JPS6233612B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動走行式の無人車システムに係り、
特に車上側に無人走行のための主たる装置を備
え、地上には格別の誘導施設を必要としない無人
車システムを提供する。

従来、無人車システムは、走行ルートに沿つて
誘導線を布設しこの誘導線路に交流電流を流し発
生する磁界を検出して走行する電磁誘導方式と、
光学テープを走行ルートに貼付けテープからの反
射光を車上の受光素子で受けステアリング操作を
行う光学テープ方式が、一般的であつた。

ところが、これら方式はいずれも地上側に何ら
かの誘導施設即ち誘導線とか光学テープを布設し
なければならず、特に誘導線を路面下に理設する
電磁誘導方式の場合、路面がコンクリートである
誘導線用の溝はカツテイング作業によつて形成し
なければならず、誘導線敷設に多大の費用と時間
を要し、したがつて、ルートの変更などは甚だ困
難で、事実上不可能である。また建物の２階な
ど、フローリングとかリノリユーム張りの床面の
場合、カツテイングは行えず線路を埋設するのは
不可能で、この種電磁誘導方式無人車システムの
導入はできなかつた。他方光学テープ方式では、
テープの走行路への布設は、先の電磁誘導方式に
比し容易であり、ルートの変更も比較的自由であ
るが、反射光を利用しているため使用場所に制限
を受け、例えば屋外での使用は困難で、またテー
プを路面上に貼付けるためデコボコの多い悪路へ
の設置は難しく、更にテープ布設は電磁誘導式に
比べ容易であるとするも、カーブにおいては、所
望の“曲り”を得るべくテープをいくつかに切つ
て重ね貼りをするとかの面倒な作業を要する。ま
たこの光学テープは、油、塵埃の付着とか、人や
車の通行による汚損等により寿命は短くせいぜい
６カ月程度であり、メンテナンス面においてシビ
ヤな条件が課せられる。

本発明は、上記に鑑み、地上に誘導線、光学テ
ープ等の誘導施設を必要とせず、車上側に、車輌
速度、車輌進行角度の各指令を書込んだメモリを
備え車輌からの距離情報によつてこのメモリ出力
を順次進めて自動走行するようにした車上メモリ
搭載形自動走行無人車システムの提供を目的とす
る。

即ち、本発明は、従来の、誘導線による磁界、
光学テープからの反射光を検出し車輌を進行させ
るものとは異なり、車上にメモリを搭載し、その
メモリに前もつて距離情報に基づく車輌進行角
度、車輌速度を記憶させておき、このメモリ情報
を車輌からの走行距離によつて順次進め、ステア
リング制御系、速度制御系の各指令として出力
し、一方、走行距離、速度は車軸に設けた速度・
距離検出装置により、また車輌進行角度は車体に
設けたジヤイロコンパス、サーキユライメージセ
ンサの方位センサにより、それぞれ検出し先のメ
モリからの指令と突合せ、速度、オン・ルートの
各制御を行うことを特徴とするもので、以下図示
する実施例により本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明の原理図を、第２図はキヤリブ
レーシヨンマーカを走行ルートに配したレイアウ
トの一例を、第３図、第４図、第５図はジヤイロ
コンパスの略構成図とその動作説明図を、第６図
はサーキユライメージセンサを方位センサに用い
た場合の図を、夫々示す。

第１図において、１は本発明に係るメモリで、
走行指令、即ち走行距離に基づく車輌速度及び車
輌進行角度指令、が書込まれている。２は速度制
御系で、先のメモリ１からの車速指令と車軸７に
設けたパルスピツクアツプ３からの実際の車輌速
度を比較、偏差を求め図示しないが各種調節器を
介し駆動用電動機４へ加えて、車輌速度をメモリ
１からの指令値に制御する。５はステアリング制
御系で、同じくメモリ１からの車輌進行角度指令
と、車輌進行角度検出の方位センサ６からの角度
信号を突合せ車輌進行角度が指令値と一致するス
テアリングの制御を行う。もちろん、メモリ１か
らの車速、車輌進行角度の各指令は、車輌の走行
距離によつて刻々と変化するのであるが、先に述
べたようにこの距離情報は車輌１０の車軸７上に
設けたパルスピツクアツプ３より得る。即ち、パ
ルスピツクアツプ３からの車輌１０の走行距離が
メモリ１へ帰還され、この距離情報に基づきメモ
リ番地が順次進められ走行距離に応じた各指令を
それぞれの制御系へ与える。従つて、たとえば車
輌が停止地点まで走行すれば、その位置までの距
離を計数し番地を進めるので、そのときの速度指
令は零であり車輌は停止する。

