JPS62212810A - 自動案内車両システム - Google Patents

自動案内車両システム

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JPS62212810A
JPS62212810A JP61107820A JP10782086A JPS62212810A JP S62212810 A JPS62212810 A JP S62212810A JP 61107820 A JP61107820 A JP 61107820A JP 10782086 A JP10782086 A JP 10782086A JP S62212810 A JPS62212810 A JP S62212810A
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JP
Japan
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vehicle
path
orientation
beacon
travel
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JP61107820A
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ニコライ・エーバーハート
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Original Assignee
SI Handling Systems Inc
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Publication date
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/0272—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising means for registering the travel distance, e.g. revolutions of wheels
    • G—PHYSICS
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
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    • G05D1/027—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising intertial navigation means, e.g. azimuth detector
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
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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】 〔発明の分野〕 ′　本発明は、自動案内車両システムに関し、特定する
と、トラックやワイヤ、その他の類似物なしに無人車両
を予定された移動路上を案内するための自動案内車両シ
ステムに関する。
〔従来技術〕
倉庫や工業プラント等内の予定された帯域内において無
人車両が操作される自動案内車両システム（ＡＧＶＳ）
は周知である。無人車両は、−位置から他位置に供給さ
れるべき製品のような有料荷重（ペイマード）や一連の
位置にて特定の操作を遂行するための機上ロボット等を
運ぶことができる。従来、この檀々の車両は、１位置か
ら他位置へ一連のトラックを介して案内され、車両上に
乗せた操縦ｍ構は必要とされない。種々のワイヤ案内式
無人車両システムも周知である。普通この種のシステム
は、地中に埋め込まれたワイヤを備えており、ワイヤは
、車両をワイヤ路上を案内するために必要な情報を運ぶ
。
本発明は、車両を案内するためトラックやワイヤを必要
としない形式のＡＧＶＳに向けられる。本発明により解
決される問題は、ベースステーションコンピュータによ
り最初に規定されるほとんど無限の種類の径路の任意の
１つを経て車両を案内する自蔵走行制御システムを備え
る車両を提供することである。本システムは、車両位置
および方位を追跡し、選択された円弧線分上において車
両位置および方位を修正するための補足的車両上走行制
御システムを使用し、走行中ペースステーションとの通
信の必要性がない。
〔発明の概要〕
本発明は、座表位置に分解可能な予定帯域内において無
人車両を案内する自動案内車両システムであって、操縦
機構および、車両を前記帯域内において案内するように
