JPH0560609B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、駆動手段、制動手段、操舵手段お
よび走行操舵制御手段を備えた無人台車をレーザ
ービームなどの指向性の強い信号とこの信号を入
射方向と同一方向に反射するコーナーキユーブな
どの反射手段を用いて誘導する誘導制御装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来、上記のような車載したレーザービーム投
光・走査・受光装置と誘導経路標識としてのコー
ナーキユーブを利用した無人台車の誘導方式に
は、３基準点法による方式と、２基準点法による
方式が提案されている。

上記、３基準点法は、無人台車の基準点と各３
個のコーナーキユーブで形成される基準点ごとの
各方位角を測定し、無人台車の位置偏位量と傾き
を算出する方式である。

また、２基準点法は方位角と仰角を測定して無
人台車の位置偏位量と傾きを算出する方式であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の３基準点法は計算が非常に複雑であると
いう問題点があり、２基準点法は方位角と仰角の
測定のために、レーザービームの走査方向が２方
向となるので走査機構が複雑となり、仰角が必要
なため無人台車からレーザービームを斜上方に向
けて発射する必要が生じ、人の目にレーザービー
ムが照射される危険性もあり安全上の問題点もあ
つた。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、この発明は、
無人台車を誘導制御するための指向性の強い光信
号を無人台車の走行路面に平行に投光および走査
を行ない、投光した光の反射光を受光する投光手
段、走査手段および受光手段からなる光制御手段
と光の反射位置と無人台車上の投光および受光手
段を設置した基準点との距離を測定する距離測定
手段と無人台車の走行距離を演算する走行距離検
出手段と無人台車の基準点と誘導経路との離隔距
離を演算し、予め定めた離隔距離との偏差および
誘導経路と無人台車との傾きを演算して、適宜な
操舵信号を出力する論理演算手段からなる無人台
車に備えた誘導制御装置と、無人台車の走行路の
側方で走行路面からある一定の低い高さの位置
に、無人台車からの指向性の強い光信号を反射す
るための予め設置間隔を定めた第１の反射手段と
第２の反射手段を１組とした誘導経路構成手段を
連続的あるいは断続的に設置して形成する誘導経
路からなり、無人台車の投光・走査手段および受
光手段と距離測定手段において、ある走査タイミ
ングの時にある１組の誘導経路構成手段を検出し
て、無人台車の基準点と第１の反射手段および第
２の反射手段との各距離を測定し、論理演算手段
を用い、無人台車の基準点と各反射手段との各距
離と各反射手段間の予め定めた設置距離で三辺が
形成される三角形の三辺の長さから面積を求める
ヘロンの公式と通常の三角形の面積を求める公式
（1/2×反射手段間距離×離隔距離）より無人台車
の基準点と誘導経路との、ある走査タイミングで
の離隔距離を演算し、次の走査タイミングで同様
に離隔距離を演算して、各離隔距離の差と各離隔
距離測定時間内に走行した無人台車の距離より、
無人台車の誘導経路に対する傾きを演算し、次の
走査タイミングでの離隔距離と予め定めた離隔距
離との偏差により、無人台車の誘導経路からの横
偏位量を算出して、無人台車の誘導経路に対する
傾きと横偏位量に基づいて適宜な操舵制御論理に
より操舵手段へ操舵制御信号を出力して、前記内
容の測定・演算を順次行ないながら連続的に無人
台車を誘導経路に沿つて誘導するようにしたもの
である。

〔作用〕

この発明は上記の構成であり、無人台車の基準
点に備えた投光手段から光信号を発射して、走査
手段により無人台車の走行路面と平行な面を形成
するように光信号を走査して、光信号の走査面上
に位置し、無人台車の走行路面の側方で、路面か
ら低い高さの位置で誘導経路を形成する多組の予
め設置間隔を定めた第１の反射手段と第２の反射
手段を１組とした誘導経路構成手段からの反射光
を無人台車の基準点に備えた受光手段にて受光し
て無人台車に最も近い１組の誘導経路構成手段か
らの反射光を適宜な論理で選択して、無人台車の
基準点から選択した第１の反射手段と第２の反射
手段までの各距離を距離測定手段にて投光から反
射光の受光までの時間を計測することなどの距離
測定方法により測定する。

