JPH04611A - 自走車の操向制御装置 - 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） 本発明は、自走車の操向制御装置に関し、特に、工場内
の無人移動搬送装置、農業および土木機械等の自走車の
操向制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、上記自走車のような移動体の現在位置を検知する
装置として、移動体で発生した光ビームを、移動体を中
心として円周方向に走査する手段と、移動体とは離れた
少なくとも３力所に固定され、入射方向に光を反射する
光反射手段と、該光反射手段の反射光を受光する受光手
段とを具備した装置が提案されている（特開昭５９−６
７４７６号公報）。

二の装置は、移動体から見た前記３つの光反射手段相互
間の開き角を前記受光手段の受光出力に基づいて検出し
、検出された開き角とあらかじめ設定されている各光反
射手段の位置情報とに基づいて移動体の位置を演算する
ように構成されている。

上記システムにおいては、自走車の傾斜や揺れに起因し
て先ビームを光反射手段に照射できなかったり、受光手
段で、前記光反射手段以外の反射物体の反射光を受光し
てしまう場合があった。予定の光反射手段の反射光を受
光できないと、自走車の位置を算出できなくなり、その
結果、予定されたコースに沿って自走車を走行させられ
なくなる場合がある。

これに対し、本出願人は、今回および前回の走査によっ
て検出された光反射手段の方位角に基づき、次回の走査
で同じ光反射手段が検出されるべき方位角を予測し、こ
の予測方位からの入射光を予定の反射手段からの正常な
反射光であると判断するように構成した制御装置を提案
した（特願昭６３−２６２１９２号）。該制御装置では
、前記予測方位に光反射手段が検出されないことが繰返
された場合には自走車を停止させるようにしている。

また、本出願人は、前記予測方位に光反射手段が検出さ
れない場合、応急的な処置として、少なくとも光反射手
段は該予測方位の近辺で検出されたはずであるという判
断のもとに、該予測方位データを実際の方位角の代わり
に使用して自走車の位置検出を行うようにした制御装置
も提案した（特願平２−１２４２４号）。

（発明が解決しようとする課題） 上記の制御装置では、光反射手段の見失いが一時的な場
合には、自走車を停止させるような事態には至らないし
、予測方位を実際の光反射手段か存在する方位とみなし
、この予測方位データを使用して自走車の位置検出を行
うようにしても自走車位置の検出誤差は小さいので問題
になるようなことはない。

ところが、走行面の状態によっては光反射手段の見失い
が長時間にわたる場合がある。この場合には、光反射手
段を、その検出タイミング毎に見失う結果になり、見失
い多発状態となる。このような見失い多発状態では、予
測した方位角を繰返し使用して自走車位置を算出した場
合、計算結果の誤差が累積して自走車を正確に誘導でき
なくなる。計算結果の誤差が大きくなると、自走車を停
止させなくてはならなくなり、自走車の停止が顛繁にな
ると著しく作業能率が低下するという問題点がある。

走行面の状態によって生じる見失い多発状態を防止する
ための対策として、光ビームを上下方向に揺動させなが
ら円周方向に走査するようにした装置（−例として、特
開昭６０−２４２３１３号公報に記載された装置）が提
案されている。

ところで、この装置では、上下方向の光ビーム揺動速度
を大きくして円周方向の光ビーム走査密度を高くしない
と見失い多発状態を大幅に改善することができない。

しかし、光ビームの走査密度を高くするためには高速回
転（例えば２０，０００ｒｐＩＩ１以上）のモータを使
用したり、耐摩耗性の高い軸受を使用したりすることに
なり、かつこれを長時間の連続使用に十分耐え得るだけ
の耐久性が考慮された高級な揺動機構にする必要がある
。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、長時
間にわたる光反射手段の見失いを防止し、その結果、作
業能率の低下および自走車の位置検出誤差の増大を回避
できるようにした自走車の操向制御装置を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段および作用）前記の問題点
を解決し、目的を達成するために、本発明は、自走車を
中心として、光ビームを円周方向および上下方向に走査
するビーム走査手段と、自走車から離れた基準点に設置
された光反射手段からの前記光ビームの反射光を受光し
て自走車から見た前記光反射手段の方位角を測定し、そ
の結果に基づいて自走車の位置を算出する手段と、前記
受光手段の出力の有無によって予定の基準点に設置され
た光反射手段を検出できたか否かを判定する基準点見失
い判定手段と、該判定手段の出力に基づいて基準点見失
いが多発したことを判断する手段を具備し、基準点見失
いと判断された場合にのみ、前記上下方向のビーム走査
手段を駆動させるように構成した点に特徴がある。

上記の構成を有する本発明では、正常に基準点が検出さ
れている場合は、上下方向の走査角度は固定したまま円
周方向に光ビームを走査し、基準点見失いが多発したこ
とを検出した場合にのみ、光ビームを上下方向にも走査
するようにした。したがって、光ビームの上下方向走査
手段の使用機会は限定され、光ビーム上下方向走査手段
を構成する揺動機構の耐久性を向上できる。

（実施例） 以下に図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。

第２図は本発明の制御装置を搭載した自走車および該自
走車の走行領域に配設された光反射器の配置状態を示す
斜視図である。同図において、自走車１は例えば芝刈り
機等の農作業用自走車である。

該自走車１には光学スキャナ２が搭載されている。該光
学スキャナ２は固定部２ａと回転部２ｂとからなり、回
転部２ｂはベルトによってモータ５と連結されていて、
該モータ５に駆動されて例えば反時計方向に回転する。

