JPS6316267A - 移動体の計測システム - Google Patents

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】

［産業上の利用分野コ この発明は、移動体における位置認識技術に関し、特に
操縦者なしで移動可能な無人移動体に利用して効果的な
技術に関する。 ［従来技術］ 近年、自動車や搬送車などの移動体を無人で走らせるた
めの技術が種々研究されており、例えば所定のコースに
従って移動体を走らせる誘導方式あるいは電波等による
遠隔操縦方式については、既に幾つか実開化されている
ものもある。 これに対し、無人移動体の制御系にコース情報を与え、
自己の位置を認識しながら自立で走行できるようにした
方式も提案されている。 ［発明が解決しようとする問題点］ 無人で移動体を走行させようとする場合、初期設定すな
わち出発地点での移動体の向きの設定が正確になされて
いないと、その後の位置認識を高精度に行なうことがで
きない。つまり、出発点で最初に設定された移動体の向
き（方位）に誤差があると、その初期方位を基慴にして
以後ずっと位置認識を行なうので、その後の計測データ
が正しくても認識した位置と実際の位置とにずれが生じ
てしまう。 特に移動体の方位のずれは走行距離が長くなるほど拡大
されていくので、初期方位の設定はできる限り正確に行
なわなくてはならない。 また、無軌道式移動体は、通常車輪が空気入りのゴムタ
イヤにより構成されるが、ゴムタイヤからなる車輪にあ
っては、内部の空気圧によって車輪の径が微妙に異なる
。これが、タイヤの回転数を検出して走行距離を計測す
る方式において計測データの精度に大きな影響を与える
。しかるに、３個ないし４個のタイヤを有する移動体に
あっては、各々の車輪の空気圧つまり径が異なっていた
り、車両ごとにタイヤの径にバラツキがあったり、さら
には長時間の走行によってタイヤの空気が洩れて径が変
化することも考えられる。 ［発明の目的］ この発明の目的は、移動体の出発地点での方位を正確に
知ることができると共に、タイヤの径にバラツキがあっ
てもこれを容易に計測してその後の位置認識のための計
測データに補正を加えることで精度の高い位置認識を行
なうことができるような計測技術を提供することにある
。 ［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するためこの発明は、移動体の車体両側
部に指向性の高い信号を発射する送信器と受信器もしく
は受信器のみを車体側方に向けて取り付けるとともに、
走行コースの基準地点から一定距離離れた位置には、コ
ースのＷＪ徊に一対の反射装置もしくは送信器を互いに
対向させるように配設してなるチェックポイントを設け
るようにするものである。

【作用】

上記手段によると、チェックポイントを通過したときの
信号の検出のずれから移動体の進行方向のずれを知るこ
とができるとともに、基準地点からチェックポイント通
過までの車輪の回転数からタイヤの径を計測することが
できる。 ［実施例］ 第１図には本発明に係る計測システムを有する無人車両
システムの一実施例が示されている。 差動機構６を有する走行駆動用車輪としての後輪５ａ、
５ｂの各々に対応してその回転数を検出するためのエン
コーダ２０ａ、２０ｂが設けられ、このエンコーダ２０
ａ、２０ｂからの検出信号（パルス）が、パルスカウン
タ２４ａ、２４ｂによって計数され、コントローラ２５
内のＩ１０インタフェース回路を介してコンピュータ２
２に入力されるようになっている。コンピュータ２２は
、エンコーダ２０ａ、２０ｂにより検出された左右の車
輪の回転数の平均値を取って走行距離を計算すると共に
１回転数の差より方位すなわち車両の走行方向を計算し
、自己の位置を認識するようにされている。 また、コンピュータ２２は、エンコーダ２０ａ。 ２０ｂからの信号によって自己の位置を認識しながらＩ
Ｃカセットのような記憶装置２６から内部の主メモリに
読み込まれたコース情報に従って、後軸の回転駆動手段
としての走行駆動モータ７や旋回駆動手段としての操舵
用モータ１１を制御して、所定のコースに沿って車両を