なお、上記距離の測定は、光信号の予め定めた
走査周期ごとに行ない、現時点で、距離測定の対
象となつている誘導経路形成手段からの１組の反
射光（第１および第２の反射手段からの両反射
光）が受光できなくなつた時点で、無人台車の進
行方向で次に位置する誘導経路形成手段からの反
射光を採用して再び連続的に走査周期ごとに行な
うようにする。

距離測定手段で得られた第１の反射手段および
第２の反射手段と無人台車の基準点との各距離を
使用して、論理演算手段にて無人台車の基準点、
第１の反射手段および第２の反射手段の三点で形
成される三角形において、ヘロンの公式による三
角形の面積と通常の三角形の面積を求め公式（1/
２×反射手段間距離×離隔距離）での三角形の面
積が等しいことを利用して、ある走査周期タイミ
ングにおける無人台車の基準点と誘導経路との離
隔距離を算出して、予め定めた無人台車の走行経
路である誘導経路からの離隔距離との差を算出し
て無人台車の基準点に関する予め定めた誘導経路
からの離隔距離との偏差量を求め、現時点での演
算した離隔距離と前回の走査タイミングで求めた
離隔距離とで走査周期間での離隔距離の変化量を
算出し、無人台車に備えた走行距離検出手段から
の走査周期間の走行距離と上記の離隔距離の変化
量とにより、無人台車の誘導経路に対する傾きを
算出して、上記偏位量と傾きを使用して適宜な操
舵制御理論に基づいて、走査周期ごとに連続的に
無人台車が予め定めた誘導経路からの離隔距離を
保つて走行できるように、操舵手段へ適宜な操舵
制御信号を出力して操舵手段の制御を行ない無人
台車の誘導制御を行なう。

〔実施例〕

図面はこの発明の無人台車の誘導制御装置の一
実施例を示すもので、第１図は無人台車と誘導経
路の関係を示す平面図である。

この図において、G.Lは誘導経路であり、この
誘導経路G.Lは無人台車の片側に設け、路面から
の高さ位置はレーザービームのような指向性の強
い光が人の目に照射されない程度の低い位置で無
人台車Ｖからの光走査面の高さと一致する位置と
する。

この誘導経路G.Lはレーザービームを反射する
設置間隔がc〓の１組の反射手段An…，Bn…で構
成した誘導経路形成手段の複数組を配置すること
により形成したもので、各反射手段Ａ，Ｂと無人
台車Ｖの走行経路R.Lとの間隔は一定に保つて誘
導経路G.Lと走行経路R.Lを平行させ、無人台車
Ｖには光制御手段１を設ける。

無人台車Ｖの進行方向が第１図に示す方向とす
ると、無人台車Ｖはその基準点Ｃより反射手段
Ａ，Ｂを検出するための指向性の強いレーザービ
ームを第５図のような無人台車Ｖ上の誘導制御装
置の機能ブロツク図に示す光制御手段１の投光手
段１１および光走査手段１２より第１図の扇形の
斜線で示す走査範囲に示すように無人台車Ｖの走
行路面に平行で、１方向のみの予め定めた走査周
期で、ある定めた範囲で光走査を行ない、レーザ
ービームの１回の走査で無人台車Ｖの受光手段１
３において、多くの反射手段からの多くの反射光
を得ることができ、上記の多くの反射光の中で、
誘導制御のための位置情報としては、無人台車Ｖ
の位置する場所に最も近く、光走査範囲内の走査
周期の初期に得られる１組の反射光（第１の反射
手段Anと第２の反射手段Bnからの各反射光）の
情報に基づいて誘導制御を行なう。