この回転部２ｂの回転に従って該光学スキャナ２の発光
器で発生された光ビーム２Ｅは矢印２９の方向に走査さ
れる。

さらに、回転部２ｂは、発生した光ビームを上下方向に
走査させる揺動機構を内蔵する。

作業区域の周囲には複数の基準点が設定され、そこには
、入射した光をその入射方向に反射する反射面を具備す
るコーナキューブプリズム等周知の光反射手段からなる
反射器６ａ〜６ｄが設置される。光学スキャナ２から矢
印２９の方向に走査された光ビーム２Ｅはこれらの反射
器６ａ〜６ｄで順番に反射され、反射光２Ｒは光学スキ
ャナ２の受光器によって順番に受光される。前記発光器
は発光ダイオードからなり、受光器はフォトダイオード
からなる。

回転部２ｂにはスリット板７ａが設けられ、回転部２ｂ
と共に回転する。該スリット板７ａのスリットを検出す
る毎にパルス信号を出力する角度センサを設けることに
より、該パルスの計数値に基づいて回転部２ｂの回転角
度を検出できる。

なお、発光器から出た光はミラーで一旦反射させて光学
スキャナ２から外部に投射するように構成しておき、前
記ミラーをモータで揺動させて光ビームを上下に走査す
るようにすればよい。該光ビームの上下方向走査手段の
具体例は特願平２−３３４４４号に記載されているが、
該走査手段に限定されず他の周知の走査手段を使用する
ことができる。

また、説明のため、該光学スキャナ２は露出した状態が
図示されているが、防塵・防滴なとのためのカバーを具
備することはもちろんである。

上記の構成により、光学スキャナ２の発光器で発生され
た光ビーム２Ｅは、前記走査方向２９に走査され、反射
器６ａ〜６ｄの反射光の順番に光学スキャナ２の受光器
で検出され、該検出信号に基づいて反射器６ａ〜６ｄに
対する自走車１の自己位置を検出して操向制御が行われ
る。

次に、基準点に配置された反射器とそれ以外の反射物体
とを識別する方法について説明する。第８図は基準点識
別処理の説明図である。同図において、作業区域２２の
周囲の基準点Ａ−Ｄには前記反射器６ａ〜６ｄがそれぞ
れ配置される。矢印２９は自走車１から発射される光ビ
ームの走査方向である。

図示のような配置において、前記受光器３の検出信号に
基づいて各基準点の方位角が算出され、さらに、現時点
までに検出された方位角に基づいて次回の走査で同じ基
準点が検出されるべき方位角が予測される。予測された
各基準点の方位角（予測方位角）はそれぞれ角度θｐａ
〜θｐｄで示す。

各予測方位角θｐａ〜θｐｄから光ビーム走査方向２９
に角度θｈだけ走査が進んだ方位に基準点識別方位ｐａ
−ｐｄが設けられる。この基準点識別方位ｐａ−ｐｄの
うち、互いに隣接する２つの基準点識別方位間で検出さ
れた光のうち、予測方位角に最も近い方向からの入射光
を、予定の基準点に設置された反射器からの光であると
判定する。

例えば、基準点識別方位ｐｄおよび基準点識別方位ｐａ
間において、ノイズ源Ｎｌ、Ｎ２からの光および基準点
Ａに設置された反射器６ａからの反射光を検出したとす
る。この場合、これらの光の中から予測方位角θｐａに
最も近い方向からの光を抽出することによって、基準点
Ａからの反射光を他の光源Ｎｌ、Ｎ２からの光と識別し
て検出てきる。

また、基準点の識別精度を向上させるために次の処理を
付加することもできる。すなわち、予測方位角の前後に
予定の範囲（前記角度θｈと同等またはそれより小さい
角度）を設け、予測方位角θｐａ〜θｐｄに最も近い方
向からの光であっても該範囲からはずれていた場合には
予定の基準点を見失ったと判定する。

前記２つの基準点識別方位間あるいは識別精度を向上さ
せるために設定した予定の範囲で光か検出されなくて予
定の基準点を見失ったと判定されると、前記予測方位角
を用いて当該処理サイクルにおける自走車１の位置を算
出すると共に、該予測方位角を更に次回の予測方位角と
して記憶する。

次に、自走車１の位置および進行方向を検出するための
演算手順を説明する。第１０図および第１１図は、自走
車１の作業範囲を指示するための座標系における自走車
１および反射器６の位置を示す。

第１０図および第１１図において、反射器６ａ〜６Ｃが
それぞれ配置された基準点Ａ、Ｂ、Ｃおよび自走車１の
位置は、基準点Ｂを原点とし、基準点ＢおよびＣを結ぶ
直線をＸ軸とするｘ−ｙ座標系で表される。

同図から理解されるように、自走車１の位置Ｔは、三角
形ＡＴＢの外接円上に存在すると同時に、三角形ＢＴＣ
の外接円上に存在する。したかって、自走車１の位置は
三角形ＡＴＢおよび三角形ＢＴＣのそれぞれの外接円Ｑ
およびＰの２つの交点を算出することによって求められ
る。

図示のように、外接円ＱおよびＰの一方の交点である基
準点Ｂを原点とし、外接円ＱおよびＰの他方の交点Ｔを
以下の手順に従って算出すれば自走車１の位置は確定で
きる。

自走車１の位置を確定する算出式は、特開平１−２８７
４１５号および特開平１−３１６８０８号に示されてい
るので省略する。

自走車１の進行方向は次の式を用いて算出される。第１
１図において、自走車１の進行方向とＸ軸とのなす角度
をθｆとし、該進行方向を基準とした基準点Ａ、Ｂ、Ｃ
，の方位角をθａ、θｂ。

