JPH047716A - 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カ所に固定され、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５９６７
４７６号公報）。

この装置は、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
て光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、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３題） 上記の制御装置では、光反射手段の見失いか一時的な場
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、自走車の停止が頻繁にな
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し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）か提
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はできない。光
ビームの走査密度を高くするためには例えば２０．００
Ｏｒｐｍ以上の高回転用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、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
揺動機構が必要となる。

一方、特開昭５９−１２６２７５号公報には、複数の受
光手段を縦一列に配設し、光反射手段での反射光をどの
受光手段で受光したかを検出することにより、光ビーム
発射点と反射光の入射点との偏差を求め、該偏差に基づ
いて光ビームを光反射手段の上下方向中心に照射できる
ように光ビーム発射角度を修正する方法か記載されてい
る。

該方法では、複数の受光手段を必要とするし、−度、反
射光か受光されなくて光反射手段を見失うと、見失った
光反射手段を再び探索することか困難になるという問題
点がある。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、−度
見失った光反射手段を探索することによって長時間にわ
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
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に走査するビーム走査
手段と、自走車から離れた複数の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、前記光ビーム
の上下方向走査角度の変更手段と、前記反射光の受光時
の光ビームの上下方向走査角度を記憶する手段と、記憶
された上下方向走査角度に基づいて各基準点が次回の走
査で検出されるべき方位毎の投射角度を設定する投射角
度設定手段と、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てきたか否かを
判定する基準点見失い判定手段と、該判定手段の出力に
基づいて基準点を見失ったと判定された場合は、見失っ
たと判定された基準点が前回の走査で検出された方位角
では前記上下方向走査角度を予定量だけ変更する手段と
を具備した点に特徴がある。

上記の構成を有する本発明では、基準点に配置された光
反射手段を見失った場合、走査サイクル毎に上下方向走
査角度を予定量ずつ変化させていくことによって、見失
った光反射手段からの反射光を再び検出できるようにな
る。その結果、基準点を長時間見失うという事態を回避
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、発生した光ビームの上下方向走
査角度（以下、投射角度という）を変更させる後述の機
構を内蔵する。

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

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６８〜６ｄ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。そして、該
受光信号に基づいて反射器６８〜６ｄ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、前記光学スキャナ２の構造を説明する。

第９図は光学スキャナ２の断面図であり、第２図と同符
号は同一または同等部分を示す。

同図において、発光器（発光ダイオード）３ａで発生し
た光は、レンズ４ａおよび４ｂを通ってミラー３０によ
って反射される。該光の反射方向すなわち投射角度はミ
ラー３０の傾きに応して決定される。該ミラー３０によ
って反射されて外部に射出された光ビーム２Ｅは反射器
６ａ〜６ｄて反射され、該反射光２Ｒは光学スキャナ２
に戻る。

前記反射光２Ｒはミラー３０で方向変換されてレンズ４
ｂおよび４ａに入射し、さらに反射プリズム４Ｃで屈折
して受光器（フォトダイオード）３ｂに入る。受光器３
ｂに入った光は電気信号に変換され、該電気信号に基づ
いて反射器６ａ〜６ｄからの反射光が受光 されたことが検出される。

前記ミラー３０はその一端に設けられた切欠き部に嵌挿
されたピン３１の回転によって軸３２を中心として矢印
３３の方向に傾動される。すなわち、ピン３１はステッ
プモータ３４の軸に偏心して取付けられており、ステッ
プモータ３４の回転量に応じてミラー３０の傾動量は決
定される。その結果、ミラー３０の傾動に従って光ビー
ム２Ｅは上下方向（矢印３５方向）でその投射角度が変
更される。

角度センサ７ｂではスリット板７ａのスリットが検出さ
れ、その検出信号に基づいてスリット板７ａの回転角度
、すなわち回転部２ｂの回転角度が検出される。回転部
２ｂのプーリ３７は軸受３６を介して固定部２ａに取付
けられており、ベルト３８によって前記モータ５の回転
がプーリ３７に伝達される。

