図である。この実施形態は、図４の第２実施形態の構成
から、センサ４とセンサ１１を取り除くとともに、車両
２の中心位置に、斜めに誘導テープセンサ１８を設置し
たものである。車両２は誘導テープ１に沿った前後方向
の走行と、誘導テープ１３に沿った横行、誘導テープ１
５に沿った斜行をするものである。車両２がＸ方向に走
行する場合、誘導テープ１をセンサ３とセンサ１８によ
り検出し、Ｙ方向に走行する場合、誘導テープ１３をセ
ンサ１２とセンサ１８により検出し、斜行する場合に誘
導テープ１５をセンサ３とセンサ１２により検出する。
この実施形態では、各センサ３、センサ１２、センサ１
８がそれぞれ２方向分の走行について誘導テープを検知
するようにしたため、センサの数が半減して構成が簡単
になる。

【００２９】図７は本発明の第５の実施形態を示す平面
図である。この実施形態は、図６の第４の実施形態の構
成の変形であり、センサ１８を後端部に取付けるととも
に、センサ１２をそれにあわせて後部へ移動したもので
ある。この実施形態は、Ｘ方向にセンサの取付間隔を長
くした分、数式２の取付間隔ｄが長くなり、第４の実施
形態に比べて車両角度の検出精度が向上する。

【００３０】図８は本発明の第６の実施形態を示す平面
図である。この実施形態も、図６の第４の実施形態の構
成の変形であり、センサ３を走行方向に対して左前端部
に、センサ１２を右後端部に、センサ１８を左後端部
に、それぞれ移動したものである。この実施形態は、
Ｘ、Ｙ両方向にセンサの取付間隔を長くした分、数式２
の取付間隔ｄが長くなり、第４の実施形態に比べて車両
角度の検出精度が向上する。

【００３１】図９は請求項５の発明にかかる第７の実施
形態を示す平面図である。この実施形態は、図４に示す
第２実施形態と同じく、車両２の前後端部に誘導テープ
センサ３，４を取り付け、左右側面の端部に誘導テープ
センサ１１，１２を取り付けたものであり、また、路面
にはＸ方向の誘導テープ１と直交するＹ方向の誘導テー
プ１３が敷設されている。それにより、車両２は前後方
向に敷設された誘導テープ１に沿って走行するととも
に、そのままの姿勢で誘導テープ１３に沿って横行する
ことができる。路面には、誘導テープ１の片側にマーク
４１が、さらに、誘導テープ１３の片側にマーク４２が
それぞれ設置されている。

【００３２】これに対して車両２には、マーク４１を検
出するためマーク４１の通過軌跡上にマークセンサ４３
が設置され、同じく、マーク４２を検出するためマーク
４２の通過軌跡上にマークセンサ４４が設置されてい
る。ここで、マークセンサ４３，４４の設置位置は、車
両２において、それぞれの走行方向に描かれる誘導テー
プ１の通過軌跡４５と、誘導テープ１３の通過軌跡４６
の交点４７に対して点対称の位置となるように配設され
る。

【００３３】そのため、車両２が図示の姿勢から１８０
度旋回した後に、前後走行または横行しようとすると、
それぞれのマークセンサ４３，４４の位置が誘導テープ
１，１３に対して反対側になって、旋回前のマークセン
サ４３，４４がそれまで一致していたマーク４１，４２
の通過軌跡から外れるが、今度は他のマークが互いに入
れ替わってマークセンサ４３，４４に検知されることに
なる。すなわち、車両２が１８０度旋回しながら前後走
行または横行をする場合も、マークを検出するマークセ
ンサは１対で足りることになる。また、走行中にいずれ
のマークセンサ４３，４４がマークを検出するかで、路
面に対する車両２の旋回位置を検知することも可能とな
る。

【００３４】図１０は請求項６および請求項７の発明に
かかる第８の実施形態を示す平面図である。図におい
て、２１〜２４は走行路にＸ方向、Ｙ方向、斜め２方向
にそれぞれ敷設された誘導テープであり、車両２の中心
の位置で交差している。これら誘導テープ２１〜２４に
沿って車両２が走行する。車両２の中心位置には、リン
グ状に形成された誘導テープセンサ２５が取り付けられ
ている。このセンサ２５は、誘導テープ検知用のセンサ
素子をリング状に複数個配設して形成したものである。

【００３５】それにより、誘導テープがセンサ２５の中
心を通る位置関係のとき、センサ２５上の２個所のセン
サ素子により誘導テープの位置が検出される。すなわ
ち、このセンサ２５によると、誘導テープを全方向につ
いて同一精度で検出することが可能になる。その結果、
図示のように走行経路が８差路に構成されている場合で
も、センサ２５がその交差点に到達した時点で、センサ
２５は各テープ２１〜２４の方向を正確に認識して、路
線変更を容易に行うことが可能になる。特に、このセン
サを用いた車両は、走行方向を自在に変えながら走行す
る用途に最適である。

【００３６】なお、各実施形態の説明では触れなかった
が、誘導テープを検出するセンサは、光学的に誘導テー
プを検知する方式と磁気的に検知する方式があり、いず
れの方式も、検出素子を一次元配列したセンサを用いた
場合は、センサを車両に複数個対で設置することによ
り、複数方向の走行および路線変更を高精度で制御する
ことが可能になる。また、検出素子をリング状に配置し
たセンサについては、車両に１個設置するだけで全方向
の走行および路線変更を高精度で制御することが可能に
なる。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように請求項１の発明によれ
ば、車両にテープセンサが２個以上設置され、それらテ
ープセンサによりそれぞれ検知された誘導テープの位置
情報にもとづき、走行経路に対する車両位置のずれ量お
よび車両の姿勢角度のずれ量が算出される。それらずれ
量にもとづき位置ずれ補正目標値および姿勢角度ずれ補
正目標値が算出され、次いで、算出された両補正目標値
にもとづき車輪が駆動・制御される。その結果、走行路
の誘導テープを高精度で追随することが可能となり、走
行時の左右の振れ量が小さくなるとともに、修正の完了
までに要する時間も短縮されて応答性が向上する。