θＣとした場合、 θｆ− ３６０°−ｔ　ａ　ｎ’　ｔｙ／　（ｘ　ｃ−ｘ）　）
−θＣ・・・・・・（１） となる。

該自走車１の位置および進行方向は、上述の算出式およ
び上記算出式（１）を用い、後述の位置・進行方向演算
部１３において算出される。

次に、上記手順によって算出された自走車１の位置情報
に基づく自走車１の操向制御について説明する。第９図
は自走車１の走行コースと基準点との位置関係を示す図
であり、基準点Ｂを原点とし、基準点ＢおよびＣを通る
直線をＸ軸とする座標系で、自走車１の位置および該自
走車１による作業区域２２か示されている。

点Ｒ（Ｘｒｅｔ、Ｙｒｅｔ）は自走車１の戻り位置を示
し、座標（Ｘｓ　ｔ、　Ｙｓ　ｔ）、（Ｘｓｔ。

Ｙｅ）、（Ｘｅ、Ｙｓ　ｔ）、（Ｘｅ、Ｙｅ）で示され
る点で結ばれた領域が作業区域２２である。

こ二では自走車１の位置Ｔは（Ｘｐ、Ｙｐ）で示す。

自走車１は作業開始位置Ｓから走行を開始し、直進行程
および１つの直進行程から次の直進行程へ移行するため
の旋回行程を順に走行して芝刈り等、予定の作業を行う
。

自走車１は、行き方向（図面上で上方向）ではｙ座標か
Ｙｅになった時点で、戻り方向（図面上で下方向）では
ｙ座標がＹｓｔになった時点でそれぞれ旋回を開始する
。

旋回終了点のｙ座標も旋回開始点のｙ座標と同一である
が、旋回中は自走車１の座標を正確に検出できないため
、自走車１か旋回終了点に到達したか否かは、自走車１
から見た基準点の方位角データによって判断する。

旋回行程での操向制御および旋回終了判断の具体例は、
特開平１−３１８８０８号および特願平２−１９２９３
号に記載されている。

なお、第９図においては、説明を簡単にするため、作業
区域２２をＸ軸またはｙ軸に平行にした例を示したが、
作業区域２２の周囲に基準点Ａ。

Ｂ、　Ｃ，Ｄを配置してあれば、作業区域２２の形状お
よび作業区域２２の４辺の向きは任意である。

次に、第１図に示したブロック図に従って本実施例の制
御装置の機能構成を説明する。同図において、鎖線で囲
まれた部分はマイクロコンピュータで構成できる。

第１図には自走車の操向制御機能、基準点識別機能、お
よび該基準点識別機能による識別結果から基準点見失い
が多発したことを検出し、これに対処するための機能を
示す。

第１図において、発光器３ａから射出された光ビーム２
Ｅは、前記回転部２ｂの回動方向に走査され、反射器６
（６ａ〜６ｄ）によって反射される。該反射器６ａ〜６
ｄの反射光２Ｒは受光器３ｂで受光される。

カウンタ９では、前記回転部２ｂのスリット板７ａの回
転に伴って角度センサ７ｂから出力されるパルスが計数
される。該パルスの計数値は受光器３ｂにおいて光を検
出する毎に方位角検出部１１に転送される。方位角検出
部１１では、供給されたパルス数に基づいて反射器６ａ
〜６ｄの方位角が算出される。

方位角検出部１１て検出された方位角は方位角記憶部１
２に転送されて記憶され、該方位角記憶部１２にそれま
でに蓄積されたデータは、識別タイミング発生部２３か
ら供給される識別タイミング信号に応答して方位角識別
部２４に転送される。

前記識別タイミング信号は、方位角予測演算部２７で算
出された予測方位角で示される方位を予定角度θｈだけ
通過した方位まで走査か進んだ時点、すなわち、前記基
準点識別方位ｐａ−ｐｄに光ビームの走査が進んだ時点
で出力される。このために、識別タイミング発生部２３
では角度センサ７ｂの出力パルスを、方位角予測演算部
２７て算出された予測方位角に角度θｈを加えた角度に
相当する数だけ取込んだ時点で識別タイミング信号を出
力する。

方位角識別部２４は、供給された方位角の中から方位角
予測演算部２７で算出される予測方位角に最も近い方向
で検出された光を予定の基準点に配置された反射器から
の反射光であると判断する。

この判断によって決定された反射器の方位角データは、
次回の走査で検出されるべき反射器の方位角を方位角予
測演算部２７において予測する際に利用される。

すなわち、方位角識別部２４て決定された方位角の、実
験的に得られる予定の関数によって予測方位角は求めら
れる。予測方位角は予定の関数に基づいて求める手法に
限らず、方位角識別部２４で得られた今回および前回の
方位角の差を今回の方位角に加算して求めるようにして
もよい。

方位角識別部２４で検出された方位角は開き角演算部１
０に入力され、自走車１から見た反射器６８〜６ｄ相互
間の開き角が演算される。

位置・進行方向演算部１３では、開き角に基づいて自走
車１の現在の位置座標が演算されると共に、方位角に基
づいて自走車１の進行方向か演算される。この演算結果
は位置・進行方向比較部２５に入力される。位置・進行
方向比較部２５では、走行コース設定部１６に設定され
ている走行コースを表すデータと、前記位置・進行方向
演算部１３で得られた自走車１の座標および進行方向と
が比較される。

この比較結果は操舵部１４に入力され、該比較結果に基
づいて自走車の前輪１７に連結された操舵モータ２８が
駆動される。操舵モータ２８による前輪１７の操舵角は
、自走車１の前輪に設けられた舵角センサ１５で検出さ
れ、操舵部１４にフィードバックされる。駆動制御部１
８はエンジン１９の始動・停止、および該エンジン１９
の動力を後輪２１に伝達するクラッチ２０の動作を制御
する。