第９図に示した光学スキャナは一例であって、該スキャ
ナと同等の、周知のスキャナを使用することができる。

例えば、ミラー３０の矢印３３方向の動きは固定したま
ま、光学スキャナ２自体を傾動させるようにして光ビー
ムの投射角度を変更してもよい。

また、回転部２ｂの回転角度の検出は、スリット板７ａ
と角度センサ７ｂとの組合わせによって行うものに限定
されず、例えばモータ５に直結するロータリエンコーダ
によって行うなど、周知の角度検出手段を用いることも
てきる。

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３ｂ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し
基準点が検出されるべき方位角（予測方位角）が算出さ
れる。各基準点の予測方位角はそれぞれ角度θｐａ〜θ
ｐｄ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だけ走査が進んた方位に基準点を識別するタ
イミングとしての基準点識別方位ｐａ〜ｐｄが設けられ
る。該基準点識別方位ｐａ〜ｐｄにおいて、各基準点識
別方位ｐａ−ｐｄおよびそれらの直前の基準点識別方位
間で検出された光のうち、前記予Ｍ１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ｐａおよびその直前の基準点識
別方位ｐｄ間において、ノイズ源ＮｌＮ２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、つまり基準点Ａからの
反射光を他の光源Ｎｌ、Ｎ２からの光と区別できる。

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が検出されなくて予
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、該予測方位角をそのまま更に次回の予測
方位角として使用するため記憶する。なお、該次回の予
測方位角は今回の予測方位角に予定の微小角度を加算し
た値であってもよい。

また、前記基準点識別方位ｐ　ａ　−ｐ　ｄでは、その
直後の予測方位角において光ビームを予定の反射器に確
実に照射できるように投射角度が設定される。

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’　（ｙ／　（ｘ　ｃ−ｘ）　１
−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６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が示されている。

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

ここでは自走車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座標が
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てきないため
、自走車１が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１−３１６８０８号および特願平２−１９２９３
号に記載されている。

なお、第６図においては、説明を簡単にするため、作業
区域２２をｙ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
（６８〜６ｄ）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の検出信号に応
答して方位角検出部１１に転送される。方位角検出部１
１ては、供給されたパルス数に基づいて反射器６８〜６
ｄの方位角か算出される。

方位角検出部１１で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、前記各識別方位ｐａ−ｐｄで
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。

光ビームの走査が各基準点識別方位ｐａ−ｐｄに進んだ
時点で前記識別タイミング信号を出力するため、識別タ
イミング発生部２３ては角度センサ７ｂの出力パルスを
取込む。そして、方位角予測／７Ｘ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
前記出力パルスを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、方位角記憶部１２から供給された
方位角の中から方位角予測演算部２７て算出される予測
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開き角
演算部１０に入力され、自走車１から見た反射器６ａ〜
６ｄ相互間の開き角が演算される。また、該方位角デー
タは、方位角予測演算部２７に供給され、次回の走査で
検出されるべき反射器の方位角を予測するためにも使用
される。

すなわち、方位鉤子１１＄１演算部２７では方位角デー
タ２４で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が求められる。

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て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
。

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゛軟部２５ては、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
とか比較される。

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て検出さ
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か該予定の角
度範囲で検出されたものか否かを識別する機能か付加さ
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
向で検出された光が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該光の方位角を使っ
て開き角を演算するか、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して必要とされる精度の
程度に応し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
光信号か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できる。

第１図（その２）に示したように、基準点見栄い信号が
連続した場合、すべての基準点について、その見失い連
続回数を連続見栄い計数部８で累計する。該連続見栄い
計数部８には、作業領域に設定されたすべての基準点に
対応するカウンタが設けられる。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がインクリメントさ
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。

自走車１の走行に先立って行われる基準点初期認識処理
での各基準点毎の上下方向の投射角度、すなわち各基準
点検出時のステップモータ３４の角度設定値か、初期投
射角度記憶部４０に記憶される。該基準点初期認識処理
においては、基準点が検出てきるまで毎回の走査毎に前
記ミラー３０を矢印３３の方向に所定量ずつ揺動させて
自動設定する。

