JPH0416801B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学式センサーでもつて床上のガイド
ラインを検出しつつ誘導走行する無人走行車にお
ける誘導方式に関する。

上記光学式センサーでもつて床上のガイドライ
ンを検出し、該検出値に基づいて走行車を操舵誘
導する方式は一般に光学誘導方式と称され、光源
から照射された光が床面によつて反射され、該反
射された光の各受光素子に受けとめられる光量の
相違によつてガイドライン位置を検出せしめるも
のであるが、ガイドライン以外であつても床上の
局所的な反射率の高い部分あるいは反射率の高い
異物等の影響によつてガイドライン位置以外の受
光素子に不測に強い反射光線が入射することがあ
り、この局所的に高い受高量値をガイドラインと
判断すれば、無人車は当然、正規のガイドライン
上を外れることになる。

そこで、この発明は光学式センサーの各受光素
子が受ける受光量値を隣接する１カ所または複数
カ所の受光素子の受光量値との比較によつて平滑
化し、該平滑化後の値によりガイドラインの検出
をすることによつて上記欠点を解消したものであ
り、以下図面に基づいて実施例を説明する。

すなわち、第１図は無人走行車の一例としての
三輪型無人走行車１の概略平面図であり、２は走
行モータ３に直結され垂直軸４まわりでステアリ
ング旋回する駆動輪、５は該垂直軸４に固定した
スプロケツト６と該スプロケツト６にチエーン７
連結したステアリングモータ８とからなるステア
リング装置、９は従動輪であるが、この無人走行
車１では特に上記駆動輪２の前方左側へ偏寄した
位置に光学式センサー１１が取付けてある。この
無人走行車１では上記のように光学式センサー１
１が駆動輪２位置を外れた側方位置に設けてあ
り、テープを貼るか、あるいは白色系の塗料を塗
布することによつて床上に敷設したガイドライン
１２位置を車体１中央より偏寄した位置に視なが
ら走行していくので、車輪２がガイドライン１２
上を移動せずガイドライン１２の汚れを防止する
ことができる。

次に、この例の光学式センサー１１の構造につ
いて説明しておくと、第２〜５図において示した
ように、この例のセンサーは略直方体の基盤１３
に長手方向２列に16個の穴１４，１５を穿設し、
該穴１４，１５内に一方の列には光源としての赤
外発光ダイオード１６を、他方の列には受光素子
としてのフオトトランジスタ１７を挿填してあ
る。１８は前記車体１への取付ブロツク、１９は
プリント基板、２１は赤色フイルタであり、上記
赤外発光ダイオード１６は指向特性の広い（約60
度）ものを基盤１３に対し傾けて装填すると共
に、フオトトランジスタ１７は指向特性の狭い
（約20度）ものを基盤１３に対し垂直に装填して、
赤外発光ダイオード１６から照射されて床面Ｆあ
るいはガイドライン１２で反射される直接反射光
L′１，L′２が直接フオトトランジスタ１７に入射
しないようにして、床面の光沢の影響を排除する
よう図つてある（第３，４）。

第５図は上記赤外発光ダイオード１６およびフ
オトトランジスタ１７の回路を示し、電圧（Vp）
を与えることにより光Ｌが放出され、床面あるい
はガイドラインからの反射光がフオトトランジス
タ１７に入射して、該入射光量にほぼ比例する電
圧が出力（OUT）される。

このように、各フオトトランジスタ１７からの
出力電圧は当該フオトトランジスタ１７直下の床
面からの反射光量にほぼ比例して変化し、該出力
電圧の大小によつて間接的に床面の光反射率の相
違、つまり床面であるか、ガイドラインであるか
を検出するようになつているのであるが、次にこ
のガイドライン位置の検出方式を説明する。

すなわち、第６図に示したように、各フオトト
ランジスタ１７はアナログマルチプレクサ２２、
アンプ２３、Ａ／Ｄコンバータ２４を介して車体
１上に塔載したコンピユータ２５に接続されてい
て、該コンピユータ２５は各インターフエイス２
６，２７を介して前記走行モータ３、ステアリン
グモータ８に接続されており、後に詳述する方式
でもつてフオトトランジスタ１７の出力信号をコ
ンピユータ２５が演算解析してガイドライン位置
を算出し、該算出値に基づいて走行モータ３ある
いはステアリングモータ８を適宜駆動して誘導走
行するようになつている。３１，３２，３３は
夫々コンピユータ２５内のRAM、CPUおよび
ROMである。

すなわち、コンピユータ２５からのフオトトラ
ンジスタ選択指令２９によりマルチプレクサ２２
が適宜切換えられ、センサー一端のフオトトラン
ジスタ１７からの出力電圧から順に該Ａ／Ｄコン
バータに入力され、該出力電圧が対応するデジタ
ル値に変換されてコンピユータ２５内のRAM３
１に格納される。