この操縦機構を制御するためのドライブコントローラを
備える無人車両と、無人車両外の前記帯域内に分配配置
された複数のビーコンと、ビーコンの位置を代表する一
連の座表位置を記憶するためのメモリおよび位置データ
および方位データを含み車両に対する予定された移動路
を表わす一連の径路ベクトルを記憶するメモリを有する
車両上のプログラム設定コンピュータとを備える自動案
内車両システムを提供する。
車両上の第１の走行制御部は、ビーコンを光学的に走査
する手段と、車両の位置および方位を指示するデータ信
号を発生する手段とを備えており、車両上の第２の走行
制御部は、車両の位置および方位の変化を指示するデー
タ信号を発生する手段を備えている。車両上にドライバ
手段が設けられており、第１および第２走行制御部によ
り発生されたデータ信号と記憶された径路ベクトルに応
答して、車両が予定された移動路にしたがうように、ド
ライブコントローラによって操縦機構を制御させる。
〔実施例の説明〕
以下図面を参照して本発明を好ましい具体例について説
明する。図面において、同じ参照番号は同じ°部材を指
示するものとする。
第１図には、複数のビーコン１２−２４を含む帯域にお
いて移動する無人車両１０がＩｉＩ図で示されている。
各ビーコンは、好ましくは、逆反射用箔の直立円筒の形
式であるのがよい。帯域は、Ｘ％ｙ座表格子に分割でき
る。車両１０は、自由回転の後部車輪１１．１３と、モ
ータ駆動の被操縦前部車輪１５とを備える。車両は、追
って説明するようにＩＳｙ座表格子上を円弧線分に沿っ
て動く。
円２６け、車両上光学系の位置２Ｂに関するスレッショ
ルド距離を表わし、車両はその距離内においてビーコン
により復帰される有効信号を利用する。第１図のビーコ
ン２４のようなスレッショルド距離外にあるビーコンに
対する復帰信号は車両によって利用されない。
システムの光学系は、約５鱈直径の２ｍＷ　ＣＷ。
７８０　ｎｎ’ｌ　の平行化楚査（ｆＲ）レーザビーム
を備えている。ビームは、実質的に３６０°の方位方を
定査するように連続的に回転される。レーザビームは、
雑音に不感性にするため、第２図に示されるように１０
０１ＣＥｚで振幅変調される。ビーコンは、ビームを車
両の光学系に反射することにより復帰信号を供給する。
システムの光学系の簡単化された線図が第３図に示され
ている。平行化半導体レーザ３０（フィリップスＣＱＬ
１６フリメータ使用）でビーム３２を発生する。モータ
Ｍにより駆動される回転（金製）ミラー３４は、３６０
°の方位角にわたリビームを送り出す。好ましくは、ミ
ラーは、１秒に１ないし２回の割合で回転されるのがよ
い。
モータＭのシャフトに結合された精度１０００ステツフ
光学シヤフトエンコーダおよびエンフーダパルス周波数
出力を増倍する位相固定ループ（ＰＬＬ　）によって、
３６０°方位角にわたりｌ　５　Ｘ　１０−’の角度解
像度が得られる。ビームにより照射されるビーコンは、
ビームを回転ミラーに向って反射する０回転ミラーは、
レンズ５８を通る径路３６．５６１を経てビームを放物
面状ミラー４ｏに反射する。ミラー４Ｇは、ビームを径
路４４．４４１を経て他の放物面状ミラー４２に反射す
る。ミラー４２は、ビームを径路４日、４８’を経てＩ
Ｒバンドパスフィルタ４６に指し向ける。濾波゛された
ビームは光検出器５０により検出される。後述のように
、車両上のコンビ二一夕により、光学系の１回転ごとに
、１６までのビーコンの観測を処理できる。処理は、ビ
ーム３２が阻止される各回転の終了時における死角中に
遂行される。
帰還信号の継続時間は、ビーコンの幅により決定され、
車両光学系の位置２８により表わされる車両に対するビ
ーコンの距離に正比例する。第１図のビーコン２２のよ
うに距離スレッショルド２６近傍に存するビーコンは、
ビーコン１８のように車両により近くに位置するビーコ
ンより長時間ビームにより照射される。その結果、ビー
コン２２からの帰還信号の継続時間はビーコン１８から
の帰還信号のａ続時間を車両までの距離の差に比例した
量だけ越える。かくして、帰還信号の幅は、ビーコンと
車両間の見掛けの距離を表わす。
ビーコン帰還信号に対する代表的光検出器出力は第４図
に図示されている。車両は、車両上の距離および角度検
出回路５２（第５図）を備えており、そしてこの回路は
、位相固定ループパルスを計数することにより光検出器
出力の継続時間および中点を測定する。そのとき、車両
対ビーコンの距離は、光検出器出力の継続時間にわたっ
て計数されたパルス計数値に対応する。ビーコンが観測
されるときのレーザビームの角度位置は、光検出器出力
の中点におけるパルス計数値に対応する。
追って詳述されるように、この情報は、１回転中少なく
とも３つのビーコン観測に対して得られるとき、車両位
置および方位を計算するのに使用される。