さらに、基準点の識別精度を向上させるためには次の機
能が付加される。すなわち、範囲設定部２６に設定され
た角度範囲を示す値を方位角識別部２４に供給し、前記
予測方位角に最も近い方向で検出された光が該予定の角
度範囲で検出されたものか否かを識別する機能が付加さ
れる。

該識別機能による識別の結果、予測方位角に最も近い方
向で検出された光か予定の範囲内にある場合は該方位角
を使って開き角を算出し、予定の範囲から外れている場
合は、方位角予測演算部２７で算出された予測方位角を
使って開き角を算出するようにする。

この範囲設定部２６に設定された角度範囲からの光を予
定の基準点からの反射光と判断して照光の方位角を使っ
て開き角を演算するが、入射光の方位角が該範囲設定部
２６に設定された範囲内にあるか否かの判断を経ずに決
定した方位角を使って開き角を演算するかは、該自走車
１による作業形態とか種類に応じて必要とされる精度の
程度に応じて任意に選択すればよい。

なお、本実施例に示した見失い判定手段の構成に限定さ
れず、予測方位角の検出範囲を狭く設定し、その中で受
光信号が検出されたか否かによって基準点の見失いを判
定するような簡易な見失い判定手段（特願昭６３−２６
２１９２号参照）を本発明に適用することもてきる。

第１図（その２）において、基準点を検出したか見失っ
たかの識別結果が前記方位角識別部２４から連続置去い
計数部３０に供給される。該連続置去い計数部３０では
、すべての基準点について、該基準点がそれぞれ連続し
て検出されなかった回数が計数される。したがって、該
連続置去い計数部３０には、作業領域に設定されたすべ
ての基準点に対応するカウンタか設けられる。そのため
に本実施例では基準点Ａ−Ｄにそれぞれ対応する４つの
カウンタＭ１〜Ｍ４を設けた。該カウンタＭ１〜Ｍ４は
方位角識別部２４から供給される見失い信号によって計
数値かインクリメントされ、予定の基準点が検出された
ことを示す信号によってその計数値はクリアされる。

連続置去い回数第１判別部３１ては、前記連続置去い計
数部３０に設けたカウンタＭ１〜Ｍ４の計数値に基づき
、予定回数Ｌ２．Ｌ３．Ｌ４以上連続して検出されなか
った基準点か判別される。

同様に、連続置去い回数第２判別部３２では、第２の予
定回数Ｌ５．Ｌ６．Ｌ７以上連続して検出されなかった
基準点が判別される。なお、予定回数Ｌ２〜Ｌ７の関係
は（Ｌ２＜Ｌ５．Ｌ３＜Ｌ６゜Ｌ４＜Ｌ７）となり、（
Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４）、（Ｌ５＞Ｌ６＞Ｌ７）となるよう
に設定する。本実施例ではＬ２を“６”、Ｌ３を“３”
、Ｌ４を“１”とした。

見失い本数第１計数部３３では連続置去い回数第１判別
部３１の出力に基づき、それぞれの予定回数Ｌ２〜Ｌ４
以上連続して検出されなかった基準点の本数が計数され
、見失い本数第２計数部３４では、連続置去い回数第２
判別部３２の出力に基づき、それぞれの予定回数Ｌ５〜
Ｌ７以上連続して検出されなかった基準点の本数か計数
される。

本実施例では見失い本数第１計数部３３に３つのカウン
タＣ２〜Ｃ４を設け、計数値が予定値し２〜Ｌ４以上と
なったカウンタＭ１〜Ｍ４の数、つまり連続して予定回
数以上置去った基準点の本数を計数するようにした。カ
ウンタＣ２では連続して予定回数Ｌ２以上検出できなか
った基準点の本数をカウンタＭ１〜Ｍ４の値に基づいて
計数し、カウンタＣ３およびＣ４では連続してそれぞれ
予定回数Ｌ３、Ｌ４以上検出できなかった基準点の本数
をカウンタＭ１〜Ｍ４の値に基づいて計数する。カウン
タＣ２〜Ｃ４の値はこの処理のはじめにクリアされる。

見失い本数第２計数部３４ではカウンタＣ２０゜Ｃ３０
，Ｃ４０により、連続して予定回数Ｌ５〜Ｌ６以上見失
った基準点の本数を検出するようにした。カウンタＣ２
０では連続して予定回数Ｌ５以上検出できなかった基準
点の本数を計数し、カウンタＣ３０およびＣ４０では連
続してそれぞれ予定回数Ｌ６、Ｌ７以上検出できなかっ
た基準点の本数を計数する。カウンタＣ２０，Ｃ３０゜
Ｃ４０の値も、Ｃ２〜Ｃ４の値と同様にこの処理のはじ
めにクリアされる。

多発判断部３５は、カウンタＣ２、Ｃ３、Ｃ４の値がそ
れぞれ“２”３”４“以上になった場合に基準点の見失
いが多発したと判断する。

すなわち、４本すべての基準点を連続して見失った場合
、３本の基準点を３回以上連続して見失った場合、また
は２本の基準点を６回以上連続して見失った場合に基準
点置去いが多発したと判定する。

基準点置去い多発判断部３５から見失い多発を示す信号
が上下方向走査用モータ制御部３６に供給されると、該
モータ制御部３６は上下方向走査用モータ８に駆動信号
を供給する。一方、基準点置去い多発判断部３５で見失
いが多発していないと判断された場合は、前記モータ制
御部３６は上下方向走査用モータ８に駆動停止信号を出
力する。