なお、この工程は作業者によってマニュアル調整によっ
て初期投射角度を記憶するように構成してもよい。

自走車１の走行開始直後の処理では、前記初期投射角度
記憶部４０の記憶データに基づいて投射角度設定部３９
で投射角度が決定される。決定された投射角度は投射角
度記憶部４１に格納される。

−旦、投射角度記憶部４１にデータが格納された後は、
各基準点識別方位ｐａ−ｐｄにおいて、その直後の予測
方位で検出されるべき基準点の、前回走査時の投射角度
が投射角度記憶部４１から読出されて投射角度設定部３
９に人力される。投射角度設定部３９ては前記連続見栄
い計数部８に記憶されている連続見栄い回数に応じ、後
述する予定の演算によって投射角度を決定する。

すなわち、前記連続見栄い回数に基つき、前回の走査で
基準点か検出されていたと判断された場合は、前回走査
時の投射角度をそのまま次回走査時の投射角度として決
定する。

一方、前記連続見栄い回数に基つき、連続して基準点を
見失っていると判断された場合は、投射角度設定部３９
に前回走査時の投射角度を読込み、連続見栄い回数に従
って予定の演算を行い、次回の走査における投射角度を
設定する。

ステップモータ制御部４２ては投射角度設定部３９から
供給された投射角度に基づいて投射角度変更用のステッ
プモータ３４のステップ角を決定し、該ステップ角に従
ってステップモータ３４を駆動させる。

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ては、自走車１を点Ｒから作業開始
位置近傍まで、無線操縦により移動させる。ステップＳ
２では、走行コースのＸ座標ＸｎとしてＸｓｔ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１を停止させたままの状態で光
ビームを走査し、基準点の初期認識処理を行う。該初期
認工処理では基準点か検出された方位角での上下方向の
投射角度を初期投射角度記憶部４０に記憶する。

ステップＳ４では、自走車１の走行を開始させる。

ステップＳ５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Ｓ６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Ｓ７に進む。

ステップＳ７では、受光した反射光のうちどれが予定通
りの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、方位角予測演算部２７で演算された予測方位角θｐ
ａ〜θｐｄから予定の角度θｈだけ進んだ基準点識別処
理ｐａ−ｐｄまで走査が進んだか否かによって行われる
。

ステップＳ７の判断が肯定となるまでステップ８５〜Ｓ
７は繰返され、該判断が肯定となるとステップＳ８に進
み、基準点識別処理が実行される。

基準点が検出されたならばステップＳ９に進み、次の基
準点に光ビームを正確に投射するため投射角度を決定す
る投射角度制御を行う。

ステップＳ１０では、検出された基準点の方位角に基づ
いて自走車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Ｓｌｌでは、走行コースからのずれ量（ΔＸｍ
Ｘｐ−Ｘｎ、Δθｆ）が演算され、ステップＳ１２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Ｓ１３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）に走行しているか、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Ｓ１４において、−行程が
終了したか（Ｙｐ＞Ｙｅ）否かが判断される。戻り方向
であれば、ステップ５１５において、−行程か終了（Ｙ
ｐ＜Ｙｓ　ｔ）したが否がが判断される。ステップＳ１
４またはＳ１５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Ｓ５に戻る。

ステップＳ１４またはＳ１５において、−行程が終了し
たと判断されれば、次はステップｓ１６において全行程
か終了した（Ｘｎ＞Ｘｅ−Ｌ）が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８１６からステ
ップＳ１７に移って自走車１のＵターン制御が行われる
。Ｕターン制御は、前記位置・進行方向演算部１３て演
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５１０〜５１２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、旋回行程では予め旋回行程の走行用に設定さ
れた角度に基づいて操舵部１４で操舵角を決定し、該角
度に操舵角を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−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予定の角度範囲
内に入った時点て旋回のための操舵角の固定を解除する
。

ステップ３１ｇでは、ＸｎにＸｎ＋Ｌがセットされ、次
の一行程の走行コースが設定される。走行コースか設定
されればステップｓ５に戻って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５１９）、走行が停止さ
れる（ステップ５２０）。

なお、本実施例では作業開始位置まで無線操縦によって
自走車１を移動するようにしたので、該移動の後で初期
認工処理を行うようにした。自走車１の自己位置を検出
し、その結果に基づいて自動操向によって自走車１を移
動させる場合は、該移動の前に初期認識処理を行うよう
にする。