〔光学的走行制御〕 車両位置および方位は、車両上の光学的走行制御部１０
３により決定される。第５図参照。車両対ビーコン距離
およびビーム角度の個定値は、少なくとも５つの有効ビ
ーコン帰還信号に対して求められ、それにより車両の位
置および方位を決定する。各車両対ビーコン距離測定値
は、コンピュータメモリにおいて記憶された距離スレッ
シ目ルド値と比較される。スレッショルドはＨ１ｌ！１
ｉｉ２６ヲ指示する＠スレッショルド値は一定としても
よいし、１回転中３より少ない観測値しか得られなけれ
ば、増大されることもある。比較は、有効なビーコン観
測と無効なビーコン観測とを弁別するために回路５２で
行なわれる。かくして、検出回路５２は、第１図のビー
コン２４のような距離スレッショルド外にあるビーコン
から帰還する信号に対して距離出力を供給しない。回路
５２は、距離スレッショルド内のビーコンから帰還する
信号に対して距離出力を発生するが、これは、必ずしも
、車両位置を決定するのに使用するのに有効なビーコン
観測値を生ずるわけではない。すなわち、ビーコンが、
車両上のプ四グラム設定フンピユータ１００の「三角測
定（ｔｒｉａｎｇｔｘｌａｔｌ＠ｎ）および方位決定」
部５３により計算される１０”　の予期される走査扇形
内にあることも決定されなければならない。
「三角測定および方位決定」部の主たる機能は、追って
詳述されるようにｘ１１座表における車両の位置を計算
することである。他方、三角測定および方位決定部はま
た、一部分見掛けのビーコン角（ビーコン距離検出回路
５２により出力される中点データにより指示される）に
基づいて有効ビーコン観測と無効ビーコン観測の弁別も
行なう。
ビーコンの観測が有効であるかどうかを決定するため、
三角測定および方位決定部は、先行の走査で計算された
求められた車両位ｅｃＸ％ｙ）およびビーコンの位置（
ｘ、ｙ）に基づいて車両と各ビーコン間の角度を計算す
る。中点データにより指示される見掛けのビーコン角度
および計算されたビーコン角度は、車両の中心線に比較
される。
各ビーコンの位ｔＪ！　（ｘ　ｓ　ｙ　）は、動作前に
車両メモリ１０１にロードされたビーコンｊｉＩＩＩ図
の一部であるから既知である。好ましくは、車両は、ビ
ーコンマツプデータを車両コンビエータに送信するペー
スステーション送信器への無線リンク（Ｒｆ３２３２）
を備えるのがよい。
ビーコン角度を計算後、三角測定および方位決定部は、
計算値に±５°を加え、各計算されたビーコン角度につ
いて１ｏ０の扇形を画定する。コンピュータは、見掛け
の角度が１０”　の扇形内にあるか否かを決定する。も
しそうならば、？！述のように、車両の距離および方位
を計算するのに見掛けのビーコン角度が使用される。も
しそうでなければ、データは放棄される。加えて、第１
図のビーコン１４．１６のような同じ１０’″の走査扇
形内の複数のビーコン観測値も放棄される。また、ビー
コン１４．１６が１半径上で重畳する場合は、その帰還
信号は放棄される。何故ならば、これらの信号は単一の
光検出器出力信号に融合し、この信号は、ビーコン地図
上のビーコン１４または１６のいずれの位置にも対応し
ない位置にある単一のビーコンを指示するからである。
三角測定および方位決定部のアルゴリズム（有効および
無効ビーコン観測間の弁別のため）は、第１０図にフロ
ーチャート形式で示されている。ビーコン１２．１８．
２２により提供される有効ピーコン観測値のような有効
ビーコンｉｉ！測値は、車両位置および方位を計算する
ため、車両上コンピュータ１００（三角測定および方位
決定部）により処理される。
車両上コンピュータ１００は、数値プロセッサを備える
インテルＢ６／Ｑ５８ＢＣとし得る。コンビエータは、
３６０°の走査中、すなわち光学系の１回転中少なくと
も５つの有効ビーコン観測値に基づいて三角測定計算を
遂行することにより車両の位置を計算するように後述の
よ゛うにプログラム設定される。三角測定を遂行するた
めのアルゴリズムは第６図に示されている。
ビーコン２２．１２は仮想円５４上にある。ビーコン１
２．１８は他の仮想円５６上にある。ビーコン１２．１
８．２２の位置は周知であるから、車両の位置は、下記
のアルゴリズムにしたがい三角測定および方位決定部に
より計算される。
こ−にｘｌ、ｙｌは、ビーコン１８に対して記憶された
Ｘ−７座表、ｘｌ、ｙ２はビーコン１２に対して記憶さ
れたＸ−７座表、ｍ＝（ｙ０２−ｙＯ１）／Ｃｘ０２−
ｚ（Ｎ）はコンビエータにより計算されたもの、！０１
．７０１は円５４の中心に対するＸ−ｙ産資、ｘ０２．
７０２は円５６の中心に対するＸ−７座表である。
円５４．５６に対するＩ−ｙ産資は、下記のアルゴリズ
ムにしたがってコンビエータにより計算される。
ｘ１＋ｘ２　　Ｌｌ＠ｅａｔα。