また、切換部３７は通常は開放されていて、基準点置去
い多発判断部３５から見失い多発信号を供給されると接
続されて、見失い本数第２計数部３４の計数結果を見失
い限界判断部３８に出力する。

見失い限界判断部３８では、多発判断部３５の判断基準
よりも緩い条件、すなわち連続置去い回数を多めに許容
するために大きく設定した予定回数Ｌ５〜Ｌ７によって
見失い許容限界を超えたか否かを判断するようにした。

見失い限界判断部３８は、見失いが許容限界を超えた場
合は自走車１の駆動制御部１８に自走車１を停止させる
ための信号を出力すると共に、警報発生手段および表示
手段（共に図示せず）にも許容限界超過信号を出力する
。

第３図のフローチャートに従って制御手順を説明する。

まず、ステップＳ１では、自走車１を点Ｒから作業開始
位置まで、無線操縦により移動させる。

ステップＳ２では、走行コースのＸ座標ＸｎとしてＸｓ
ｔをセットし、走行コースを決定する。

ステップＳ３では、自走車１０走行を開始させる。

ステップＳ４では、受光器３ｂで基準点または他の光源
からの光を受光したか否かの判断がなされる。光が検出
されるとステップＳ５に進んで後述の受光処理が行われ
、光が検出されない場合はステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、受光した入射光のうちどれが予定さ
れた基準点からの光かを決定するための、基準点識別処
理を行うタイミングに至ったか否かを判断する。該判断
は予測方位角θｐａ〜θｐｄから予定の角度θｈたけ進
んだ基準点識別方位ｐａ〜ｐｄのいずれかにまで走査が
進んだか否かによって行われる。

ステップＳ６の判断が肯定となるまでステップＳ４〜Ｓ
６は繰返され、該判断が肯定になるとステップＳ７に進
み、後述の基準点識別処理が実行される。基準点識別処
理によって予定の基準点の方位角が決定されるとステッ
プＳ８に進む。

ステップＳ８では、後述する見失い多発判断のための演
算処理が行われる。

ステップＳ９では、前記演算処理に基づいて基準点の見
失いが予定の値を超えて多発しているか否かを判断する
。

ステップＳ９の判断が肯定の場合はステップＳ１０に進
む。ステップＳＩＯでは前記見失いの多発が、自走車１
の走行を停止させる必要があるほど重大な状態（見失い
限界）に達しているが、または光ビームを上下方向に走
査して基準点の探索を試みる余裕が残っている状態かの
見失い限界判断のための演算を行う。該見失い限界判断
処理の例は後述する。

ステップＳ１１では、前記見失い限界判断処理の結果に
基づいて基準点の見失いが限界に達しているか否かを判
断する。

ステップＳｌｌの判断が肯定ならば、基準点置去いの警
報を発するか表示して（ステップ５１２）、自走車１の
走行を停止させる（ステップ５１３）。

一方、ステップＳ１１の判断が否定ならば、ステップ５
１４に進み、光ビームの上下方向走査用モータを駆動さ
せる。

また、前記ステップＳ９で、基準点の見失いが多発して
いないと判断された場合は、ステップＳ１５に移行して
上下方向走査用モータが駆動されているか否かを判断す
る。上下方向走査用モータが駆動されていれば、ステッ
プＳ１６に進んで該モータに停止信号を供給する。

上下方向走査用モータが駆動されていないと判断されれ
ばステップＳ１６はスキップしてステップＳ１７に移行
する。

ステップＳ１７では、自走車１の位置Ｔ　（Ｘｐ。

Ｙｐ）および進行方向θｆの演算が行われる。

ステップ３１ｇでは、走行コースからのずれ量（ΔＸ−
Ｘｐ−Ｘｎ、Δθｆ）が演算され、ステップＳ１９では
、算出されたずれ量に応じ、前記操舵部１４において操
舵角制御が行われる。

ステップＳ２０では、自走車１がｙ軸方向において、原
点から遠ざかる方向（行き方向）に走行しているが、原
点に近づく方向（戻り方向）に走行しているかが判断さ
れる。

行き方向であれば、ステップＳ２１において、−行程が
終了したか（Ｙｐ＞Ｙｅ）否かが判断され、戻り方向で
あれば、ステップＳ２２において、−行程が終了（Ｙｐ
＜Ｙｓ　ｔ）したか否がか判断される。ステップＳ２１
またはＳ２２において、−行程が終了していないと判断
されればステップＳ４に戻る。

ステップＳ２１またはＳ２２において、−行程が終了し
たと判断されれば、次はステップ８２３において全行程
が終了した（Ｘｎ＞Ｘｅ−Ｌ）か否かの判断が行われる
。

全行程が終了していなければ、ステップＳ２３からステ
ップＳ２４に移って自走車１のＵターン制御か行われる
。Ｕターン制御は、前記位置・進行方向演算部１３で演
算された自走車１の位置情報を操舵部１４にフィードバ
ックするステップ８１７〜Ｓ１９の処理によって行われ
る直進行程の操向制御とは別の方式で行われる。

すなわち、旋回行程では自走車１の操舵角をあらかじめ
設定された角度に固定して走行させる。

そして、自走車１に対する各基準点Ａ、　　Ｂ、　　Ｃ
Ｄの方位角の少なくとも１つが予定の角度に合致するが
、もしくは予定の角度範囲内に入った時点で旋回を停止
して直進行程の操向制御に戻るようにしている。