このように、本発明においてはパルスピツクア
ツプ３からの距離情報が走行制御を行うに最も重
要な因子であり、このため走行ルート上の適当箇
所にキヤリブレーシヨンマーカを設け、距離情報
を基準化し誤差を補正するとともに、走行ルート
ずれの補正を行つている。即ち、第２図イで示す
ように電磁式あるいは光学式の、または超音波な
どを応用したキヤリブレーシヨンマーカ１３を、
発車地点Ｓとか、カーブとカーブの中間地点など
に配し、車輌１０がこのマーカ１３箇所に達する
毎に走行ずれとパルスピツクアツプ３の距離情報
の補正を行う。つまり、同図ロのようにマーカ地
点に走行ルートａよりずれて車輌が進入すると
ｂ、このマーカ１３からの信号が車輌に与えられ
ステアリングを修正し、少なくとも車輌がマーカ
１３の最後端へ達するまでに走行ルート上へ戻す
ようにし、またその最後端点で正規の距離情報を
読み取りパルスピツクアツプ３からの情報を修正
している。

なお、このロ図示のマーカは、これまで説明し
た、距離情報の基準化、走行ずれの補正の役目を
果すマーカ１３の他に、車輌１０が走行ルート上
に乗り車輌がルートに平行になつたことを確認の
後、車輪径の補正を行う車輪径補正マーカ１３ａ
を、先のマーカ１３に引き続き設置しており、車
輌がこのマーカ１３ａ部分を通過する間、パルス
ピツクアツプ３からのパルスを計数しマーカ長さ
と比較、車輪径のキヤリブレーシヨンを行う。も
つとも、車輪径の補正は走行ルートの各マーカ１
３毎に行う必要はなく車輪径補正マーカ１３ａは
ルート上の適当位置に１カ所設置すれば十分であ
ることが多い。

また逆にこれらマーカ１３を一定距離毎に配置
することも考えられ、車輌が一つのマーカを検知
してから一定時間、一定距離を走行すれば必ず次
のマーカを検出するはずであり、このようなマー
カチエツク、タイムチエツクにより走行ルートか
らの逸脱は容易に検出できる。そして、このルー
トからの逸脱が許容値内に収まつていれば、先に
述べたようにステアリングの修正を行い車輌をル
ート上に戻せばよく、許容値外であれば直ちに停
止する。また、オン・ルート走行であつても、メ
モリからの車輌進行角度指令と実際の車輌進行角
度信号の差が規定の最大値よりも大きいとか、ま
た車輌進行角度指令に基づくステアリング操作角
（車輌進行角度）の変化割合（微分値）が規定値
を越える等の場合、非常停止させて安全性を確保
する。

このように、本発明は車上に搭載したメモリか
ら車輌速度、車輌進行角度の各指令を発し、この
指令に基づき車輌を自動走行させたもので、この
車上メモリにはあらかじめ走行ルートに沿つた車
輌速度、車輌進行角度の各指令を書込んでおかね
ばならない。この書込みに当り、実際に車輌を運
行して得られたデータをそのまま、あるいは若干
修正して書込む方式と、あらかじめ設計されたプ
ログラムをロードする方式がある。即ち、車体に
備えた車輌進行角度検出の方位センサ６として、
第３図、第４図のジヤイロコンパスあるいは第６
図のサーキユライメージセンサを用いると、車輌
進行角度は地磁気方位に対する絶対値として与え
なければならず、この絶対角度を走行ルートの各
点で求めることは、たとえば近辺に強磁性点が存
在するような場合、地磁気は曲げられその量を事
前に予測するのに難しく、このような強磁性体の
存在下では、事実上不可能である。従つて、前も
つて走行ルートに沿つてならい運転を行い、この
有人試行運転の結果得られた各種データをそのま
ま、あるいはその走行データを基にカーブ走行の
際のスピードダウン等有人運転の故生じるロスを
修正したもの、を書込む方式が一般的である。

