JPS6274107A

JPS6274107A - 無人車両の走行コース教示装置

Info

Publication number: JPS6274107A
Application number: JP60213916A
Authority: JP
Inventors: Eiji Yoshikawa; 英次吉川
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1985-09-27
Publication date: 1987-04-04
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH07104718B2

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〕本発明は無人車両の走行コース教示方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、無人車両としては、無人車両の走行床面に誘導電
線若しくは光学反射テープ等の誘導体を配設し、咳訪導
体に追随して無人車両を走行させる制御方式が一般に用
いられていたが、かかる方式では上記誘導体を配設する
ことが必要不可欠であり、そのための工事が極めて面倒
であった。さらに走行コース変更に対して柔軟性を欠く
ものであった。このような事情から方向検出手段と走行
距離検出手段をそなえ、車両の位置を推定しつつ走行す
る無人車両が考えられた。この方式では、ソフトウェア
により走行コースを設定するため、＠得体の設備が不用
であり柔軟性がある。

しかし、車両の位置の推定には飽差が累積され、このた
め１１４３欠的に位ｔを補正する必要がある。そこで、
走行コース上に補正マーク（標識）を設け、この補正マ
ークに関連１〜て車両の位１ｗを正確に検出し、車両の
現在位置を較正する方法が提案されている（特願昭５９
−２１３９９１、特願昭６０−１０８７９２　）。

〔発明が解決しようとする間顯点〕

しかしながら、無人車両に走行コースを教示（走行コー
ス上における各地点の点列の位置を教示）するには、走
行コースを教示するごとに、該走行コース上における上
記補正マークの位置や走行コース上の各地点の測量を行
なわなければならす、走行コースの教示には多大な労力
、時間を要し、特に、採石場などで走行する無人車両の
場合には頻繁に走行コースを変えなげればならす、その
走行コースの教示は非常に煩雑であった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、走行コース
の教示を極めて簡単に、かつその走行コースの変更も容
易に行なうことができる無人車両の走行コース教示方法
を提供することな目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明によ
れは、無人車両の走行コースをその走行コース上におけ
る各地点の点列として記憶し、自車の現在位置を方向検
出手段および走行距離検出手段の検出出力に基づいて推
定しながら、前記記憶した各地点を順次追従するように
走行する無人車両であって、前記走行コース上の所定位
置に所定の方向をもって配設された補正マーク上を通過
するときに、該補正マークの位置および方向に関連して
自車の位置および走行方向を検出して前記推定した現在
位置および前記方向検出手段の検出出力を補正するよう
にした無人車両において、前記無人車両の走行領域に前
記補正マークをそれぞれ既知の位置に既知の方向をもっ
て適当な間隔で複数配設しておき、前記複数の補正マー
クのうちから走行コースに関連する補正マークを順次指
定することにより該補正マークの位置および方向７１１
次記憶し、かつ指定された補正マーク間を直線または円
弧補間することにより走行コース上における各地点の点
列の位置を記憶するようにしている。

また、本発明の他の態様によれば、上述の無人車両にお
いて、前記無人車両の走行領域に前記補正マークを適当
な間隔で複数配設しておき、前記無人車両を前記複数の
補正マークのうちから走行コースに関連する補正マーク
をＩＩＥＩ次通過するように手動で誘導し、そのときの
車両の推定位置の軌跡より走行コース上における各地点
の点列の位置を記憶し、かつ順次通過する補正マークの
位置および方向を検出しこれを記憶するようにしている
。

〔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。

まず、本発明に適用される補正マークとその補正マーク
を無人車両が通過するときにその補第２図において１は
無人車両、２は補正マーク、３は無人車両１が走行を予
定している走行コース、４は無人車両が実際に走行した
軌跡、５は車載したセンサである。

無人車両１は方向検出器と走行長検出器（図示せず）を
有し、これらの検出器を用いて自車の現在位置を推定し
、走行コース３上を走行すべく自動操縦される。

補正マーク２は、第３図に示すように、４本の線分２ａ
〜２ｂから構成されたものを用いる。

この補正マーク２は、互いに平行な２本の線分２ａ、２
ｂと、この線分２ａ、２ｂ間に介在し、上記２本の線分
２ａ、２ｂとは平行でない２本の線分２ｃ、２ｄとから
構成されており、この実施例では線分２ａ、２ｂは無人
車両の走行コース３と直交するように１また線分２Ｃ１
２ｄは少なくとも走行コース３と交差するように設けら
れている。