ｘｏ１＝□ ２　　２五−一丁 こ−にり、はビーコン１２．１Ｂの既知の位ｆｌ［の計
算された距離、Ｌｔｓはビーコン１２．２２の既知の位
置間の計算された距離、α■は円５６上の任意の点とビ
ーコン１２．１Ｂの既知の位置間に挾まれる角変、α８
．は円５４上の任意の点とビーコン１２．２２の既知の
位置間に挾まれる角度、ｍｔｔは（ｙ２−ｙｌ　）／（
ｘｌ−：ｃｌ　）として計算され、そしてｍ、はＣｙＳ
−ｙ２）／（ｘ３−ＩＣ２）　　として計算される。
車両の産資位置が決定されると、車両の方位ψが、三角
測定および方位決定部５５により計算される。車両の方
位９を計算するためのアルゴリズム（第６１１！！Ｉの
Ｘ軸を０方位として使用）は１例として下式により与え
られる。
こ−にＶ、は、ビーコン１２が観測されるとき回路５２
により検出されるビーム角度（車両中心線ないし軸線を
基準とする）である。
上述の説明から、車両の光学系、距離およびビーコン角
度検出回路５２および車両上コンビエータの三角測定お
よび方位決定部５５は、車両に対する能動的な光学的走
行制御部１０５を構成することが認められよう。本明細
書において「赤行制御」システムとは、目的点に向って
車両を！！縦する「駆動」システムと異なり、車両位置
を追跡するシステムを意味する。
〔地上走行制御部〕
第２の受動的走行制御部１０５が同様に車両上に設けら
れている。地上走行制御部の目的は、現在車両位置およ
び方位情報を駆動装置（後述）に供給することである。
車両位置および方位の光学的走行制御部に依る計算は、
レーザビームの１走査すなわち回転当り１回だけしか遂
行されないからである。加えて、地上走行制御部は、例
えばレーザビームの１回転以上にわたりなんらビームを
観測しないことによって起こり得る三角測定および方位
決定部からの位置または方位情報の欠除があっても、車
両が配向を損なうことなく一時的に操縦されることを許
容する。
第５図を参照すると、地上走行制御部１０５は、例えば
零の北僅および０２５°の解Ω度を有するジャイロコン
パス５　Ｂ　（Ｋｉｎｇ　Ｒａｄｉｏ　ＫＧ　１０２Ａ
）と、ジャイロコンパス出力に基づいて車両の方位変化
を指示する信号Δψを発生する方位変化回路６０と、車
両の前部車輪１５のシャフトに結合された光学的（車輪
）エンコーダ（オドメータ）６２と、車輪エンフーダ出
力に基づき前部車輪１５が移動する増分的距離を指示す
る信号Δ７を供給する「移動用ｍ」回路６４とを備える
。変位の測定された変化および車両が移動する距離を指
示する回路の出力は、車両上コンピュータに供給され、
そしてこれらの信号は、ソフトウェアの「地上走行制御
アルゴリズム」部５５により使用される。光学的走行制
御部１０３および地上走行制御部１０５の出力は、地上
走行制御アルゴリズム部である世味で融合される。
方位の変化Δψおよび車輪の移動Δｌ（円弧路上の）の
幾何的形態は第７図に示されている。、第７図において
、三角測定および方位決定部５５により計算される車両
泣ｌおよび変化は、ｘ、ｙおよびψで指示される。地上
歩行制御アルゴリズム部５５は、位置変化回路６４の出
力のパルスを計数するカウンタを偏えている。しかして
、各パルスは、前輪移動の増分Δノを表わす。変数△ｎ
は、車両がジャイロコンパスの解像度例えば（Ｌ２５゜
に等しい方位変化増分Δψを受けるに必要な時間間隔中
のパルス計数値である。普通、計数値Δｎは、０．００
０５インチ（小曲率半径）ないし１３２インチ（大曲率
半径）の前輪の移動路に対応する距離内で変わる。方位
変化増分（Δψ）中の車輪位置の変化（Δｘ１Δｙ）は
、下記のアルゴリズムにしたがって地上走行制御アルゴ
リズム部で計算される。
こ−にΔｌは、移動距離回路６４の出力のパルスにより
指示される前部車輪１５の移動増分であり、Ｌは、車両
の位置点２ａ（ｚｌｙ）と前部車輪１５間の既知の距離
であり、Δψは、変位変化回路６゜の出力により指示さ
れるジャイロコンパｘｔ７）ｆｆ７９３７度に等しい変
位変化増分であり、Δｎは、変位変化増分Δψに対する
回路６４の出力パルスの計数値である。関数ｆｓ（ψ、
Δｎ）およびｔｔＣψ、△ｎ）は、コンピュータメモリ
例えば２つの２５６にピッ）　ＥＰＲＯＭ５の別個のル
ックアップテーブルに記憶される。こ−で、ψ、Δｎは
、ｆＩ（一方のルックアップテーブル）またはｆｚ　　
（他方のルックアップテーブル）に対するメモリ位置を
特定する。
レーザビームの各回転に一度三角測定および方位決定部
により指示される車両座表位置および方位の計算は、地
上走行制御ＸＪフルゴリスム部の計算を修正するのに使
用される。レーザビームの各回転の終了時に、車両位ｆ
ｉｘ、ｙ）および方位（ψ）の新しい計算値が、三角測
定および方位決定部５５から地上走行制御アルゴリズム
部５５に供給され、車両の位置および方位の計算を修正
する。それゆえ、三角測定および方位決定部からの出力