もちろん、まわりに地磁気の曲げられる要因な
どなく、地磁気方位が常に南北を指すならば、走
行ルートの各地点で絶対角度は計算でき、あらか
じめプログラムを設計しておきこれをロードする
書込み方式も用いることができる。

第３図、第４図、第５図にジヤイロコンパス
の、第６図にサーキユライメージセンサの概略を
示す。第３図において、イは磁気レンズの側面
図、ロは平面図で地磁気のＮ極からＳ極への磁束
を集め、中央部のホール素子１５で検出するので
あるが、図示のように、磁気レンズ１４は例えば
時計方向に回転しており、地磁気向きより90゜回
動した方位、即ち、磁気レンズうちの磁束方向が
ＮよりＳへ切替る点で方位検出パルス（東方位）
を発生する。また、ジヤイロコンパスのなかの特
定の固定点で位置検出パルスを発生するように
し、先の方位検出パルスとの連携動作で方位を求
めている。即ち、位置検出パルスの発生でカウン
タ・ゲートを開き方位検出パルスによりカウン
タ・ゲートを閉じるのであり、この間の角度に対
応したアナログあるいはデイジタル信号の発生に
より、方位を求めたことを特徴とする。例えば、
第４図に示すようにジヤイロコンパスの特定箇
所；コード引出し口Ｐ、で位置検出パルスを発生
するようにすれば、磁気レンズ１４が図示する地
磁気方向より90゜回動した点Ｑで方位検出パルス
を発生し、この方位検出パルスと先の位置検出パ
ルスとの間の角度は180゜となり、この間ゲート
を開き、この180゜の角度に相当するアナログあ
るいはデイジタル信号を取り出すことになる。即
ち、ジヤイロコンパスを車輌に取付けるに当り、
第５図に示すようにコード出口Ｐを車輌の後方に
あるようにすれば、上記180゜の角度信号は車輌
進行方向が、東方位Ｅにあることを表し（第５
図、イ）、また90゜であれば車輌進行方位は南を
（第５図、ロ）、135゜であれば南東を（第５図、
ハ）、270゜であれば北を（第５図、ニ）それぞれ
指し、先の位置パルスの発生とこの方位パルスと
の間の角度信号によつて車輌進行方位を検知でき
る。即ち、カウンタ・ゲートは位置パルスによつ
て開かれ方位パルスにより閉じられるが、この間
のカウンタ計数値を対応したデイジタルあるいは
アナログ電気信号として取り出し車輌進行角度を
求めることができる。

また、第６図は方位センサとして他の実施例で
あるサーキユライメージセンサを用いた場合の図
である。同図において、１６はサーキユライメー
ジセンサで、シリコン単一基板１８上に例えば、
0.5゜とか１゜あるいは２゜の間隔でリング状に
多数のフオトダイオード１７を備えて構成され
る。即ち、このイメージセンサ１６の上方に、中
心を合せ地磁気によつて作動するオプテイカルフ
アイバ２１を備えた磁針１９、を設置し、上方よ
り光を投射してオプテイカルフアイバ２１により
サーキユライメージセンサ１６のフオトダイオー
ド１７に導き磁針１９向きによりフオトダイオー
ド１７を特定し角度を求めている。図示例では、
投光器２０からの光はオプテイカルフアイバ２１
を介しフオトダイオード１７ａを照射してこのダ
イオード１７ａの励起による角度信号を発してい
る。従つて、車体にこのサーキユライメージセン
サを取付ければ、磁針の向きはフオトダイオード
１７の受光により相当程度例えば0.5゜の精度で
求めることができ、車輌進行角度のセンサとして
必要十分である。

なお、上記実施例ではセンサとしていずれも地
磁気を利用するもので、例えば強磁性体の存在に
より地磁気が曲げられまたその“曲げ”に再現性
がない場合、キヤリブレーシヨンマーカを特別に
設置しこのマーカにより走行制御を行うようにす
ればよい。