つまり、例えばセンサー１１の端から順に、第
１のフオトトランジスタ１７からはアンプ２３お
よびＡ／Ｄ変換を経て３ボルトの電圧が、第２の
フオトトランジスタ１７からは3.5ボルト、第３
のフオトトランジスタ１７からは４ボルト…とい
うように各電圧値がメモリ３１内に一旦格納され
るのであり、格納された電圧値を次のようにして
処理していく。

すなわち、記憶された電圧値つまり受光量を棒
グラフ状に表わすと、第８図の白丸付き棒線にな
り、該グラフの横軸の数字は各フオトトランジス
タの位置（第７図参照）を示し、縦軸は受光量を
示すが、この白丸付き棒線の値は実際の受光量に
基づく値であるので、床面の局所的に明るい部分
や反射率の高い塵等の影響を忠実に反映し、ガイ
ドライン以外の部分であつても局所的に高い値を
示す場合があり（第８図第14番目の値）、この影
響を排除するために、上記のようにして得られた
電圧値を、まず次のようにして平滑化する。

すなわち、第８図において示したように、第１
番のフオトトランジスタと第16番のフオトトラン
ジスタつまりセンサー両端のトランジスタからの
実際の電圧値としては、夫々1.5ボルトが検出さ
れているが、この両端のフオトトランジスタ１７
からの値としては夫々、１つ内側のフオトトラン
ジスタ（第２番と第15番）からの実際電圧値との
平均をとつて、その値を平滑化された各両端の電
圧値とするのである。つまり、第２番のフオトト
ランジスタの実際値が、例えば2.3ボルトとする
と、（1.5＋2.3）／２＝1.9により第１番のフオト
トランジスタの平滑化値として1.9が得られ、第
15番のフオトトランジスタの実際値が例えば2.1
ボルトとすると、（2.1＋1.5）／２＝1.8により第
16番のフオトトランジスタの平滑化後の値として
1.8が得られるのである。

また、第２〜第15番の各フオトトランジスタ１
７の電圧値の平滑化については、夫々その両側の
値との平均値をとつている。

つまり、例えば第14番のフオトトランジスタ１
７からの実際電圧値が3.4ボルトであり、同じく
第13、15番の値が夫々2.7ボルト、2.0ボルトであ
つたとすると、（3.4＋2.7＋2.0）／３＝2.7により
第14番のフオトトランジスタ１７の平滑化値とし
て2.7が得られるのであり、上記演算を各フオト
トランジスタについて行いすべての値を平滑化す
る。

平滑化した値を第８図の黒丸付き棒線として示
す。

そして、次に上記演算により得られた各フオト
トランジスタ１７についての平滑化値すべてから
適当の閾値Ｔを設定する。

第７，８図からも明らかなように、平滑化前の
実際の電圧値（白丸）では、ガイドライン位置
（第５〜８番）以外のフオトトランジスタ位置
（第14番）においても閾値Ｔを越える値が存在す
るが、平滑化後にはガイドライン位置のフオトト
ランジスタ（第５〜８番）のみの値しか閾値Ｔを
越えず、ガイドライン位置の正確な検出が行なえ
るようになつている。

そして、次には上記演算により求めた閾値Ｔお
よび平滑化後の各値に基づいてガイドラインの中
心を求める。

すなわち、上記各平滑化値および閾値Ｔに基づ
き、各フオトトランジスタ（第１〜16番）につい
て、その平滑化値が閾値Ｔを越えているものは
「１」とし、閾値Ｔを越えていないものを「０」
とする二値化（第９図）を行うのであり、例えば
上記例では、第１〜４番、第９〜16番のフオトト
ランジスタ１７については「０」が、第５〜８番
のフオトトランジスタ１７については「１」が与
えられる。

そして、上記二値化によつて与えられた値Ｖ
「０」または「１」に、各フオトトランジスタ
（第１番〜16番）の位置に関する重みＷ（つまり、
例えば最左端から右端へ向かうに従つて大になる
数字、この例の場合０〜30）が乗ぜられ、その積
の値を二値化後のすべての値の和で除することに
よつてガイドラインの中心が求められる。

つまり、上記例の場合には第９図に示したよう
に、第１番のフオトトランジスタ１７には「０」
が、第２番のフオトトランジスタ１７には「２」
が、…第16番のフオトトランジスタ１７には
「30」が位置の重みＷとして与えられ、次のよう
にしてガイドラインの中心位置が位置の重みとし
て算出される。

Σ（位置の重み）×（二値化後の値）／Σ（二
値化後の値） ＝（０×０）＋（２×０）＋…＋（８×１
）＋（10×１）＋（12×１）＋（14×１）＋…＋（30×
０）／０＋０＋…＋１＋１＋１＋１＋０＋…＋０＝
11 したがつて、上記例では位置の重みが「11」の
地点、つまりセンサー１１において第６番と第７
番のフオトトランジスタの中間地点の直下にガイ
ドラインの中心が位置していることが検出され
る。