次に、前記ステップＳ６の受光処理およびステップＳ８
の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“３”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°以上か、つまり方
位角記憶部１２に複数の方位角が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Ｓ７３の判断が肯定ならば、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か得ら
れ、ノイズ源の除去などの対策を講じることが容易にな
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　（予測方位角θｐａ）との差か前記角度θｈより小
さいか否かの判別を行う。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３７８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、基準点見
栄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、基準点連続見栄い回数Ｍｎ（Ｍｌ
）をインクリメントする。

一方、前記差が角度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、ステップＳ７６に進む。

ステップ５７６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か検出されるべき予測方位角
を、算出式（θｓ＋（θＳ−θｎ））を用いて算出する
。

ステップＳ７７ては、方位角θｎを角度θＳて更新する
。

ステップＳ８１ては、基準点か検出されたので基準点連
続見栄い回数Ｍｎ（〜１１）をクリアする。

ステップＳ８２ては、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ｎに応して該値を設定しておく。

設置されている基準点の数とポールカウンタとか一致し
た場合、すなわちすべての基準点に対して識別処理が終
了したと判定された場合は、ステップ３８６でポールカ
ウンタに“０”をセットして第３図に示した処理に戻る
。

ポールカウンタか“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、該ポールカウンタ“２“に対応する基
準点Ｂの識別処理が行われる。

以下、同様にして基準点ＣおよびＤの識別処理も行われ
る。

次に、投射角度を決定するための投射角度制御を説明す
る。第７図は投射角度制御のフローチャートである。

同図において、ステップＳ３０では、次に識別すべき基
準点の連続見栄い回数Ｍ（ｎ＋１）が“０゛か否かを判
別して該基準点が前回の走査で検出されたか否かを判断
する。すなわち、現在のポールカウンタが“１”の時は
ポールカウンタ“２”に対応する基準点Ｂか前回の走査
で検出されたか否かを判断する。

前回の走査で予定の基準点か検出されている場合は、該
判断は肯定となってステップＳ３４にジャンプし、今回
走査時の投射角度θ〜１として前回走査時の投射角度θ
Ｍ（ｎ＋１）を設定する。

ステップＳ３５では、投射角度θＮ１を得るための前記
ステップモータ３４のステップ角度を決定し、該ステッ
プ角度に従って所定量だけステップモータ３４を駆動す
る。

一方、ステップ５３０の判断か否定の場合、つまり次に
識別すべき基準点が前回の走査で検出できなかったと判
断された場合はステップＳ３１に進み、連続見栄い回数
Ｍ（ｎ＋１）か“１”か否かによって、該処理が、該基
準点を見失った後の初回の処理か否かを判断する。

ステップＳ３１の判断が肯定の場合はステップＳ３６に
進み、投射角度を予定の角度だけて下方に向けるため、
前回走査時の投射角度θＭ　（ｎ＋１）から予定の角度
ΔθＭだけ差引いた角度を、該基準点の今回の投射角度
θＭ　（ｎ＋１）として投射角度記憶部４１に記憶する
。

また、ステップＳ３１の判断か否定の場合、すなわち基
準点を連続して２回以上見栄っている場合はステップＳ
３２に進み、連続見栄い回数Ｍ（ｎ＋１）が予定の回数
Ｚに達しているか否かに基づいて、見失いか多発してい
るか否かを判断する。

限界に達していない場合はステップＳ３３に進み、前回
の走査時の投射角度θＭ　（ｎｉｌ）に、検出できなか
った基準点を探索するための投射角度変更量Δθｔを加
算し、その角度を今回の投射角度θＭ　（ｎ＋１）とし
て投射角度記憶部４１に記憶する。

この結果、投射角度は前回走査時に設定された角度から
投射角度変更量Δθｔだけ上方に向けられる。

なお、ステップＳ３２の判断によって見失いが多発して
いると判断された場合は、ステップＳ３７において警報
を発生し、ステップ５３８で自走車１を停止させる。

以上の説明のように、本実施例では、予定の基準点を見
失った場合、まず、投射角度を予定の角度だけ下方に向
け、走査毎に徐々に上方に修正していく。そして、基準
点の見失いか解消された時点で投射角度の変更動作を停
止し、該投射角度で次回の当該基準点の検出を行うよう
にした。

