JPH0441368B2 - - 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の誘
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、従来方式ではガイドライン位置を、
単にある一定の受光量（閾値）以上の反射光を受
けた受光素子位置と同一として検出するものであ
るため、ガイドラインからの反射が、該ガイドラ
インが汚れている場所では一時的に閾値より低下
したり、床面から反射が、床面の材質が場所毎に
異ることによつて走行に伴つて増減変化すること
により、光学式センサーがガイドラインを正確に
検出し得ない事態が生じる不都合があつた。

また、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光量をガイドラインと判断し
てしまうという不都合があつた。

そこで、この発明は光学式センサーの各受光素
子の受光量を隣接する受光素子の受光量と平均を
とることによつて平滑化するとともに、全ての受
光素子が受ける全受光量の増減変動に基づいて、
ガイドライン検出のための閾値を高低変化させる
ことにより、上記不都合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
を連結したステエアリングモータ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が取り付けてあ
る。この無人走行車１では上記のように光学式セ
ンサー１１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を穿接し、
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
赤外発光ダイオート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で反射され直接反射光
L′１，L′２が直線フオトトランジスタ１７に入射
しないようになして、床面の光沢の影響を排除す
るよう図つてある（第３，４図）。

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、コンパレータ２４を介して車体１上に
搭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２６，２
７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。２８はＤ／Ａコンパーダ、３
１，３２，３３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、上記コンパレータ２４とＤ／Ａコン
バーダ２８はＡ／Ｄ変換のための回路であり、コ
ンピユータ２６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変換回路に入力さ
れ、公知の遂次比較方式によつて該出力電圧が対
応するデジタル値に変換されてコンピユータ２５
内のRAM３１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）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
ンジスタの平滑価値として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値として1.8が得
られるのである。

また、第２〜15番の各フオトトランジスタ１７
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
さらに平均値Ｍを算出し、この算出平均値Ｍ（第
８図では2.5ボルト）に一定の値（α）を加算し
てその値を閾値Ｔ（第８図では3.0ボルト）として
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。

なお、上記平均値Ｍに加算する一定値（α）と
して固定された値ではなく、平均値Ｍに一定の係
数を乗じた値としてもよいし、あるいは上記平均
値Ｍの一定値（例えば平滑化後の最大値（第８図
では第７番の値））からの差に系数を乗じた値と
してもよい。

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、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〜第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。

〓（位置の重み）×（二値化後の値）／〓（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）の総和でもつて徐する
ことによつて、（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、二値以化後に
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への出力が一旦
OFFされ、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。

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、本発明は全ての
受光素子が受ける全受光量の増減変動に基づい
て、ガイドライン検出のための閾値を高低変化さ
せるようにしたので、ガイドラインからの反射光
が局所的な汚れ等により一時的に低下したり、床
面からの反射光が床面の材質が場所毎に異なるこ
と等により変化してガイドラインとのコントラス
トが低下しても、ガイドラインを正確に検出し
て、ガイドラインからの外れ等を起こすことなく
無人走行車を良好に誘導できる。また、光学式セ
ンサーの各受光素子の受光量を隣接する受光素子
の受光量と平均をとることによつて平滑化するの
で、ガイドライン以外の床上の局所的な反射率の
高い部分に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した場合でも、ガイドライン
検出への影響を低減することができ、より正確に
ガイドラインを検出し、無人走行車を良好に誘導
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、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、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、
Ｍ……平均値、Ｔ……閾値。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の受光素子を有する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
   る無人走行車の誘導方式であつて、光学式センサ
   ーの各受光素子の受光量を隣接する受光素子の受
   光量と平均をとることによつて平滑化するととも
   に、全ての受光素子が受ける全受光量の増減変動
   に基づいて、ガイドライン検出のための閾値を高
   低変化させることを特徴とする無人走行車の誘導
   方式。