ステップＳ２５では、ＸｎにＸｎ＋Ｌかセットされ、次
の一行程の走行コースか設定される。走行コースが設定
されればステップＳ４に戻り、前記処理が繰返される。

全行程が終了したならば戻り位置Ｒ（Ｘｒｅｔ。

Ｙｒｅｔ）へ戻って（ステップ５２６）、走行が停止さ
れる（ステップ５２７）。

次に、前記ステップＳ５およびＳ７の受光処理および基
準点識別処理について説明する。

受光処理のフローチャートを第５図に示す。同図におい
て、ステップＳ５０ては、光を検出したことを記憶する
ため、受光フラグに“１”をセットする。

ステップＳ５１では、検出した光の発生源の方位角を方
位角記憶部１２に記憶する。

基準点識別処理のフローチャートを第４図に示す。該フ
ローチャートでは、予測方位角に最も近い検出方位角を
、前記範囲設定部２６に設定された予定の角度でさらに
絞り込んで基準点を識別する手順の例を示す。

同図において、ステップｓ７０では、識別すべき基準点
を区別するためのポールカウンタの値（以下、単にポー
ルカウンタという）ｎをインクリメントする。該ポール
カウンタは各基準点に対応させである。すなわち、ポー
ルカウンタ“１”は基準点Ａに、ポールカウンタ“２”
は基準点Ｂに、ポールカウンタ“３１は基準点Ｃに、ポ
ールカウンタ“４”は基準点りにそれぞれ対応している
。

ポールカウンタの初期値が“０”であれば、ステップＳ
７０の処理によってポールカウンタは“１”になり、こ
れに対応する基準点はＡということになる。本実施例で
は初期値を“０”とする。

ステップＳ７１では、受光フラグの判別を行い、受光フ
ラグが“１“ならばステップＳ７２に進み、受光フラグ
が“０°ならばステップＳ７９にジャンプする。

ステップＳ７２では、前記方位角記憶部１２に記憶され
た光の発生源の方位角の中で、予測方位角θｐｎ　（ポ
ールカウンタは“１”になっているので予測方位角θｐ
ａ）に最も近いものを、予定された基準点の方位角であ
ると仮定し、その値を角度θＳとして記憶する。

ステップＳ７３では、受光数が“２°以上が、つまり方
位角記憶部１２に複数の方位角か記憶されているか否か
を判断することによってノイズの有無を判断する。

該ステップ５７．３の判断か肯定ならば、１つ以上のノ
イズを検出したとしてステップＳ７４に移行し、ノイズ
処理としてノイズを検出したことを記憶する。この記憶
データによって後で作業環境の状況を知る手掛かりが得
られ、ノイズ源の除去などの対策を講じることか容易に
なる。

ステップＳ７３の判断か否定ならば、ステップＳ７５に
進んで前記仮に決定された方位角θＳと予測方位角θｐ
ｎ　（予渭］方位角θｐａ）との差か前記角度θｈより
小さいが否かの判別を行う。誤差が角度θｈより大きい
場合は、仮に決定した方位角θＳは予定された基準点の
方位角ではなく、ノイズ源の方位角であったと判断して
ステップ５７８に進み、前記ステップＳ７４と同様のノ
イズ処理を行う。

該ノイズ処理の後は、ステップＳ７９に進み、基準点置
去い処理として予測方位角θｐｎ　（予測方位角θｐａ
）を予定された基準点の方位角θｎ（θａ）としてセッ
トする。

ステップＳ８０では、基準点を連続して見失った回数を
計数するカウンタＭｎをインクリメントする。つまり、
ここではポールカウンタｎか“どなので基準点Ａの連続
置去い回数を計数する前記カウンタＭ１の計数値をイン
クリメントする。

一方、前記差（θＳ−θｐｎ）が角度θｈより小さい場
合は、仮定した方位角θＳは予定された基準点の方位角
を示すものとして決定し、ステ・ンプＳ７６に進む。

ステップＳ７６では、前回の処理で決定された方位角θ
ｎと今回の処理で決定された方位角θＳとに基づいて次
回の処理時に同一の基準点が検出されるべき予測方位角
を、算出式（θＳ十（θＳθｎ）ｌ　を用いて算出する
。

ステップＳ７７では、方位角θｎを角度θＳて更新する
。

ステップＳ８１では、前記カウンタＭｎつまりＭｌの計
数値をクリアする。

ステップＳ８２では、次の、基準点識別方位ｐｎ＋１（
すなわち、基準点識別方位ｐｂ）として前回の走査時に
基準点Ｂを検出した時に算出した予測方位角θｐｎ＋１
に予定角度θｈを加算した角度をセットする。

ステップＳ８３では、受光フラグをクリアする。

ステップＳ８４では、方位角記憶部１２の記憶データを
消去する。

ステップＳ８５では、ポールカウンタが“４″か否かを
判別する。誤値“４″は設置されている基準点の数であ
り、基準点の設置数に応じて誤値を設定しておく。

設置されている基準点の数とポールカウンタとが一致し
た場合は、ステップＳ８５でポールカウンタに“０＃を
セットしてメインルーチン（第３図の処理）に戻る。

ポールカウンタが“１″の時、次回の処理では、ステッ
プＳ７０によってポールカウンタはインクリメントされ
て“２′になり、基準点Ｂの識別処理か行われる。

以下、同様にして基準点Ｃおよび基準点りの識別処理も
行われる。

次に、見失い多発判断について説明する。第６図は見失
い多発判断処理のフローチャートである。

ステップＳ９１では、基準点を予定の回数以上連続して
見失った基準点の数を計数する前記カウンタＣ２〜Ｃ４
をクリアし、カウンタｎをクリアする。なお、このカウ
ンタｎは前述のポールカウンタｎ　（第４図）に対応す
る別のカウンタてあり、ポールカウンタｎ自体の内容は
変更されない。