このように基準点の見失いか発生した場合に投射角度を
一旦下方に向けるのは、自走車１か地面または床を走行
する作業車であるという前提から、投射角度を下方に修
正した方か、上方に向けるよりも短時間で見失いを解消
できるという視点て決定された条件である。したかって
、投射角度を一旦上方に向け、徐々に下方に変更してい
ってもよい。また、このような手順以外にも、例えば、
投射角度を上下方向に交互に変更させ、その変更量を徐
々に変更させていくような手順て基準点を探索しても良
い。

要は、検出されるべき予測方位で基準点が検出されなか
った場合は、次回の走査で該基準点が検出されるべき予
測方位では光ビームの投射角度を予定量ずつ小刻みに変
更させて見失った基準点の探索動作を行えばよい。

（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かできる。

（１）基準点を一時的に見栄っても、見栄った基準点を
自動的に探索できるので、長時間にわたる基準点の見栄
いを防止できる。

（２）見栄った基準点を探索している間も、該見栄った
基準点の方位角を予測方位角に基づいて推定し、該推定
方位角を使用して比較的精度良く自走車を誘導できる。

（３）上下方向の揺動と円周方向の回動とを組合わせて
光ビームを走査するのと異なり、光ビームを上下方向に
高速で走査するための駆動手段を必要としない。

（４）受光手段は１式だけ設ければ良いので、投射角度
を調整するために複数の受光手段を必要とした従来装置
と比較して光学スキャナのコストは低減でき、制御も簡
素化できる。

【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ック図、第
２図は自走車の走行コースと反射器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図は自走車の走行コースと反射器の
配置状態を示す図、第７図は投射角度制御のフローチャ
ート、第８図は基準点識別処理の説明図、第９図は光学
スキャナの断面図、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。 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
、８・・・連続見栄い回数計数部、１１・・・方位角検
出部、１２・・・方位角第２記憶部、１３・・・位置・
進行方向演算部、２３・・・識別タイミング発生部、２
４・・・方位角識別部、３０・・・ミラー、３４・・・
ステップモータ、３９・・・投射角度設定部、４０・・
・初期投射角度記憶部、４１・・・投射角度記憶部、４
２・・・ステップモータ制御部 第２ 図 第 図 第８ 図 第５図 第６図 第 図 ＜ＣＯ） ！ 第９図 第 １１図 し

Claims (5)

【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複数の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、 前記光ビームの上下方向の投射角度変更手段と、前記反
   射光を受光した時の光ビームの投射角度を記憶する手段
   と、 記憶された投射角度に基づき、各基準点が次回の走査で
   検出されるべき方位毎の投射角度を設定する投射角度設
   定手段と、 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を見失ったと判定さ
   れた場合は、見失ったと判定された基準点が次回の走査
   で検出されるべき方位では、前記光ビームの投射角度変
   更手段に前記投射角度を前回の走査時から予定量だけ変
   更させるための信号を出力す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記載の自走車の操向制御装
   置。
3. （３）予定の基準点に配置された光反射手段であると判
   断できる光が検出されなかった場合は、前記予測された
   方位角に基づいて自走車の位置検出を行うように構成し
   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）基準点を見失ったと判定された場合、投射角度を
   上下いずれかの方向に予定角度だけ変更し、見失ったと
   判定された基準点が次回以後の走査で検出されるべき方
   位では、基準点見失いが解消されるまで走査毎に前記投
   射角度を前記変更方向とは反対方向に予定量ずつ変更さ
   せるように構成したことを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれかに記載の自走車の操向制御装置。
5. （５）基準点を見失ったと判定された場合、見失ったと
   判定された基準点が次回の走査で検出されるべき方位で
   は、基準点見失いが解消されるまで前回走査時の投射角
   度を基準として上下いずれかの方向に交互に投射角度を
   予定量だけ変更すると共に、該予定量は走査毎に更新す
   るように構成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。