さて、無人車両が補正マーク２上を通過し、そのとき車
載したセンサ５が、軌跡４を描く場合について説明する
。

軌跡４は、ます線分２ａと第１の交点ｍ、と交わり、次
に線分２Ｃと第２の交点ｍ２と交わり、次に線分２ｄと
第３の交点ｍ３と交わり、最後に線分２ｂと第４の交点
ｍ４と交わる。

次に、ｍ、　ｍ、　、　ｍ、　ｍ、　、　ｍ、　ｍｓ、
　ｍ、　ｍ４の４つの交点間距離を計測し、その交点間
距離から交点ｍ、の座標（ｘｔ＋Ｙｔ）およびｍ３の座
標（ＸｓｒＹｓ）を求める。

ここで、上記座標の求め方について説明する。

いま、第４図に示すような２字状の補正マーク２０を考
え、これに対して図示のようなｘｙ座標系を設定する。

センサの軌跡と補正マーク２０とが交差する３つの交点
０１　ｍ　”＊　ｅ　”ｌのうち、交点ｎ！のｘｙ座標
は、”ｌ　”ｔ　ｒ　”２　ｎ３の交点間距離に基づい
て、次式、により求めることができる。なお、Ｗは補正マーク２０
のＸ方向の幅を示し、ＬはＸ方向の間隔を示す。

したがって、第３図の補正マークの第２の交点町および
第３の交点ｍ３のあるｘｙ座標系における座標も、それ
ぞれｍ、　ｍ、　、　ｍ、　ｍ、およびＩｎ１ｍｇ　、
　ｍｚ　ｍ４の各交点間距離に基づいて求めることがで
きる。

このようにして求めた交点ｍχ（Ｘｚ　Ｙｔ　）％交点
”ｓ　（Ｘｓ　Ｙｓ　）の座標から、補正マーク２とＸ
軸方向（線分２ａ）とのなす角θは、次式、によって求
めることができる。

また、補正マーク２の座標位置をＺｏ（ｘｚ。、。

ｙｌ。）とすると、交点ｍ４　（Ｘ４　Ｐ　ｙ４　）の
座標は、次式、となる。

したがって、無人車両か上記交点ｍ４を通過した時点で
、上式に基づいて車両の正しい現在位置を求めることが
できる。なお、補正マークは上記第３図に示した形状の
ものに限らす、例えば第４図に示したＺ状のマークでも
よい。ただし、この場合、車両の位置を検出するために
は線分を検出するセンサが２イ（θ必要となる。要は、
車両の位置および走行方向を検出することかできれば、
マーク形状およびセンサの数は適宜選択することができ
る。

次に、本発明に係る無人車両の走行コース教示方法につ
いて説明する。

第１図は本発明方法を含むシステムの全体構成図である
。ます、本発明の前提として、第５図に示すように無人
車両の走行領域に補正マークＺｔＳ〜Ｚ７６を配設して
お（。なお、これらの補正マークはＺ字状のもので、そ
れぞれ既知の位置に、かつ既知の方向をもって配設され
ており、これらの位置および方向は、予め第１図の全補
正マーク座標メモＩＪ　３０に記憶されている。

走行コース設定器３１は、走行コースを作成する際に手
動操作されるもので、上記補正マークを走行コースに応
じて順次指定することにより所望の走行コースな特定す
るものである。いま、第５図の実線１０に示す走行コー
スを設定する場合には、その走行コースの出発点および
終着点上の補正マークなＺ２．とすると、Ｚ　２　、→
Ｚ４１→ｌ　６１→Ｚ７２→Ｚ７４→Ｚ６．、→Ｚｌ１
４→Ｚ４．ｌ→Ｚ　２！Ｉ−＋”　１２→Ｚ２１の順に
１１次補正マークを指定する。

走行コース教示用計算機３２は、上記走行コース設定器
３］によって指定された補正マーク順に、全補正マーク
座標メモリ３０から順次補正マークの位置座標および方
向を示１データを読み出し、これを送信機３３を介して
送信１−るとともに、各補正マーク間を直線または円弧
補間して得られる各地点を示すデータを送信機３３を介
して送信する。