ステップＳ９２ては、カウンタｎをインクリメントする
。

ステップＳ９３では、連続置去い計数部３０のカウンタ
Ｍｎ（つまりＭｌ）の計数値が予定回数Ｌ４（つまり“
１”以上）か否かを判断し、該判断が肯定ならばステッ
プＳ９４に移行してカウンタＣ４をインクリメントする
。

ステップＳ９５てはカウンタＭｎ（つまりＭｌ）の計数
値が予定回数Ｌ３（つまり“３″以上）か否かを判断し
、該判断が肯定ならばステップＳ９６に移行してカウン
タＣ３をインクリメントする。

ステップＳ９７ではカウンタＭｎ（つまりＭｌ）の計数
値が予定回数Ｌ２（つまり“６″以上）か否かを判断し
、該判断が肯定ならばステップ３９ｇに移行してカウン
タＣ２をインクリメントする。

ステップＳ９９ではポールカウンタｎが“４′か否かを
判断することによって、カウンタＭ１からＭ４までのす
べての計数値をチエツクしたか否かを判断する。

ステップＳ９９の判断によって、カウンタＭ１からＭ４
までのすべての計数値をチエツクしたと判断されると、
ステップ５１００に進む。

ステップ５１００では、カウンタＣ２の計数値が“２″
以上が、すなわち、６回以上連続して検出できなかった
基準点が２本以上あったか否かを判断する。該判断が否
定ならばステップ５１０１に進み、カウンタＣ３の計数
値が“３”以上が、すなわち、３回以上連続して検出で
きなかった基準点が３本以上あったか否かを判断する。

さらに、該判断が否定ならばステップ５１０２に進み、
カウンタＣ４の計数値が“４”以上が、すなわち、１回
以上連続して検出できなかった基準点か４本以上あった
か否かを判断する。つまり、ステップ５１０２ではすべ
ての基準点を連続して検出できなかったか否かを判断す
る。

前記ステップ８１００〜５１０２かすべて否定ならば、
見失いは多発していないと判断して見失い多発フラグを
クリアする（ステップ５１０３）。

一方、ステップ８１００〜５１０２のいずれかにおいて
判断結果が肯定ならば基準点置火いが多発していると判
断して見失い多発フラグを立てる（ステップ５１０４）
。

次に、見失い限界判断について説明する。第７図は見失
い限界判断処理のフローチャートである。

該見失い限界判断では、カウンタＭｎ（ｎは１〜４）に
よって計数された各基準点Ａ−Ｄの連続置去い回数がそ
れぞれ予定の回数Ｌ５．　　Ｌ６．　　Ｌ７に達したか
否かを判別しくステップＳ３３〜５３７）、カウンタＣ
２０，Ｃ３０，Ｃ４０によって該連続置去い回数が予定
回数Ｌ５〜Ｌ７に達した基準点の数を計数する（ステッ
プＳ３４〜５３８）。そして、最終的に前記カウンタＣ
２０゜Ｃ３０，Ｃ４０のそれぞれが予定値に達している
か否かを判断する（ステップ５４０−８４２）。

該判断によって見失い限界に達していれば見失い限界フ
ラグに“１”をセットしくステップ５４３）、まだ見失
い限界に達していなければ見失い限界フラグに“０′″
をセットする（ステップ５４４）。

このように、該見失い限界判断処理は、前記見失い多発
判断処理と同様の処理方式によって行われる。但し、カ
ウンタＣ２０，Ｃ３０，Ｃ４０をインクリメントするた
めの判断基準となる予定回数Ｌ５〜Ｌ７は、上述のよう
に、（Ｌ７＜Ｌ６＜Ｌ５）の関係で、かつ該回数Ｌ５〜
Ｌ７は、前記見失い多発判断処理の場合の回数Ｌ２〜Ｌ
４に対しては（Ｌ２＜Ｌ５．Ｌ３＜Ｌ６．Ｌ４＜Ｌ７）
の関係になるような数値が設定される。

すなわち、該見失い限界判断では、前記見失い多発判断
処理で見失い多発を判断したよりも緩い条件で見失い限
界の判断をするようにしている。

以上の説明のように、本実施例では、厳しい判断基準に
よって基準点の見失いが多発したことを検出し、見失い
多発が検出された場合にのみ、円周方向の光ビームの走
査に加えて、上下方向にも光ビームの走査を行うことに
よって見失いを解消するようにすると共に、上下方向へ
も光ビームを走査しているにも拘らず見失いが解消され
ない場合を前記見失い多発判断基準よりも緩い判断基準
、すなわち連続置去い回数がより多いことを判断基準と
して見極めるようにした。そして、上下方向へも光ビー
ムを揺動走査しているにも拘らず基準点置火いの多発状
態が限界に達していると判断された場合には、自走車を
停止させるようにした。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の
ような効果を得ることができる。

（１）基準点置火いの多発を検出したときに先ビームを
上下方向にも走査するようにしたので、凹凸の激しい走
行面を走行しながらの作業において自走車が長時間傾斜
して走行するようなことがあっても、基準点を頻繁に見
失うようなことはなくなり、正確な基準点の位置情報に
基づいて操向制御を行える。

（２）基準点置火いの多発状態が発生している場合のみ
光ビームを上下方向に走査するようにしたので、上下方
向走査用の機構部分の耐久性は向上し、また、上下方向
走査用モータを駆動させるための電力を節約できるので
自走車に搭載するバッテリの小型軽量化にもっなかる。