走行させることができるようになっている。２７は、コ
ンピュータ２２に外部から自動走行制御指令を与えたり
、予め走行禁止域等のコース情報を設′定するため設け
られたキーボードのような入力操作装置である。 さらに、この実施例では、車両の位置をチェックするた
め、レーザ投受光器２３ａ、２３ｂが移動体の両側部に
、それぞれ取り付けである。これらのレーザ投受先巻２
３ａ、２３ｂｌよ各々の車両の中心線と直交する方向、
すなわち車両の真横に向かってレーザビームを発射し、
かつ上下にスキャンさせるようになっている。一方、車
両の走行コースの適当な箇所には、一対のコーナキュー
ブと呼ばれる反射装ＭＲＦユ、ＲＦ、を互いに対向する
ように配設することにより構成したチェックポイントＬ
Ｃが・設けられている。 移動する車両がこのチェックポイントＬＣに差しかかる
と、レーザ投受光器２３ａ、２３ｂがら発射されたレー
ザビームはコーナキューブＲＦ１゜ＲＦ、に当たって反
射される。コーナキューブは入射した光を入射方向と同
じ方向に反射する特性を有しているため、反射されたレ
ーザビームは、これを発射したレーザ投受光器２３ａ、
２３ｂに到達して検出される。これによって、コンピュ
ータ２２は車両の方位（進行方向）をチェックすること
ができる。 次に、上記のごとく構成された無人移動車両システムに
おける初期方位の計測方法を、第２図を用いて具体的に
説明する。 先ず、車両Ｖの基準点（実施例の車両では後輪５ａ、５
ｂの中心）を、走行コースの原点（出発地点）Ｏに合わ
せ、かつ車両の向きをコースの方向に合せてから発進さ
せる。一方、走行コースの原点○から一定距離Ｌｓだけ
離れた位置には、一対のコーナキューブＲＦ１．　ＲＦ
、からなるチェックポイントを設け、それらを結ぶキュ
ーブ線ＣＣが走行コースと直交するように設定しておく
。 原点Ｏから発進した車両は、カウンタ２４ａ。 ２４ｂによってエンコーダ２０ａ、２０ｂからのパルス
信号の計数を開始する。そして、左側のレーザ投受光器
２３ａがコーナキューブＲＦ、からの反射光を検出した
時点Ｐ工での左右のエンコーダ２０ａ、２０ｂの計数値
および右側のレーザ投受光器２３ｂがコーナキューブＲ
Ｆ、からの反射光を検出した時点Ｐ２での左右のエンコ
ーダ２０ａｌ　２０ｂの計数値をコンピュータ２２に取
り込んで、それぞれの検出点Ｐ１とＦ２との距離念を、
計測された左右のタイヤの回転数とタイヤサイズ（予め
設定される値）とから計算によって求める。 距離２が求まれば、車両進行線とキューブ線ＣＣとのな
す角θが、距離２と予め分かっているキューブ間距離り
とから、次式 ％式％） より計算することができる。これによって、車両の実際
の進行方向のずれが分かる。 また、角度θが分かると、これより原点Ｏからキューブ
線ＣＣに到達するまでに実際に車両が走行した距離が、
Ｌｓ／ｃｏｓθとして求まるので、これとタイヤ回転数
（エンコーダのパルス数）とからタイヤの径を計算する
ことができる。 なお、上記のような方位およびタイヤサイズの計測方法
にあっては、出発時に車両の基準点が走行コースの原点
０に正確に位置合わせされていることが、計測精度を保
証する上で絶対的な条件となる。 ただし、そのような原点への位置合わせはかなり雅しい
面がある。そこで次に、そのような位置合わせを必要と
しないで、しかも精度の高い計測をおこなうことができ
るようにした三角測量法を利用した計測方法を、第３図
を利用して説明する。 この方法では、互いに対向された一対のコーナキューブ
ＲＦ１１．　ＲＦ、、からなる第１のチェックポイント
ＣＰＩ、コーナキューブＲＦ、１．　ＲＦ、□からなる
第２のチェックポイントＣＰ２を、走行コースに沿って
一定距離Ｌｃだけ離して設けておく。なお、各コーナキ
ューブ間距離は共にＬとする。 一方、車両Ｖには、上記一対のレーザ投受光器２３ａ、
２３ｂとは別個に左斜め前方（角度α）に向かってレー
ザを発射しかつ上下に走査させるような第３のレーザ投
受光器２３ｃを設け、車両■の向きを２つのチェックポ
イントＣＰＩ、ＣＰ２のキューブ線ｃｃ、、ｃｃ、を横
切るような方向に設定して発進させる。そして、各投受
