JPH0716164Y2 - 車体位置・速度検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は無人車の位置や速度等を検出できる装置に関す
る。

B.考案の概要 本考案では、無人車の前面に取り付けた光位置検出器上
へ、ある仰角をもって照射されたレーザの受光点の軌跡
から、幾何学的条件に従って予定軌道からのずれを簡単
かつ正確に求めることができる。このため予定軌道に復
帰するための運転制御も容易となる。

C.従来の技術 無人車の誘導方式としては、例えば、床面に誘導線を張
り、これに電流を流して、ピックアップコイルで磁力線
を検出し、誘導線に沿わせて無人車を走行させる電磁誘
導方式がある。他にも、光反射テープを床面に張り、投
光器で照らして光センサで検出し、光反射テープに沿っ
て無人車を走行させる光学方式がある。

しかし、誘導線、光反射テープ等を路面に敷設した場
合、汚れ等により検出が不確実なものとなるため、定規
的なメンテナンスが必要である。又、進路変更ごとに敷
設作業が必要である欠点がある。

これらの欠点を解決する方式として自律走行可能なジャ
イロ方式、空間フィルタ方式が用いられている。

ジャイロ方式は、車輪の回転数をエンコーダで検出し、
移動距離を算出すると同時にジャイロにより進行方向の
変化を計測するものであり、誘導線，光反射テープが不
要である。ところが、車輪のスリップ，ジャイロの蓄積
誤差が生じる。一方空間フィルタ方式は、非接触で速
度，移動距離を検出することができるが、演算誤差が生
じる。

このため、精密な走行を実現するため、速度，位置の極
めて精度の良い定点補正，速度補正が必要となる。

D.考案が解決しようとする課題 従来、定点補正，速度補正において、光，超音波，電磁
波，レーザ等が用いられている。しかし、発振器，受信
器の位置関係にも必要なため、設置に長時間を要し、装
置も複雑である。又、演算も複雑で、演算誤差を有し、
補正装置のコストも高かった。

また、指向性の良いレーザを用いるいわゆるレーザ燈台
方式では従来次のような条件を満足するものはなかっ
た。

（１）ミラー等の回転を回避してレーザ光を振らせない
ようにする。

（２）車体に関する位置，速度等の情報は無人搬送車自
体で検出する。

（３）光学系が簡単である。

（４）安全のためレーザ光線の到達する範囲を限定す
る。

本考案は、無人車の位置，速度等を簡単な演算で精度よ
く求めることのできる車体位置・速度検出装置を提供す
ることを目的とするものである。

E.課題を解決するための手段 路面に設置されたレーザ発振器からある仰角をもって照
射されたレーザは、無人車の前面に取り付けられた光位
置検出器に入射し、無人車の進行するに従って、受光点
がある軌跡を描く。この軌跡は、無人車の進行する位置
方向等に固有するものである。このため、この軌跡を幾
何学的条件によって分析すると予定軌道からのずれが正
確かつ簡単に求められる。

F.実施例 以下、本考案の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。

第１図〜第５図に本考案の一実施例を示す。同図に示す
ように路面１上を走行する無人車２の前面には、光位置
検出器として半導体位置検出器（以下PSDと略す）３が
取り付けられている。無人車２はジャイロ等による速度
・位置情報に基づいて走行する自律走行型であるが、蓄
積誤差等を除去する必要があり、このPSD3を利用して定
点補正を行うものである。PSD3は、第３図及び第４図に
示すように、平板状シリコンの表面にＰ層，裏面にＮ
層，そして中間にＩ層の３層を形成してなるものであ
り、各辺には電極4,5,6,7が付属している。入射した光
は、光電変換され、その一次元的様子を示す第４図のよ
うに、光電流として各電極4,5から分割出力され、その
値の比ら入射した点（受光点）の２次元的位置が求めら
れる。

一方、定点補正を行うため、路面１の定点には半導体レ
ーザ８が設置されている。この半導体レーザの出射方向
は、垂直面内では水平方向から角θをなすと共に水平面
内では予め無人車に対して設定される予定軌道に沿う方
向となっている。半導体レーザ８からの出射光は、走行
する無人車２のPSD3に入射し、その受光点は、無人車２
の走行に従ってある軌跡を描く。この軌跡は無人車２の
走行する位置、方向に固有のものであり、これを分析す
るため、第５図に示すようにPSD3により検出された２次
元的位置信号はそれぞれA/D変換器9,10、バッファ11,12
を経て中央処理回路（以下CPUと略す）13へ入力され
る。CPU13は、入力された位置信号を幾何学的条件に従
い次のように演算処理する。