上記走行コース教示用引算様３２等の行なう処理を第６
図に示すフローチャートを参照して説明すると、出発点
の補正マークＡ、が入力されると（ステップ１００）、
その座標（Ｘ□、Ｙｔｒ）を示すデータおよび方向９８
丁を示すデータが送信機３３かも送信される（ステップ
１０１）。

次に１を２に書き替え（ステップ１０２）、次に指定さ
ねた補正マークＺｌの座標（Ｘｚｌ、ｙ□１）および方
向ψ８１を示すデータを入力する（ステップ１０３）。

この入力が一定期間内に行なわれない場合には、このフ
ローは終了し、入力が一定期間内に行なわれた場合には
、次のステップ１０５に進む（ステップ１０４）。ステ
ップ１０５では現在入力した補正マークの方向ψ、量と
前回入力した補正マークの方向ψｔ１−１とを比較し、
両者が一致した場合にはステップ１０６に進み、不一致
の場合にはステップ１０７に進む。

ステップ１０６では、補正マークＺｌと２１−１を結ぶ
直線を点列で補関し、ステップ１０７では補正マークＺ
１と２１−１を指定された円弧で結び点列で補間する（
第５図参照）。

このようにして補間して得られる走行コースの点列の座
標データおよび各補正マークｚＩ　の座標（ｘｚｌ　、
　　Ｙｓｔ　）および方向（ψ、ｌ）を示すデータは送
信機３３から送信される（ステップ１０８）。そして、
藍を１だけインクリメントしてステップ１０３に戻る（
ステップ１０９）。

送信機３３から送信される上記データは受信機４０（第
１図）によって受信され、補正マークの座標および方向
を示すデータは補正マーク座標メモリ４１に順次加えら
れ、また走行コースの点列の座標データは走行コースメ
モリ４２に順次加えられて記憶される。

以上によって、補正マークの位置および方向を含む走行
コースの教示が終了する６、次に、上記走行コースの記
憶データを用いて無人車両を所定の走行コースにイｉつ
て走行させる制御について説明する。

方向検出器４３は、例えば車両の走行方向の変化分（角
速度）を検出し、これを積分して方向を検出するレート
ジャイロである。走行距離検出器４４は車輪の回転数な
どから時々刻々移動する車両の走行距離を検出する。ま
た、補正マーク検出器４５は、車両が抽圧マー＝り上な
通過するときに、補止マークを構成する線分と交差した
ことを検出し、その交差時点に検出信号を出力づ−る。

車両推定位置演算回路４６は、前記方向検出器４３およ
び走行距離検出器４４から時々刻々入力する方向および
走行距離を示す信号から車両の現在位置を推定し、その
推定位置を示す信号を出力する。

車両位置演算回路４７は走行距離検出器４４および補正
マーク検出器４５からの入力に基づき、車両の補正マー
クに対する位置を求め、また車両推定位置演算回路４６
から加わる推定位置を示す信号からいずれの補正マーク
上を通過したかを検知し、補正マーク座標メモリ４１に
記憶された当該補正マークの位置座標および方向を示す
データを読み出して車両走行コースのｘ　−ｙ座標系に
おける車両の正しい位置を求める。そして、車両推定位
置演算回路４６で求めた推定位置を上記圧しい位置に補
正する。なお、この位置補正は、車両が補正マークを通
過する毎に行なわれる。

操舵指令演算回路４８は、車両推定位置演算回路４６か
ら加わる車両の推定位置を示す信号に関連して、走行コ
ースメモリ４２に記憶された走行コース上の点列の座標
データを順次読み出し、その読み出した点列に追従する
ように舵角指令を操舵機構４９に与える。なお、操舵指
令演算回路４８は、車両の推定位置と目標地点との距離
が一定距離以下になったとぎ、またはその距離が除々に
長くなったとき、上記記憶した点列の次の地点を新たな
目標地点としている。

上述の走行コースの教示方法によれは、補正マークを順
次指定するだけで所望の走行コースをその走行コース上
の点列のデータとして教示することができ、簡単に走行
コースを変更することができる。また、走行コース上の
補正マークを通過する毎に車両の推定位置を正しい位置
に補正するため、長距離の無人走行も可能である。

なお、通信手段を介して走行コースを教示する上記実施
例に限らず、直接車両に走行コース教示用計算機等を設
けて走行コースを教示するようにしてもよい。また、補
正マークを通過するときには、車両の走行方向も検出す
ることができるので、これによって方向検出器の検出出
力を補正することができる。