間においては、地上走行制御アルゴリズム部の計算値に
生ずる誤差は累積されることになる。
〔駆動部（ドライバ）〕
車両の操縦は、第５．８〜９および１１〜１２図を参照
してもつともよく説明される。コンピュータソフトウェ
アは、径路プラナ部、ベクトルシクエンサ部６８および
ドライバ部７ｏを含む。ビ−コン地図および車両に対す
る「−次」移動路は、ベース（遠隔）ステーションにて
操作者により装入される。ベースステーションは、グラ
フィックターミナルを備えており、操作者は、これによ
り、一連の径路点の形式の「−次」径路データおよび公
称の回動半径Ｒｎｏｍを含む情報を直接装入する。
公称回動半径Ｒｎｏｍは、後述のように、径路のコーナ
ーで車両により利用されるものである。この情報は、無
線データリンクを介して、車両上フンピユータ１００に
結合された車両上受信機に伝送される。径路点は、車両
に対する規定の移動路についてのＸｓ１座表位置情報を
表わす。操作者はまた、各点にて所望の車両速度を指示
するデータを装入し得る。
ベースステーションに装入される移動路の例が＊ａａに
示されているが、この図において、初点、目的点および
すべてのコーナ一点を含む「−次」径路点が符号「＋」
により印されている。径路プラナソフトウェア部６６は
、ベースステーションから受は入れられる「−次」径路
点をチェックし、第８図および第１１図に示される曲率
半径Ｒ１１０１１１１に基づき曲線適合ルーチンを遂行
することにより径路上の各コーナーを平滑化する。半径
Ｒｎｏｍは円を確定するものであり、その中心産資は、
接点で１、Ｔ２（またはＴＩ　’、　Ｔ２　’）が第８
図の仮想線に示されるコーナ径路上に位置するように径
路プラナ部により計算される。接点は、ついで、「−次
」コーナ点の代わりに「二次」点として装入される。結
果は第９図に示される径路であるが、この図にあっては
、すべてのコーナは平滑化されている。ついで、径路プ
ラナ部は、第９図に示されるように１組の「二次」径路
点およびベクトルを計算する。これらの「二次」径路点
およびベクトルは、各々スレッショルド距離ΔＬより大
きくない長さを有する逐次の線分を画成する。「二次」
径路点は、第９図の符号「＋＋Ｊにより印されている。
「二次」径路点およびベクトルは第９図に示されており
、以下のように挿入される。径路プラナ部は、平滑化さ
れた「−次」径路の各直線線分の終点を検査し、各線分
の長さＬを決定する。ついで、プラナは、長さＬを２で
分割する。もしも、結果がスレッショルド距離ΔＬより
小さいかそれに等しければ、「二次」径路点は線分の中
点であり、「二次」ベクトル（初点として同じベクトル
角を有する）が中点に挿入され、車両上コンビエータＲ
ＡＭの適当な憂次位置に記憶される。もしも結果がスレ
ッシＷ／Ｉ／ドを械えると、線分の長さしは３で分割さ
れる。そのとき結果がスレッシ璽ルドより小さければ、
２つの「二次」径路点が線分内に選択され、それにより
線分を３つの等しい部分に分割し、「二次」ベクトル（
初点と同じベクトル角度を有する）がコンピュータＲＡ
Ｍの各点に記憶される。それゆえ、線分内に点を選択す
るためのアルゴリズムは、次の一般式で与えられる。
Ｌ　＋　ｎ　＜ΔＬ こ＼でＬは、「−次」線分の終点により画成される線分
の長さであり、ｎは整数の除数２．３・・・である。も
しも商がスレッショルドΔＬより小さいかそれに等しけ
れば、線分は、（ｎ−１）の「二次」ベクトルの適当な
挿入によりｎの等しい部分に分割される。このベクトル
は、ＲＡＭの適当な逐次位置に記憶される。任意の特定
の径路線分に対する値は、後述の２重の円弧操縦修正線
の長さに対応する。「二次」径路ベクトルはまた、平滑
化コーナを印す各接点Ｔ、　、Ｔ、等に挿入される。各
接点におけるベクトルの方向は、接点に接続された直線
線分の方向に対応している。
径路ベクトルは、始点から目的点に向って前向きに、あ
るいは目的点から始点に向って後向きにベクトルシクエ
ンサ部６８により逐次にＲＡＭから検索される。順序（
前向きまたは後向き）は、車両が第９図に示される径路
を前向き方向に横断することを望むか後向き方向に横断
することを望むかに依存する。情報は、キーボードまた
はＣＲＴ装入部によりベースステーションに装入され、
ベースステーションコンピュータは、応答して前方向命
令信号または逆方向命令信号を発生する。この信号は、
ＲＡＭからの径路ベクトルの検索を制御するため車両上
のコンピュータソフトウェアのベクトルシクエンサ部６
８により使用される。この信号は、ＧＯまたは５ＴＯＰ
命令（これもベースステーションで装入される）ととも
に無線リンクを介して伝送され、車両上コンピュータに
送られる。
ベクトルシクエンサ６８は、ＧＯ命令信号に応答して動
作を開始する。ベクトルシクエンサは、前向き／径内き
