JPS62145401A

JPS62145401A - 無人車の誘導装置

Info

Publication number: JPS62145401A
Application number: JP60287439A
Authority: JP
Inventors: Eiji Yoshikawa; 英次吉川; Tomoo Matsuda; 智夫松田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1987-06-29
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH07104719B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は無人車における誘導用標識の読取方法に関する
。

〔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、ｌｂ、ｌｃを一定の関係（線材１ａとＩＣ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の間隔りが十分に小さければ、
軌跡３は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ＩＣと第
３の交点Ｐ３で交わる。線材検出センサは、上記各交点
ＰＩ　、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
。

無人車は走行距離針を有し、上記各交点Ｐ１＋ｐ、、ｐ
３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の距離Ｌ１と、交点Ｐ２とＰ３の距１ｍ　Ｌ
　２を求める。この距離Ｌ１とＬ２の比は、交点Ｐ２か
ら見た４１２１の右側の長さｌ。

と左側の長さＩ！２の比に等しい。したがって、距離り
、とＬ２の比から、標識ｌ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Ｐ、か
らＰ２に要した時間と、交点Ｐ２力１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飼用いた場合には、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、左側のセンサは点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ｍ　Ｐ　Ｉｎ　Ｉ走
行することになる。

上記三角形ｒ＋ｍ＋Ｐｌ；を直角五角形であり、Ｐｍｌ
は計測可能であり、かつＰ　ｒ　１　（＝　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％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ｍ１ｍ２．距離ｒｌｒ２ｅ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０）から
それぞれ線材４ａの交点ｍｌ　までの距離τｍｌおよび
交点ｒ１までの距離Ｏｒｌ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０からＱまでの距離“ＯＱ゛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。

第１表〔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、センサ出力がピーク値に達したとき、またはセ
ンサ出力の立上り時点あるいは立下り時点としていた。

したがって、車体の振動によってセンサ出力が変化した
場合、ピーク値が線材中心からずれたり、立上り、立下
りの位置がずれたりして、センサが線材中心位置を通過
する時点を正確に検出することができず、その結果、上
述した車両の位置検出精度も低下するといった問題があ
った。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、車両が誘導
用標識を構成する線材の中心位置を通過する時点若しく
は中心位置通過時点における走行距離を正確に検出する
ことができる無人車における誘導用標識の読取方法を提
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
係で配設してなる標識を、無人車に配設した線分検出手
段で読み取る際に、前記線材検出手段の検出出力と所定
の閾値とを比較することにより、この線材検出手段が前
記線材に接近及び遠ざかる各時点若しくはこれらの時点
における走行距離を計測し、両者の平均値を求めること
により前記線材検出手段が前記線材の中心位置を通過す
る時点若しくはその中心通過時点における走行距離を求
めるようにしている。

〔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、線材検出手段が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若しくは
これらの各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
点若しくはその中心位置通過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。

＠１図において、線分検出センサ１０は、無人車の移動
に伴いＣ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力す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ｖｓを有しく第２
図（ｂ））、センサ１０の検出信号がこの閾値Ｓより大
きくなる時点に立上り割込信号Ｓ、を出力しく第２図（
Ｃ））、またセンサ１０の検出信号が閾値Ｖｓ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Ｓ、
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１
３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Ｓ。

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１Ｉｆｔ　Ａ　ｔおよびＡ２を示す
信号を取り込み、センサ１ｏ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＃ｌ！　Ａ　ｔとＡ２の差
ｌＡｔ　　Ａｗｌ　を求め、この差がほぼ線材１４の福
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ｌＯ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。

このよう番こ、センサ１ｏ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Ａ。

と線材力）ら遠ざかり、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１．０の地上高さＨがＨａ。

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りは、・・・・・・（５）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ｖｓ１ｖｒｈ２
＊・・・・・・Ｖａｎ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ＤＩ、Ｄ２．・・・・・・Ｄｎ
の平均値Ｄ′を、次式、八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Ｒ２０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５備のアルミナープであり、線材２．０ａと２０ｃの
間隔は８０ｃＩＩＬである。センサは、金属センサであ
り、車体（全長２１３０ＩＲＩＲ）が標ｍｔｔ２ｏを通
過するときの速度は、４　Ｋｔｎ／　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（ＩＯＶ）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はそれぞれ異
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（ｇｖ）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人力の減算を行い、その減算
信号をオペアンプｔこ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ｌこなると導通し、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
コレクタ電圧力Ｌ　Ｌ／ベベルなり、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ン）。

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若しくはその中心位置通
過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基こ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図は本発明の詳細な説明するために用
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２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。出願人代理人　　木　村　高　久第　１　図第２　図

Claims

【特許請求の範囲】

（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敷設し、前記無人車
に配設した線材検出手段により前記標識の各線材との横
断時点、若しくはその横断時点における走行距離を検出
し、これらの横断時点若しくはその横断時点における走
行距離に関連して該標識と前記無人車との相対位置関係
を求め、これにより該無人車を誘導する方法において、
前記線材検出手段の検出出力と所定の閾値とを比較する
ことにより、該線材検出手段が前記線材に接近及び遠ざ
かる各時点若しくはこれらの時点における走行距離を計
測し、両者の平均値を求めることにより前記線材検出手
段が前記線材の中心位置を通過する時点若しくはその中
心位置通過時点における走行距離を求めることを特徴と
する無人車における誘導用標識の読取方法。
（２）複数の閾値を設定し、各閾値ごとに前記線材の中
心位置を通過する時点若しくはその中心位置通過時点に
おける走行距離を求め、これらの平均値を前記線材の中
心位置を通過する時点若しくはその中心位置通過時点に
おける走行距離とする特許請求の範囲第（１）項記載の
無人車における誘導用標識の読取方法。
（３）前記線材検出手段が前記線材に接近及び遠ざかる
各時点の時間差若しくはこれらの時点における走行距離
の距離差を求め、この時間差若しくは距離差と前記線材
の幅に関連して予設定した数値と比較することにより、
検出すべき線材か否かを識別する特許請求の範囲第（１
）項記載の無人車における誘導用標識の読取方法。