上記のように、本発明は、車上に、車輌速度、
車輌進行角度の各指令を書込んだメモリを搭載し
このメモリ情報を車軸からの距離情報により順次
進めステアリング制御系、速度制御系の各指令と
して出力し、一方、走行速度は車軸に設けた速
度・距離検出装置により、また車輌進行角度は車
体に設けた方位センサにより、それぞれ検出し先
のメモリからの指令と突合せ、速度、オン・ルー
トの各制御を行うもので、地上側の主たる誘導施
設をなくした全く新規の手法であり、従来の誘導
線とか光学テープを走行ルートに施設する方式の
抱える、布設工事の困難性、導入場所の制限更に
メンテナンス面等、多くの問題点を解消するとと
もに、車輌進行方向の指令を、絶対方位で与え、
検出にジヤイロ等の絶対方位センサを用いたこと
は、方位センサが高価であるという難点を有する
ものの、ステアリング角度指令・ステアリング角
度検出方式のような、ステアリング車輪スリツプ
等による誤差の集積とか、ステアリング車輪と車
輌本体との間の遅れなどの問題を生じず、より正
確なオン・ルート走行を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、第２図はキヤリブレ
ーシヨンマーカを配した走行レイアウト、第３
図、第４図、第５図はジヤイロコンパスの原理図
と動作説明図、第６図はサーキユライメージセン
サの概略図である。 １……車上メモリ、２……速度制御系、３……
パルスピツクアツプ、５……ステアリング制御
系、６……方位センサ、１３……キヤリブレーシ
ヨンマーカ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車上に、前もつて距離情報に基づき車輌速
   度、車輌進行角度の各指令が書込まれたメモリを
   搭載し、車輌走行時に、このメモリからの車輌速
   度、車輌進行角度の各指令を、車軸に設けた速
   度・距離検出装置からの走行距離情報により順次
   進めるとともに、上記車輌速度指令を、上記速
   度・距離検出装置からの車速信号を帰還信号とす
   る速度制御系へ、上記車輌進行角度指令を、方位
   センサにより検出した車輌進行角度を帰還信号と
   するステアリング角度制御系へ、それぞれ与え、
   走行距離に応じて速度、車輌進行角度の各制御を
   行うことを特徴とする無人車システム。 ２ 車上に、前もつて距離情報に基づき車輌速
   度、車輌進行角度の各指令が書込まれたメモリを
   搭載し、車輌走行時に、このメモリからの車輌速
   度、車輌進行角度の各指令、を車輌に設けた速
   度・距離検出装置からの走行距離情報により順次
   進めるとともに、上記車輌速度指令を、上記速
   度・距離検出装置からの車速信号を帰還信号とす
   る速度制御系へ、上記車輌進行角度指令を、方位
   センサにより検出した車輌進行角度指令を帰還信
   号とするステアリング角度制御系へ、それぞれ与
   え、走行距離に応じて速度、車輌進行角度の各制
   御を行うとともに、走行ルート上の適当位置にキ
   ヤリブレーシヨンマーカを設置し車輌のルートず
   れ補正と走行距離補正、を行うことを特徴とする
   無人車システム。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の構成において、
   キヤリブレーシヨンマーカを２個直列に配し、第
   １のキヤリブレーシヨンマーカでルートずれと走
   行距離情報の補正を行い、第２のキヤリブレーシ
   ヨンマーカで車輪径補正を行うことを特徴とする
   無人車システム。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の構成において、
   方位センサをジヤイロコンパスとしたことを特徴
   とする無人車システム。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の構成において、
   方位センサをサーキユライメージセンサとしたこ
   とを特徴とする無人車システム。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の構成において、
   速度・距離検出装置をパルスピツクアツプとした
   ことを特徴とする無人車システム。 ７ 特許請求の範囲第１項記載の構成において、
   車上搭載メモリへの車輌速度、車輌進行角度の各
   指令の書込みを、走行ルートに沿つてならい運転
   を行いその際に得られた走行データをそのままあ
   るいは一部修正を加えて書込むようにしたことを
   特徴とする無人車システム。 ８ 特許請求の範囲第１項記載の構成において、
   車上搭載メモリへの車輌速度、車輌進行角度の各
   指令の書込みを、あらかじめ設計したプログラム
   をロードして行うようにしたことを特徴とする無
   人車システム。