信号により指示される順序で各径路ベクトルを検索する
。各径路ベクトルは、車両上コンピュータソフトウェア
の駆動部７０に供給される。動作は、５ＴＯＰ命令信号
に応答して任意の時点に停止し得る。駆動部７０は、地
上走行制御アルゴリズム部５５を規則的に尋関し、検索
された径路ベクトルの位置および方位を、地上走行制御
アルゴリズム部により指示される車両の実際の位置およ
びベクトルと比較する。駆動部は、第１２（（１０）〜
（ｅ１図に示されるように検索される位置および方位と
実際の位置方位の偏差に基づいて操縦修正アルゴリズム
を実行する。
第１２（ａ）〜（ｅ）図において、ペクト／Ｓ／Ｂは、
ベクトルシクエンサ部６８によりＲＡＭから検索される
径路ベクトル（位置および方位）を表わす。
ベクトルＷは、走行更新部により出力される車両の実際
の（更新された）位置および方位を表わす。
ベクトルＡ１１間の位置の差は、ベクトルＤにより表わ
され、そしてこれは駆動部７０により決定される。
駆動部７０により実行される操縦修正アルゴリズムは、
２つの接続円弧線分を選択し、この線分が、一端でペク
）／ｌ／Ａ　（実際の車両位置における実際の方位）に
接し、他端にてベクトルＢ（所望の径路位置における所
望の方位）に接する滑かな曲線を画成するように円弧線
分を調整することで−６脅” ある。曲線選択は、ベクトルＡお上びＢおよびＤにより
指示される方位に依存して、第１２図に（耐〜（＠）で
指示される５種（およびこれらの５種の鏡像）に分けら
れる。第１の種類（ａ）において、ベクトルＡに関する
Ｂの角度はβであり、これはベクトル百とベクトルＡ間
の角度αの１／２より大きい。
それにより、接続円弧は、操縦修正アルゴリズムにより
、円弧Ｓｏおよび直線線分ｅが選択される。
直線線分ｅは、それ自体＃ｌ限の曲率半径を有する円弧
と考えられる。第２の種ａＩｒｂ）において、角度βは
α／２より小さい。それにより選択される接続円弧は、
直線線分のおよび円弧Ｓｏである。第３の種類（ｃ）に
おいて、角度αは　００およびβの２倍間にある。それ
により、選択される接続円弧は、同様の曲率半径を有し
変化屈折点にて接続された円弧８１．８２である。ｔ４
４の種類Ｃｄ）において、角度βはαの１／２　　より
小さく、選択された接続円弧は、同様の曲率半径を有し
屈曲点で接続された円弧８１．３２である。第５の種類
−）において、角度αはθ°ないし９０’の間であり、
選択された接続円弧は、屈曲点にて接続された同じ曲率
半径の円弧８１．８２である。
駆動部７０は、車両ドライブフンＦローラ７２に対する
必須のディジタルデータを出力して車両操Ｍ！機構７４
を作動し、それにより前部車輪１５を回転し、車両を所
望の径路上を移動させ、車両カヘクトルＢの方位をもっ
てベクトルＢの位置に達するようにする。駆動部出力は
、操縦角度命令δおよび円弧長命令ｌを含む。操縦角度
命令δは、２つの円弧線分（Ｓ・、・または・、Ｓｏま
たはＳｌ、Ｓ２に沿って車両を移動させるように実行さ
れねばならず、アーク長命令ｌは、前部車輪１５により
覆われる円弧（Ｓｏｓ・、Ｓｌまたは８２）の長さを指
示している。幾何形態は第７図に示されている。
命令δおよび！を計算するアルゴリズムは、下式により
与えられる。
δ＝　ｔａｎ−’　（Ｌ／　Ｒ） ｔ＝ＧＴ宜フｉＦＳ こ−で、ＬおよびＲは、各円弧に対して第７同に示され
る距離であり、Ｓは車両が横切るべき長さ、すなわち第
１２図に示される長さ５ｏＳ８１またはＳ２である。Ｌ
の値は既知であり、ＲおよびＳに対する値は、以下の表
に記載されるように各種類に対して計算される。
第１表 （ａ）　　　　　　ｄ／ｊａｎ（４）　　５ｏ＝Ｒα５
＝ｈ−ｄ 砂＝ａ−ｈ ドライブコントローラは、命令δ、ｌを使用して車両操
Ｍ機構７４を命令する。操縦機構７４は、車両（点２８
）が第１２（ａ）〜（・）図に示される計算された円弧
線分に沿って移動するように前部車両１５を回転する。
このようにして、車両は、第１２（ａ）〜（ｅ）図に示
される修正２重円弧路上を、適当な方位をもってベクト
ルＢの位置に到達するように操縦される。
駆動部７０は、２重円弧路上を前部車輪が移動する距離
を観寓する。第１円弧上に残っている距離が記憶された
限界に来ると、第１の円弧は完了し、駆動部７０は、次
の径路ベクトルに対する次の２重円弧修正を選択し、次
の径路修正を実行するに際してドライバコントローラ７
２により使用のため、新しい円弧長および操縦車輪角度
を８ビツト記憶ラツチに転送する。ラッチへのデータの
転送は、第２の円弧に達する時間まで完了する。
ついで、次の径路修正は、通常先行の径路修正における
第１円弧の完了時に開始される。
δ、！命令を計算するための７０−チャートは、第１３
図に示されている。量ＴＳＣは、？　＝　（ＡＸＤ　）
。