次に、走行コースの他の教示方法について説明する。

この教示方法は、補正マークを適宜通過するように無人
車両を手動で誘導し、そのときの車両の推定位置の軌跡
より走行コース上における各地点の点列の位置を記憶さ
せ、また、補正マークの推定座標を車両の推定位置の結
果より求めて、これを補正マークの座標として記憶させ
・　るようＫしている。

まず、第７図に示すように車両がＰ　、（ｘｌｔ　Ｙｔ
　）の位置から微小時間△ｔの間にＰｓ　（ｘ９ｐ　　
Ｙｔ　）の位置に移動し、ＰｌおよびＰｌにおける車両
の進行方向を９１．ψ、とし、Ｐｌ、　　Ｐ、間の距離
をノとすると、Ｐ、の位置は、Ｐｌの位置および上記ψ
１．ψ１．ｌから、次式、で表わすことができる。したがって、車両の位置は、そ
の初期位置より逐次累算することによって推定すること
ができる。

次に、車両が補正マーク上を通過するとき、該補正マー
クの位置および方向を求める方法について説明する。こ
のときの補正マークとしては、第８図に示すような２状
とし、無人車両には車幅方向に一定の間隔をもって２つ
のセンサを設けｔこ場合に関して説明する。

いま、車両が第８図に示す補正マーク２１上を通過し、
２つのセンサＡ、Ｂがそれぞれ軌跡におよびＢ′を描い
たとする。ここで、センサＡが補正マーク２１０線分２
１ｂと交差したときの自車の推定位置をＴ（ｘ、ｙ）、
走行方向をψ、センサＢが線分２１ａと交差してからセ
ンナＡが線分２１ａと交差するまでの走行距離なΔノ、
センサＡが線分２１ａと交差してから線分２１ｂと交差
するまでの走行距離をＡ’　１　、センサＡが線分２１
ｂと交差してから線分２１Ｃと交差するまでの走行距離
をｌ、とする。なお、上記位置、方向および距離は全て
計測可能であることはいうまでもない。

さて、補正マーク２１の位置Ｚ　６（ｘＳｏ　、　ｙ、
＠）とセンサＡが線分２１ｂと交差した位置Ｔ（ｘ。

ｙ）との距離なｅとすると、このｅは、で表わすことが
できる。なお、ａは線分２１ｂの長さである。また、補
正マーク２１の方向ψ１゜と車両の走行方向ψとのなす
角θ、は１、　　、、、−１６！１　　　　　ｗ　　　　　　　　　　・・・・・・（６
）で表わすことができる。なお、ＷはセンサＡ。

８間の距離を示す。

上記第（６）で求めたθ、と車両の走行方向ψとから補
正マーク２１の方向ψ７゜は、次式、ψ、０−θ１＋ψ
　　　　　　　　　・・・−・・（７）となる。また、
補正マーク２１の位置Ｚ。（”ｇｏ。

ｙｌ。）は、次式となる。ただし、θ、＝　ｔａｎ’　（ｃ／ｂ）である
。

このようにｔ−て、車両を補正マーク上を通過させるこ
とにより、補正マークの位置座標Ｚ。

（ｘｘ。、ｙ、。）と方向ψ、。を求めろことができる
。

第９図は上記方法によって走行コースを教示する装置の
ブロック図である同図において、方向検出器４３、走行
距離検出器４４、補正マーク検出器４５および車両推定
位置演算回路４６は第１図のものと同等のため、同じ番
号を付しここではその説明は省略する。

車両推定位置演算回路４６は、手動によって車両が補正
マークを通過しながら走行する際に、車両の推定位置（
Ｘ＋ｙ）を示すデータを走行コースメモリ５１に出力し
、走行コースメモリ５１はその走行コース上の点列の座
標データを順次記憶する。

一方、補正マーク座標方向演算口Ｎ５０は、車両が補正
マーク上を通過する毎に、該補正マークの座標（ｘｉ＋
Ｙ、）および方向（ψ工）を求め（第（５）式から第（
８）弐診照）、その座標および方向を示すデータを補正
マーク座標メモリ５２に出力する。このメモリ５２は入
力する補正マークの座標データおよび方向データを順次
記憶する。

以上によって、車両を手動によって所望の走行コースを
１回走行させると、補正マークの位置および方向を含む
走行コースの教示が終了する。なお、上記走行コースの
記憶データを用いて無人車両を所定の走行コースに沿っ
て走行させる制御については、第１図において説明した
と同様に行なわれるので、ここではその説明は省略する
。