上記のように、（位置の重み）×（二値化後の値）
の総和を（二値化後の値）の総和でもつて除する
ことによつては、（二値化後の値）の総和がガイ
ドラインの幅に相当することから、ガイドライン
幅の変動に関わりなく、正確にガイドラインの中
心位置を検出できると共に、前述の平滑化処理に
よつても排除されない。局所的に高い値が出現す
ることの影響を低減することができる。

すなわち、例えば第８図においてガイドライン
位置以外の第14番のフオトトランジスタ１７の平
滑化値が閾値Ｔを越えているとし、二値化後にお
いても第14番のフオトトランジスタに対して
「１」が与えられた場合を仮定してみれば、前述
のガイドラインの中心を算出する演算は、 （８×１）＋（10×１）＋（12×１）＋
（14×１）＋（26×１）／１＋１＋１＋１＋１＝14 となり、検出値「14」はセンサー１１において第
８番のフオトトランジスタ位置に相当することか
ら、該検出値はガイドラインの幅（第５〜８番の
フオトトランジスタ位置）以内に止まつており、
第14番のフオトトランジスタ位置の局所的な影響
が低減されている。

そして、上記のようにしてコンピユータ２５内
でガイドラインの中心位置が算出されたならば、
次に、前記ステアリングモータ８への出力がずれ
量が小の時には一旦OFFされ、ずれ量が大の時
には前記センサー１１に対するガイドライン位置
のずれ方向に応じて、ステアリングモータ８が左
右いずれかへと上記ずれを修正する方向へ回転駆
動される（第１０図）。

つまり、例えば上記例では検出値が「11」であ
り、センサー１１の中央の位置重みは「15」であ
ることから、第７図においてセンサー１１つまり
車体１が右方へずれていることになり、ステアリ
ングモータ８が車体１を左方へ移動する方向へ回
転される。車体１が左方へずれている場合には、
もちろんステアリングモータ８は逆方向へ回転さ
れる。

上記行程をフローチヤートで表わすと第１０図
の通りであり、この実施例では「スタート」から
「ステアリング左回転」または「ステアリング右
回転」を経て再び「受光量を…メモリに格納」に
まで戻る１サイクルタイムは約30ミリ秒であり、
この処理を走行中繰返し継続することにより、無
人車はガイドラインの汚れ、あるいは床面の反射
が場所により異る等の支障があつても良好にガイ
ドラインに沿つて走行する。

なお、ガイドラインが中断している地点では上
記無人走行車は機上のコンピユータ２５が該中断
を判断して停止するが、予めコンピユータ２５の
ROM３３内にガイドライン中断以後の走行情報
（走行速度、ステアリング角度の情報等が走行距
離の関数となつて記憶されたもの）が収納してあ
れば、無人走行車はガイドラインの中断している
部分においても上記走行情報に基づいて自動走行
できる。

以上の説明で明らかなように、本発明は光学式
センサーの各受光素子が受ける受光量の値を、隣
接する１カ所または複数カ所の受光素子の受光量
値との比較によつて平滑化し、該平滑化後の値に
よりガイドラインの検出をするので、ガイドライ
ン位置以外の受光素子に不測に強い反射光線が入
射しても、この局部的に高い受光量をガイドライ
ンと判断してしまうことがなく、したがつて無人
走行車もガイドラインを外れることなく正常に走
行し続けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は無人走行車の一例を示した概略平面
図、第２図は光学式センサーの平面図、第３，４
図は夫々第２図のＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面
図、第５図は回路図、第６図は無人走行車上のコ
ンピユータ、光学式センサー等の接続を示したブ
ロツク図、第７図は光学式センサーのフオトトラ
ンジスタとガイドラインとの位置関係を示す模式
図、第８図は各フオトトランジスタの実際の受光
量の値と平滑化後の値を示す棒グラフ、第９図は
各フオトトランジスタに対する位置の重みおよび
二値化値を示す模式図、第１０図は処理行程のフ
ローチヤートである。 １……無人走行車、２……駆動輪、５……ステ
アリング装置、１１……光学式センサー、１２…
…ガイドライン、１７……フオトトランジスタ、
Ｆ……床面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光学式センサーでもつて床上のガイドライン
   を検出しつつ誘導走行する無人走行車における誘
   導方式であつて、光学式センサーの各受光素子が
   受ける受光量の値を、隣接する１カ所または複数
   カ所の受光素子の受光量値との比較によつて平滑
   化し、該平滑化後の値によりガイドラインの検出
   をすることを特徴とする無人走行車の誘導方式。