およびＣ＝（ＡＸＢ）、により与えられる。符号Ｔ１Ｃ
比較ブロックにおいては、修正の種類が種類（・）であ
るか種類（１）〜（ｄ）のいずれかであるかの決定がな
される。修正が種類（＠）の修正であれば、１ｌｉＴ。
Ｃは反対の符号より成るであろう。そうでなければ、Ｔ
、Ｃは同符号である。「β、α比較」ブロックにおいて
、特定のｍａＩは、角度αが存する範囲に依存しである
場合にはｃ＆）または（ｃ）として、他の場合には（ｈ
）または（ｄｌとして決定される。比較ブロック「ＲＲ
ｍｌｎ」において、回動半径Ｒの値は、予め設定された
限界Ｒと比較される。回動半ＩＮ 径が予め設定された限界値以下に落ちると、種類（ａ）
または（ｂ）の修正円弧を使うと粗いコーナーに遭遇す
ることになろう。したがって、種類（ｅ）または（ｄ）
の修正円弧に対するルーチンが代わりに使用される。
以上、本発明をモータで駆動される被操縦車輪および２
つの自由回転の後輪を有する車輪車両について説明した
が、本発明は他の個数の車輪を有する前部および後部車
輪駆動車両をも同様に包含することも理解されたい。例
えば、２つの車輪が回転可能なキャリジ上に取り付けら
れてモータ駆動される前部車輪２個式も採用できる。加
えて、車両の規定された移動路に沿い予め選択された点
にて「二次」径路ベクトル方位情報を検索することにつ
いて説明したが、ベクトルとして、径路上の各々予め選
択された点における車両の所望速度を指示する大きなデ
ータを含んでもよいことを理解されたい。そのとき、速
度データは、車輪に対する駆動モータの速度を制御する
のに使用されることになろう。
本発明は、その技術思想から逸脱することなく他の特定
の形式で具体化され得るものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、無人車両および本発明のＡＧＶＳの光学的走
行制御部により走査され得るビーコンの１つの配列を示
す線図、第２図は光学走行制御部に対する走査レーザビ
ームパワの波形を示す線図、第５図は光学走行制御部に
対するレーザ光学系の線図、第４図は車両およびビーコ
ン間の距離に比例したパルス幅を有するビーコン帰還信
号の波形図、第５図は本発明のＡＧＶＳのブロック図、
第６図は光学的走行制御部測定値に基づき車両位置およ
び方位を計算するための技術を示す線図、＠７図は地上
走行制御部測定値に基づき車両位置および方位の変化を
計算するための技術を示す線図、第８図はベースステー
ションキーボードで装入された径路点により画定される
「−次」移動路の線図、第９図はコンピュータにより挿
入される「二次」径路ベクトルを含む平滑化された「−
次」移動路の線図、第１０図はビーコン観測間の弁別の
ための三角測定および方位決定アルゴリズムを示すフロ
ーチャート、第１１図は「−次」移動路の各コーナーを
平滑化するための曲線適合技術を示す線図、第１２（ａ
）〜（ｅ１図は円弧径路修正の種々の種類を示すＭ図、
第１３図は円弧径路修正ルーチンを示すフローチャート
である。 １０：無人車両 １１．１５．１５：車輪 １２．１４．１６．１８．２２．２４：ビーコン２６：
スレッショルド距離 ３０：レーザ ３２：ビーム ３４：ミラー ３８：レンズ ４０．４２：放物面ミラー ４６：プイルタ ５０；光検出器 ５２　：　ビーコン距離およびビーコン角度検出回路５
５：地上走行制御アルゴリズム部 ５８：ジャイロコンパス ６０：方位変化回路 ６２：車輪エンコーダ ６４：移動距離回路 ６６：径路プラナ ６８：ベクトルシクエンサ ７０：駆動部 ７２ニドライブコントローラ ７４：前部車輪操縦部 ７６：前部車輪駆動部 １００：車両上コンピュータ １０１：ビーコン地図メモリ １０Ｓ：光学的走行制御部 １０５：地上走行制御部 一二一 同　　　　　　　風　　間　　弘　　志′、　　へ図面
の浄書（内容に変更なＬ） 寸１、 ０　　　　　　　　Ｘ ＦＩ６．５ ＦＩ６．９ ＦＩＧ、　１０ 手続補正書（方式） ％式％ 事件の表示　昭和６１年　特願第ｆ０７８２０　号発明
の名称　　自動案内車両システム 補正をする者

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）座表位置に分割可能な予定された帯域内において
    無人車両を案内するための自動案内車両システムにおい
    て、操縦機構、および車両を帯域内の円弧路線分上を案
    内するように操縦機構を制御するための駆動コントロー
    ラを備える無人車両と、無人車両外の帯域内に分配配置
    された複数のビーコンと、ビーコンの位置を表わす一連
    の座表位置を記憶するための車両上のメモリおよび各々
    位置および方位データを含み車両に対する予定された移
    動路を表わす一連の径路ベクトルを記憶するメモリと、
    前記ビーコンを光学的に走査するための手段およびビー