ここで、第１図に示すように、無人台車Ｖの走
査方向は反時計廻りで、かつ反射手段Ａ，Ｂを無
人台車Ｖの進行方向に対して第１の反射手段Ａ、
次に第２の反射手段Ｂの順で設置するようにする
ことにより、１回の光走査の初期の第１の反射手
段Ａ、続いて第２の反射手段Ｂからの各反射光を
受光することで、最も無人台車Ｖに近い１組の誘
導経路形成手段としての光反射手段Ａ，Ｂを検出
したことになり、その後の反射光は無視し、上記
の最も無人台車Ｖに近い１組の反射手段Ａ，Ｂか
らの反射光のみを制御の対象とし、後述する誘導
制御を行なう。

ここで、第１図においては、第１の反射手段
Anと第２の反射手段Bnを誘導制御の対象手段と
しているが、さらに無人台車Ｖが前進して第１の
反射手段Anからの反射光が得られなくなると、
反射手段An，Bnは無人台車Ｖにとつて誘導制御
の対象ではなくなり、次に誘導制御の対象として
反射手段Ａ（ｎ＋１），Ｂ（ｎ＋１）からの反射光
を採用することになる。このとき、走査の初期に
第２の反射手段Bn、次に第１の反射手段Ａ（ｎ＋
１）、続いて第２の反射手段Ｂ（ｎ＋１）の順で反
射光を検出することになるが、最初の第２の反射
手段Bnの反射光は無視して、あくまでも第１の
反射手段Ａ（ｎ＋１）、続いて第２の反射手段Ｂ
（ｎ＋１）の順で検出される１組の反射光のみを
採用するようにする。なお、第１の反射手段Ａ
（ｎ−１），(n)，（ｎ＋１）……と第２の反射手段
Ｂ（ｎ−１），(n)，（ｎ＋１）……には、光の入射
方向と同じ方向に反射光を反射するコーナーキユ
ーブを使用し、第１の反射手段Ａ（ｎ−１），(n)，
（ｎ＋１）……と第２の反射手段Ｂ（ｎ−１），(n)，
（ｎ＋１）の識別は既存の技術であるところのコ
ーナーキユーブの反射面に無反射領域を設けて、
反射光を符号化する方法で行なう。

第２図は無人台車Ｖの基準点Ｃが誘導経路G.L
に対して水平で予め設定された離隔距離Ｌに位置
する走行経路R.Lに対し偏位がある場合の関係
図、第５図は無人台車Ｖに備えた誘導制御装置の
機能を示すブロツク図で、第２図および第５図に
おいて、反射手段An，Bnを誘導の制御対象とし
ているとき、無人台車Ｖの距離測定手段２におい
て光制御手段１からの投光および各反射手段Ａ，
Ｂからの反射光の受光のタイミング信号を受けて
投光から受光までの所要時間から、投光手段１
１、光走査手段１２および受光手段１３からなる
光制御手段１を設置した無人台車Ｖの基準点Ｃと
第１の反射手段Anと第２の反射手段Bnとの距離
ｂおよびａを測定し、この測定値ａ，ｂと第１の
反射手段Anと第２の反射手段Bnとの予め定めた
設置距離ｃを使用して、論理演算手段４におい
て、無人台車Ｖの基準点Ｃと誘導経路G.Lとの離
隔距離Lnを算出する。無人台車Ｖの基準点Ｃ、
第１の反射手段Anと第２の反射手段Bnの３点で
形成される三角形において、まず三辺の長さａ，
ｂ，ｃから算出する三角形の面積（ヘロンの公
式）と三角形の底辺に相当する第１の反射手段
Anと第２の反射手段Bnとの予め定めた設置距離
c〓と三角形の高さに相当する無人台車Ｖの基準点
Ｃの誘導経路G.Lからの離隔距離Lnを使用した三
角形の面が等しいということから、次式により無
人台車Ｖの基準点Ｃの誘導経路G.Lからの離隔距
離Lnを演算する。