なお、本実施例では、数本の線分の組み合わせからなる
補正マークとこの補正マークの線分との交差を検出する
１ないし２のセンサとから自車の位置等を検出するよう
にしたが、補正マークとセンサとの組み合わせはこれに
限らず、車両の位置を検出することができる補正マーク
とセンサとの組み合わせならばいかなるものでもよい。

例えば、補正マークとしては方向検出も可能なランドマ
ークとし、センサとしてはこれを撮影するテレビカメラ
とし、このテレビカメラの画面上のランドマークの位置
、方向に関連して車両の位置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、無人車両の位置を
補正するための補正マークの位置および方向を含んだ無
人車両の走行コースを容易に教示することができる。し
たがって、走行コースを容易に変更することができ、ま
た無人車両の位置補正ができるため長距離の無人走行が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を含むシステムの一例を示す全体構
成図、第２図は本発明に係る走行態様を説明するために
用いた概要図、第３図および第４図は補正マークに関連
して無人車両の位置を求める方法の一例を説明するため
に用いた図、第５図は補正マークの配置例および走行コ
ースの取り方を説明するために用いた図、第６図は本発
明に係る走行コース作成のフローチャート、第７図は無
人車両の推定位置の求め方を説明するために用いた図、
第８図は補正マークの位置および方向の検出方法を説明
するために用いた図、第９図は本発明方法によって走行
コースを教示する装置のブロック図である。１・・・無人車両、２　＋　　２０　＋　　２１　、　
Ｚｌｓ−Ｚ７６・・・補正マーク、３・・・走行コース
、５・・・センサ、３０・・・全補正マーク座標メモリ
、３１・・・走行コース設定器、３２・・・走行コース
教示用計算機、３３・・・送信機、４０・・・受信機、
４１．５２・・・補正マーク座標メモリ、４２．５１・
・・走行コースメモリ、４３・・・方向検出器、４４・
・・走行距離検出器、４５・・・補正マーク検出器、４
６・・・車両推定位置演算回路、４７・・・車両位置演
算回路、４８・・・操舵指令演算回路、４９・・・操舵
機構、５０・・・補正マーク座標方向演算回路。沫第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）無人車両の走行コースをその走行コース上におけ
る各地点の点列として記憶し、自車の現在位置を方向検
出手段および走行距離検出手段の検出出力に基づいて推
定しながら、前記記憶した各地点を順次追従するように
走行する無人車両であって、前記走行コース上の所定位
置に所定の方向をもって配設された補正マーク上を通過
するときに、該補正マークの位置および方向に関連して
自車の位置を検出して前記推定した現在位置を補正する
ようにした無人車両において、前記無人車両の走行領域に前記補正マークをそれぞれ既知の位置に既知の方向をもって適当な間隔
で複数配設しておき、前記複数の補正マークのうちから
走行コースに関連する補正マークを順次指定することに
より該補正マークの位置および方向を順次記憶し、かつ
指定された補正マーク間を直線または円弧補間すること
により走行コース上における各地点の点列の位置を記憶
することを特徴とする無人車両の走行コース教示方法。
（２）前記指定された補正マーク間のうち、隣り合う２
つの補正マークの方向が同一の場合にはその補正マーク
間は直線補間し、隣り合う２つの補正マークの方向が異
なる場合には所定の円弧で円弧補間する特許請求の範囲
第（１）項記載の無人車両の走行コース教示方法。
（３）無人車両の走行コースをその走行コース上におけ
る各地点の点列として記憶し、自車の現在位置を方向検
出手段および走行距離検出手段の検出出力に基づいて推
定しながら、前記記憶した各地点を順次追従するように
走行する無人車両であって、前記走行コース上の所定位
置に所定の方向をもって配設された補正マーク上を通過
するときに、該補正マークの位置および方向に関連して
自車の位置を検出して前記推定した現在位置を補正する
ようにした無人車両において、前記無人車両の走行領域に前記補正マークを適当な間隔で複数配設しておき、前記無人車両を補正
マークを順次通過するように手動で誘導し、そのときの
車両の推定位置の軌跡より走行コース上における各地点
の点列の位置を記憶し、かつ順次通過する補正マークの
位置および方向を検出しこれを記憶することを特徴とす
る無人車両の走行コース教示方法。