（３）平坦地では光ビームの上下方向走査角度は固定さ
れており、常に上下方向および円周方向の走査が合成さ
れた波状軌跡で光ビームを走査している場合よりも、平
坦地の走行では基準点置去い頻度か減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の機能を示すブロンク図、第
２図は自走車と反射器との配置状態を示す斜視図、第３
図は操向制御のフローチャート、第４図は基準点識別処
理のフローチャート、第５図は受光処理のフローチャー
ト、第６図は見失い多発判断のフローチャート、第７図
は見失い限界判断のフローチャート、第８図は基準点識
別処理の説明図、第９図は自走車の走行コースと反射器
の配置状態を示す図、第１０図は自走車の位置検出の原
理説明図、第１１図は自走車の進行方向検出の原理説明
図である。 ・・・スリット板、７ｂ・・・角度センサ、８・・上下
方向走査用モータ、１１・・・方位角検出部、１２・・
・方位角記憶部、１３・・・位置・進行方向演算部、２
３・・・識別タイミング発生部、２４・・・方位角識別
部、２６・・・範囲設定部、２７・・・方位角予測演算
部、３０・・・連続県央い計数部、３１・・・連続県央
い回数第１判別部、３２・・・連続県央い回数第２判別
部、３３・・・見失い本数第１計数部、３４・・・見失
い本数第２計数部、３５・・・多発判断部、３６・・・
上下方向走査用モータ制御部、３７・・・切換部、３Ｂ
・・・見失い限界判断部 代理人　弁理士　平木通人　外１名 １・・・自走車、２・・・光学スキャナ、３ａ・・・発
光器、３ｂ・・・受光器、６，６ａ〜６ｄ・・・反射器
、７ａ第 図　（その２） 第２ 図 第 図 第 図 第８ 図 第５図 第 図 第１１図 日

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）自走車を中心として光ビームを円周方向に走査し
   、前記自走車から離れた基準点に配置された光反射手段
   からの前記光ビームの反射光を受光して自走車から見た
   前記光反射手段の方位角を測定し、この結果に基づいて
   自走車を走行させるための自走車の操向制御装置におい
   て、 前記光ビームを上下方向にも走査させる光ビーム走査手
   段と、 前記自走車で受光されるべき予定方位からの反射光の有
   無に基づいて前記光反射手段が検出されたか否かを判断
   する基準点見失い判定手段と、基準点見失いが多発して
   いることを判断する見失い多発判定手段と、 基準点見失いが多発していると判断された場合にのみ、
   前記光ビームの上下方向走査手段を動作させる手段とを
   具備したことを特徴とする自走車の操向制御装置。
2. （２）前記見失い多発判定手段で基準点の見失いが多発
   していることを判断するための基準よりも緩やかな判定
   基準に従って基準点見失いが予定の限界に達しているこ
   とを判断する見失い限界判定手段と、 前記見失い限界判定手段によって基準点見失いが予定の
   限界に達していると判断された場合に、自走車の走行を
   停止させる手段とを具備したことを特徴とする請求項１
   記載の自走車の操向制御装置。
3. （３）前記見失い多発判定手段が、 予定回数だけ連続して検出できなかった光反射手段の本
   数を検出する計数手段と、 該計数手段の計数値に基づき、予定本数の光反射手段を
   第１予定回数以上連続して検出できなかったと判断され
   た場合に、見失い多発信号を出力する手段とを具備した
   ことを特徴とする請求項１または２記載の自走車の操向
   制御装置。
4. （４）前記見失い限界判定手段が、 予定回数だけ連続して検出できなかった光反射手段の本
   数を検出する計数手段と、 該計数手段の計数値に基づき、予定本数の光反射手段を
   前記第１予定回数より多い第２予定回数以上連続して検
   出できなかったと判断された場合に、見失い限界信号を
   出力する手段とを具備したことを特徴とする請求項３記
   載の自走車の操向制御装置。
5. （５）前記基準点見失い判定手段が、 前記反射光に基づいて自走車から見た各光反射手段の方
   位角を検出する手段と、 前記方位角検出手段で検出された方位角に基づいて、次
   回の走査で各光反射手段が検出されるべき方位角を算出
   する方位角予測手段と、 入射光が前記予測方位角からの光か否かに基づいて、該
   入射光が予定の光反射手段の反射光か否かを識別する基
   準点識別手段と、 該識別手段によって予定の光反射手段の反射光が検出さ
   れなかった場合に見失い信号を出力する手段とを具備し
   たことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自
   走車の操向制御装置。
6. （６）前記基準点識別手段が、 前記予測された各光反射手段の方位角から予定角度だけ
   光ビームの走査が進んだ方位毎に設定された基準点識別
   方位において直前の基準点識別方位および現基準点識別
   方位の間に検出した入射光のうち、前記予測方位角に最
   も近い角度からの入射光を予定の基準点に配置された光
   反射手段からの反射光であると仮定し、これを前記識別
   手段の識別対象として扱う手段を具備したことを特徴と
   する請求項５記載の自走車の操向制御装置。
7. （７）前記予測方位角に最も近い角度からの入射光が前
   記予測方位角を基準として設けられた角度範囲からの光
   である場合のみ、該入射光を予定の基準点に配置された
   光反射手段からの反射光であると識別する手段を具備し
   たことを特徴とする請求項６記載の自走車の操向制御装
   置。
8. （８）前記予測方位角を基準として設けられた角度範囲
   内において検出した光の方位角のみを記憶する手段を具
   備し、該記憶手段に格納された方位角を前記基準点識別
   方位における識別対象として扱うことを特徴とする請求
   項６記載の自走車の操向制御装置。
9. （９）基準点を少なくとも３力所に設けたことを特徴と
   する請求項１〜８のいずれかに記載の自走車の操向制御
   装置。