    コンの光学的走査に基づいて車両の位置および方位を指
    示するデータ信号を発生する手段を備える車両上の第１
    走行制御部と、該第１走行制御部データ信号により指示
    される車両位置および方位の変化を指示するデータ信号
    を発生する手段を備える車両上の第２走行制御部と、第
    １および第２走行制御部により発生される前記データ信
    号および前記の記憶された径路ベクトルに応答して、車
    両が前記の予定された移動路にしたがうように前記ドラ
    イブコントローラに前記操縦機構を制御せしめる車両上
    の駆動手段とを備える自動案内車両システム。
  2. （２）前記駆動手段が、車両が前向きまたは後向き方向
    に前記の予定された移動路にしたがうように、前記駆動
    コントローラに前記操縦機構を制御せしめる手段を備え
    る特許請求の範囲第１項記載の自動案内車両システム。
  3. （３）前記駆動手段が、前記第１および第２走行制御部
    および前記の記憶された径路ベクトルにより指示される
    位置および方位データに基づき車両に対する修正円弧路
    を計算するための手段、および前記車両が前記の修正円
    弧路にしたがうように、前記ドライブコントローラに前
    記操縦機構を制御させる手段を備える特許請求の範囲第
    １項記載の自動案内車両システム。
  4. （４）前記修正円弧路が１対の円弧線分を含む特許請求
    の範囲第３項記載の自動案内車両システム。
  5. （５）前記第１走行制御部が、ビーコンの光学的走査に
    基づき車両および少なくとも３つの前記ビーコン間の距
    離を測定するための手段を備える特許請求の範囲第１項
    記載の自動案内車両システム。
  6. （６）前記ビーコンを光学的に走査するための手段が、
    レーザビーム、およびこのレーザビームをほゞ３６０°
    の方位角に亘り回転するための手段を備える特許請求の
    範囲第１項記載の自動案内車両システム。
  7. （７）前記第２走行制御部が、車両の方位の変化を測定
    するためのジャイロを含む手段と、車両が移動する距離
    を測定する車輪エンコーダを含む手段を備え、データ信
    号を発生するための前記走行制御手段が、方位変化およ
    び移動距離の測定値に応答する特許請求の範囲１項記載
    の自動案内車両システム。
  8. （８）座表位置に分割し得る予定された帯域内において
    無人車両を案内するための自動案内車両システムにおい
    て、操縦機構、および車両を帯域内の円弧路線分上を案
    内するように操縦機構を制御するためのドライブコント
    ローラを備える無人車両と、車両外の帯域内に分配配置
    された複数のビーコンと、該ビーコンの位置を表わす一
    連の座表位置を記憶し、各々位置および方位データを含
    み車両に対する予定の移動路を表わす一連の径路ベクト
    ルを記憶する車両上のメモリと、前記ビーコンのうちの
    予定された数のビーコンに関する車両の距離を電気−光
    学的に測定し、方位の変化および車両が移動する距離を
    測定することにより、車両位置および方位を指示するデ
    ータ信号を発生する車両上の走行制御手段と、車両を前
    記の予定された移動路に追従せしめるように、前記デー
    タ信号および前記の記憶された径路ベクトルに基づいて
    前記ドライブコントローラに対する操縦命令を発生する
    ための車両上の駆動手段とを備える自動案内車両システ
    ム。
  9. （９）前記駆動手段が、車両が予定された範囲内の記憶
    された径路ベクトル内にあるかどうかを決定する手段と
    、前記データ信号および前記の記憶された径路ベクトル
    に基づいて車両に対する修正円弧路を計算するための手
    段を備える特許請求の範囲第８項記載の自動案内車両シ
    ステム。
  10. （１０）前記修正円弧路が１対の円弧線分を含む特許請
    求の範囲第９項記載の自動案内車両システム。
  11. （１１）前記走行制御手段が、車両の方位の変化を測定
    するジャイロコンパス、および前記操縦機構により移動
    する距離を測定する車輪エンコーダを備え、前記データ
    信号が、測定された変位変化および移動距離に一部基づ
    いて発生される特許請求の範囲第９項記載の自動案内車
    両システム。
JP61107820A 1986-03-10 1986-05-13 自動案内車両システム Pending JPS62212810A (ja)

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