1/2・Ｃ・Ln＝√（−）（−
）（−）（2S＝ａ＋ｂ＋ｃ） Ln＝２／Ｃ・＝√（−）（−
）（−）（2S＝ａ＋ｂ＋ｃ）……(1) (1)式を使用して無人台車Ｖの基準点Ｃのある走
査周期における離隔距離Lnを演算し、予め定め
た無人台車Ｖの誘導経路Ｌと上記で演算したある
走査周期における離隔距離Lnとの差を次式で演
算してある走査周期における無人台車Ｖの基準点
Ｃの偏位量△Lnとする。

△Ln＝Ln−Ｌ ……(2) ここで△Ｌが負の場合は、無人台車Ｖの基準点
Ｃが誘導経路G.L側に偏位しており、その偏位量
は｜△Ln｜となり、△Lnが正の場合は、基準点
Ｃが誘導経路G.Lから遠く離れる方へ偏位してお
り、その偏位量は｜△Ln｜となる。

第３図及び第４図は、無人台車Ｖが誘導経路
G.L（走行経路R.L）に対して傾きを有している場
合の関係図で、第３図、第４図及び第５図におい
て、第３図に示すように無人台車Ｖの基準点Ｃの
誘導経路G.Lに対する離隔距離Lnを演算し、次の
走査周期で、上記三角形の三辺の長さがa′，b′，
c〓とすると、その走査周期での基準点Ｃの離隔距
離Ln′は(1)式より Ln′＝２／Ｃ・√（−′）（−
′）（−〓）（2S＝a′＋b′＋c〓） となる。この時点で無人台車Ｖの基準点Ｃの偏位
量△Ln′を(2)式により演算する以外に、走査周期
間に無人台車Ｖが走行した距離Ｓを走行距離検出
手段３より得、上記走行距離Ｓと第４図に示す走
査周期間での離隔距離の変化量Ln′−Lnを使用
し、走査周期間、無人台車Ｖは直進していると仮
定して、無人台車Ｖの誘導経路G.L（走行経路R.
L）との傾きθn′を次式より演算する。

θ′＝sin^-1Ln′−Ln／Ｓ ……(3) ここでLn′とLnの値が等しい場合は、傾きθ′は
ゼロで、θ′の値が負の場合は、無人台車Ｖはその
進行方向に対して右へ傾いており、すなわち誘導
経路G.Lへ接近していつている状態で、その傾き
量は｜θ′｜となる。またθ′の値が正の場合は、左
へ傾いており、すなわち、誘導経路G.Lから離れ
ていつている状態で、その傾き量は｜θ′｜とな
る。

以上、説明したように、ある定めた走査周期ご
とに連続的に無人台車Ｖの基準点Ｃの誘導経路
G.Lに対する設定された離隔距離Ｌとの偏位量△
Lnと誘導経路G.L（走行経路R.L）に対する傾き
θ′を演算して、適宜な操舵制御論理で操舵（制
御）手段５へ出力して、無人台車Ｖの基準点Ｃが
常に誘導経路G.Lからの予め設定した離隔距離Ｌ
を保持して無人台車Ｖが走行するように制御を行
なう。