【００３８】請求項２の発明によれば、車両が複数の方
向に走行可能な場合に、車両の走行方向ごとの前後位置
に相対してテープセンサを配設することにより、前後走
行以外に横行、斜行が可能になる。

【００３９】請求項３の発明によれば、誘導テープの方
向に対して斜め方向にテープセンサを配設することで、
誘導テープの検出精度が向上する。

【００４０】請求項４の発明によれば、車両の走行方向
が車両の前後方向と横方向と斜め方向の３方向である場
合に、その３方向を３辺とする直角三角形の各頂点とな
る位置にそれぞれテープセンサを配設することにより、
走行方向が３方向でありながらもテープセンサは３個と
半減される。

【００４１】請求項５の発明によれば、車両の走行方向
が前後方向と横方向である場合に、走行中に誘導テープ
がそれぞれ通過する車両の前後方向テープ軌跡と横方向
テープ軌跡の交点に対して、１対のマークセンサが点対
称の位置に配設される。その結果、車両の走行方向が前
後方向および横方向のとき車両を１８０度旋回しても、
マークセンサは必ずマークを検出することができる。

【００４２】請求項６および請求項７の発明によれば、
走行路面に敷設された誘導テープを車両に設置されたテ
ープセンサにより検出しながら車両の走行方向を制御す
る車両走行誘導装置において、誘導テープを検知するセ
ンサ素子をリング状に複数個配設して形成されたテープ
センサを用いたことにより、センサの中心位置が誘導テ
ープ上を走行するようにすると、センサは２個所で誘導
テープを検出して、車両の位置のずれ量および姿勢角度
のずれ量を算出することができるため、１個のセンサで
ありながらも高精度の走行制御と走行路線の変更が可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す平面図である。

【図２】図１に示された実施形態の制御部の構成を示す
図である。

【図３】図２の制御部の動作を説明する図である。

【図４】本発明の第２の実施形態を示す平面図である。

【図５】本発明の第３の実施形態を示す平面図である。

【図６】本発明の第４の実施形態を示す平面図である。

【図７】本発明の第５の実施形態を示す平面図である。

【図８】本発明の第６の実施形態を示す平面図である。

【図９】本発明の第７の実施形態を示す平面図である。

【図１０】本発明の第８の実施形態を示す平面図であ
る。

【図１１】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ 誘導テープ ２ 車両 ３，４ 誘導テープセンサ ５〜８ 車輪 １１，１２ 誘導テープセンサ １３〜１７ 誘導テープ １８ 誘導テープセンサ ２１〜２４ 誘導テープ ２５ 誘導テープセンサ ３１ ずれ量検出手段 ３２ 目標値算出手段 ３３ モータ制御手段 ４１，４２ マーク ４３，４４ マークセンサ ４５，４６ 通過軌跡 ４７ 交点

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行路面に敷設された誘導テープと、 車両に２個以上設置されて車両に対する誘導テープの相
   対位置を一次元的に検出するテープセンサと、 ２個以上のテープセンサにより検知された誘導テープの
   位置情報にもとづき走行経路に対する車両位置のずれ量
   および車両の姿勢角度のずれ量を算出する手段と、 算出された車両位置のずれ量および車両の姿勢角度のず
   れ量にもとづき位置ずれ補正目標値および姿勢角度ずれ
   補正目標値を算出する手段と、 算出された両補正目標値にもとづき車輪を駆動・制御す
   る手段と、 を備えたことを特徴とする車両走行誘導装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車両走行誘導装置におい
   て、 車両が複数の方向に走行可能な場合に、車両の走行方向
   ごとの前後位置に相対してテープセンサを配設したこと
   を特徴とする車両走行誘導装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の車両走行誘導装置におい
   て、 誘導テープの方向に対して斜め方向にテープセンサを配
   設したことを特徴とする車両走行誘導装置。
4. 【請求項４】 請求項２または請求項３記載の車両走行
   誘導装置において、 車両の走行方向が車両の前後方向と横方向と斜め方向の
   ３方向である場合に、その３方向を３辺とする直角三角
   形の各頂点となる位置にそれぞれテープセンサを配設し
   たことを特徴とする車両走行誘導装置。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれか１項に
   記載の車両走行誘導装置において、 車両の走行方向が前後方向と横方向である場合に、走行
   中に誘導テープがそれぞれ通過する車両の前後方向テー
   プ軌跡と横方向テープ軌跡の交点に対して、１対のマー
   クセンサを点対称の位置に配設したことを特徴とする車
   両走行誘導装置。
6. 【請求項６】 走行路面に敷設された誘導テープを車両
   に設置されたテープセンサにより検出しながら車両の走
   行方向を制御する車両走行誘導装置において、 誘導テープを検知するセンサ素子をリング状に複数個配
   設して形成されたテープセンサを用いたことを特徴とす
   る車両走行誘導装置。
7. 【請求項７】 車両走行誘導装置に用いられる誘導テー
   プを検知するセンサ素子をリング状に複数個配設して形
   成したことを特徴とする誘導テープセンサ。