即ち、無人車２が予定軌道通りに走行する場合のPSD3上
の受光点軌跡は鉛直となり、その時刻t₀の受光点ａと時
刻t₁の受光点ｂは第６図に示す通りである。ここで、PS
D3上におけるxy座標軸は、PSD3の中央を原点とし、水平
方向をｘ軸、鉛直方向をｙ軸とした。第６図に示すよう
に、予定軌道上を正常に走行する場合の軌跡がｙ軸に重
なるように調整すると、受光点a,bのｘ軸座標値はいず
れも零である。

これに対し、無人車２が予定軌道から平行にずれて走行
する場合のPSD3上の受光点の軌跡は第７図に示すように
ｙ軸と平行となる。ここで、この軌跡の時刻t₀，t₁にお
ける受光点c,dのｘ座標値x₁₀（＝x_t1）が無人車２と予
定軌道との水平距離を示すことになる。

更に、第８図に示すように無人車２が予定軌道に対し偏
差角１もって走行する場合には、PSD3上の受光点の軌
跡は第９図に示すように傾斜した線となる。尚、第８図
に示す平面図では予定軌道とレーザ光が重なるため、予
定軌道を省略してレーザ光のみを示した。

第８図及び第９図に示すように時刻t₀，t₁の間に、無人
車２が走行した距離をX,予定軌道を沿った長さをｍとす
ると下式が成立つ。

Ｘ＝m/cos …（１） ｍ＝Δx/sin …（２） 但し、時刻t₀，t₁における受光点e,fの座標値の間には
次の関係があるものとした。

y_t0−y_t1＝２y_a …（３） x_t0−x_t1＝Δｘ …（４） 従って、（１）（２）式より下式が導かれる。

次に半導体レーザ８と、時刻t₀におけるPSD3との水平距
離をm_t0，時刻t₁におけるPSD3との水平距離をm_t1とする
と第10図に示すように下式の関係が成り立つ。

但し、路面１からPSD3の中央の原点までの垂直距離をｈ
とした。。

m_t0＝（ｈ＋y_a）/tanθ …（６） m_t1（ｈ−y_a）/tanθ …（７） ここで、水平距離m_t0，m_t1と上述した予定軌道に沿った
長さｍとの間には下式の関係があり、このため偏差角
との関係は第12図に示すものとなる。

ｍ＝m_t0−m_t1 …（８） 従って、第12図に示す関係より無人車２の走行した距離
Ｘは下式で示され、これに上式（６）（７）を代入する
と次の様に導びかれる。

そして、（５）（９）式より次のように偏差角が求め
られる。

2y_a・sin＝Δｘ・tanθ sin＝Δｘ・tanθ/2y_a ＝sin^-1（Δｘ・tan/2y_a） …（11） 一方、無人車２の移動速度Ｖは下式で示される。但しＴ
＝t₁−t₀である。

指令速度をV₀とすれば移動速度Ｖとの偏差Ｅは下式で示
される。

このように、本実施例によれば予定軌道からの水平距
離，偏差角及び移動速度を幾何学的条件に基づいて簡単
に演算することができるので、これらの値により運転制
御を修正してやれば予定軌道に容易に復帰させることが
できる。

G.考案の効果 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本考
案は無人車に取り付けて光位置検出器上に照射されたレ
ーザの受光点の軌跡から幾何学的条件に従って、予定軌
道に対する無人車のずれを簡単かつ正確に求めることが
できる。このため予定軌道に復帰させるための制御も容
易となる。更に、レーザの照射される範囲が限定され安
全性が高く。また光位置検出器は回転等させる必要がな
いので構造が簡素となる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図はそれぞれ本考案の一実施例を示す側面
図，前面図、第３図，第４図はそれぞれPSDの断面図，
斜視図、第５図は演算処理回路の構成図、第６図，第７
図，第９図はそれぞれPSD上の軌跡の説明図、第８図は
幾何学的条件を示す平面図、第10図は幾何学的条件を示
す側面図、第11図は無人車の正面図、第12図は偏差角と
水平距離m_t0，m_t1との関係を示す説明図である。 図面中、 １は路面、２は無人車、３はPSD（半導体位置検出
器）、4,5,6,7は電極、８は半導体レーザ、9,10はA/D変
換器、11,12はバッファ、13はCPU（中央処理回路）であ
る。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】受光した点の２次元的位置を検出すること
   のできる光位置検出器を無人車の前面に取り付ける一
   方、該無人車の予定軌道における路面上にレーザ発振器
   を設置して前記光位置検出器へある仰角をもって照射さ
   せ、更に前記光位置検出器上の受光点の軌跡を幾何学的
   条件に従って分析し、前記予定軌道に対する水平距離、
   偏差角及び車体の速度を演算する演算回路を設けたこと
   を特徴とする車体位置・速度検出装置。