光器２３ａ　〜２３　ｃが、コーナキューブＲＦ１１．
　ＲＦ１□からの反射光を検出した時点でのエンコーダ
のパルス数の差とタイヤサイズ（設定値）とから、第３
図に示す距ＷＩＱ１．Ｑ□を求める。 これより、キューブ線ＣＣ工を横切ったときの方位θ１
およびキューブＲＦ、、からの距離ｄ１は。 θ１＝ｓｉｎ−’（１２ａ／　Ｌ） および　ｄ　１＝　Ｑ　１・ｔａｎ　ａ　／ｃｏｓθ１
なる式より計算することができる。 同様にして、各投受光器２３ａ〜２３ｃが、コーナキュ
ーブＲＦ、□、ＲＦ、、からの反射光を検出した時点で
のエンコーダのパルス数の差とタイヤサイズとから、第
３図に示す距離ｕ、、ｐ４を求める。 これより、キューブ線ＣＣ２を横切ったときの方位θ２
およびキューブＲＦ２１からの８Ｒｄ　２は、θ、＝ｓ
ｉｎ−１（Ｑ、／　Ｌ） および　ｄ、＝　ｆｉ、・ｔａｎα／ｃｏｓθ２なる式
より計算することができる。 従って、上記計算値θ□、θ２より車両の方位とともに
、操舵角を一定に保ったにもかかわらず方位θ１と０２
が異なったような場合の方位の誤差を知ることができる
。また、計算値θ１．θｓ　ｔ　ｄ　ｚ　ｔｄ２より車
両の正確な位置が分かる。 なお、上記実施例では、無人移動体にレーザ投光器およ
び受光器を設け、コースの両側に反射装置を設けるよう
にしたが、コースの両側に投光器を設け、移動体には受
光器のみ設けた構成にしてもよい。また、実施例では車
間の位置および方位を検出するための指向性の高い信号
としてレーザを用いているが、それに限定されず、赤外
線や超音波などを用いることも可能である。 ［効果コ 以上説明したように、この発明は、無人移動体の車体両
側部に指向性の高い信号を発射する送信器と受信器もし
くは受信器のみを車体側方に向けて取り付けるとともに
、走行コースの基準地点から一定距離離れた位置には、
″コースの両側に一対の反射装置もしくは送信器を互い
に対向させるように配設してなるチェックポイントを設
けるようにしたので、チェックポイントを通過したとき
の信号の検出のずれから移動体の進行方向のずれを知る
ことができるとともに、基準地点からチェックポイント
通過までの車輪の回転数からタイヤの径を計測すること
ができるという作用によって、移動体の出発地点での方
位を正確に知ることができると共に、タイヤの径にバラ
ツキがあってもこれを容易に計測してその後の位置認識
のための計測データに補正を加えることで、精度の高い
位置認識を行なうことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る計測方式を適用した無人移動車
両システムの一実施例を示すブロック構成図。 第２図は、車両出発地点での方位等の計測方法を説明す
るための説明図、 第３図は、車両の方位等の計測方法の他の例を説明する
ための説明図である。 ２・・・・前輪、５・ａ、５ｂ・・・・走行駆動用車輪
（後軸）、６・・・・差動機構、７・・・・回転駆動手
段（走行駆動モータ）、１１・・・・旋回駆動手段（操
舵用モータ）　、２０ａ、２０ｂ・・・・回転検出手段
（エンコーｊ）、２２・・・・制御装置（コンピュータ
）２３ａ〜２３ａ・・・・レーザ投受光器、２６・・・
・記憶装置、・Ｖ・・・・車両、ＲＦ・・・・反射装置
（コーナキューブ）。 第２図 宵３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）走行駆動用車輪およびその駆動手段と、操舵軸に
   結合された車輪およびその旋回駆動手段と、上記回転駆
   動手段及び旋回駆動手段の駆動制御を行なう制御装置を
   備えた移動体の車体両側部に、指向性の高い信号を発射
   する送信器と受信器もしくは受信器のみを車体側方に向
   けて取り付けるとともに、走行コースの基準地点から一
   定距離離れた位置には、コースの両側に一対の反射装置
   もしくは送信器を互いに対向させるように配設してなる
   チェックポイントを設け、このチェックポイントにおけ
   る上記一対の受信器の受信タイミングのずれから移動体
   の走行方向を求めるようにしたことを特徴とする移動体
   の計測システム。