〔効果〕

この発明の無人台車の誘導制御装置は上記のよ
うに誘導経路形成手段としての１組の反射手段の
複数組を適当な間隔で、離散的に無人台車からの
指向性の強い光信号が人の目に照射されない程度
の走行路面から低い高さの位置で無人台車からの
指向性の強い光信号の走査面上にあるように設置
するのみで、無人台車は走行路側の無人台車の誘
導のための手段が散散的であるにもかかわらず、
連続的に各誘導経路形成手段を検出しながら、定
められた誘導経路からの離隔距離を保ちながら、
安全で簡単な演算のみで確実に誘導されることが
できるという特有の効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の無人台車の誘導制御装置の一
実施例を示すもので、第１図は誘導経路と無人台
車との誘導制御における概念を示す平面図、第２
図は無人台車が偏位している場合の無人台車と１
組の誘導経路形成手段との関係を示す平面図、第
３図は無人台車が誘導経路に対して傾きがある場
合の無人台車と１組の誘導経路形成手段の関係を
示す平面図、第４図は無人台車の誘導経路に対す
る傾きを算出するための関係を示す平面図、第５
図は無人台車に備えた誘導制御装置の機能を示す
ブロツク図である。 R.L……無人台車走行経路、G.L……誘導経路、
Ｌ……誘導経路からの設定した離隔距離、Ａ（ｎ
−１），(n)，（ｎ＋１）……第１の反射手段、Ｒ
（ｎ−１），(n)，（ｎ＋１）……第２の反射手段、
ｃ……第１の反射手段と第２の反射手段の規定し
た設置距離、ｄ（ｎ−１），(n)，（ｎ＋１）……誘
導経路形成手段間任意距離、Ｃ……無人台車の基
準点、Ｖ……無人台車、ａ……無人台車基準点と
第２の反射手段との距離、ｂ……無人台車基準点
と第１の反射手段との距離、Ln，Ln′……無人台
車基準点と誘導経路との演算離隔距離、△Ln…
…無人台車基準点位置の設定離隔距離に対する偏
位量、Ｓ……走査周期間の無人台車の走行距離、
θ……無人台車の誘導経路（走行経路）に対する
傾き、１……光制御手段、１１……投光手段、１
２……光走査手段、１３……受光手段、２……距
離測定手段、３……走行距離検出手段、４……論
理演算手段、５……操舵（制御）手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 走行用駆動手段、制動手段および操舵手段と
   走行・操舵制御手段を備えた無人台車において、
   無人台車を誘導制御するための指向性の強い光信
   号を無人台車の走行路面に平行に投光および走査
   を行ない、投光した光の反射光を受光する投光手
   段、走査手段および受光手段からなる光制御手段
   と光の反射位置と無人台車上の投光および受光手
   段を設置した基準点との距離を測定する距離測定
   手段と無人台車の走行距離を演算する走行距離検
   出手段と無人台車の基準点と誘導経路との離隔距
   離を演算し、予め定めた離隔距離との偏差および
   誘導経路と無人台車との傾きを演算して、適宜な
   操舵信号を出力する論理演算手段からなる無人台
   車に備えた誘導制御装置と、無人台車の走行路の
   側方で走行路面からある一定の低い高さの位置
   に、無人台車からの指向性の強い光信号を反射す
   るための予め設置間隔を定めた第１の反射手段と
   第２の反射手段を１組とした誘導経路構成手段を
   連続的あるいは断続的に設置して形成する誘導経
   路からなり、無人台車の投光、走査手段および受
   光手段と距離測定手段において、ある走査タイミ
   ングの時にある１組の誘導経路構成手段を検出し
   て、無人台車の基準点と第１の反射手段および第
   ２の反射手段との各距離を測定し、論理演算手段
   を用い、無人台車の基準点と各反射手段との各距
   離と各反射手段間の予め定めた設置距離で三辺が
   形成される三角形の三辺の長さから面積を求める
   ヘロンの公式と通常の三角形の面積を求める公式
   （1/2×反射手段間距離×離隔距離）より無人台車
   の基準点と誘導経路との、ある走査タイミングで
   の離隔距離を演算し、次の走査タイミングで同様
   に離隔距離を演算して、各離隔距離の差と各離隔
   距離測定時間内に走行した無人台車の距離より、
   無人台車の誘導経路に対する傾きを演算し、次の
   走査タイミングでの離隔距離と予め定めた離隔距
   離との偏差により、無人台車の誘導経路からの横
   偏位量を算出して、無人台車の誘導経路に対する
   傾きと横偏位量に基づいて適宜な操舵制御論理に
   より操舵手段へ操舵制御信号を出力して、前記内
   容の測定、演算を順次行ないながら連続的に無人
   台車を誘導経路に沿つて誘導するようにした無人
   台車の誘導制御装置。