JPS61818A - 無人走行車の誘導方式 - 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】 本発明は光学式センサーでもっ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における誘導方式に
関する。

上記光学式センサーでもっ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
によって反射され、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ってガイドライン位置を検出
せしめるものであるが、受光量の大な受光素子の位置の
みに基づいて走行車を操舵誘導する方式では次のような
不都合が生じる。

すなわち、例えば光学式センサーにおける中央から右ま
たは左へｎ番目の位置の受光素子の受光風が大な場合に
は該ｎに適当な係数を乗じた値だけステアリングを左ま
たは右へと旋回するといったように、受光量の大な受光
素子の位置の組み合わせでもって操舵する方式では、ガ
イドラインの幅が走行路に沿って変動した場合、操舵角
度が適正でなくなり走行車が蛇行走行したり、甚しくは
ガイドラインから外れてしまうおそれもある。そして、
上記問題はカイトラインをテープでもって床に貼付して
設ける場合には、それほどでもないが、白色系の塗料を
床面に塗布して設ける場合には重要な問題となる。

そこで、この発明は光学式センサーにおけるガイドライ
ン検出のための崗値を越えた受光素子に関し、当該受光
素子位置に関して与えられている重みを加算した重みを
醐値越えた受光素子の数で除することにより光学式セン
サーに対するガイドラインの中心を検出せしめることに
より上記欠点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
プロケット（６）と該スプロケット（６）にチェーン（
力連結したステアリングモータ（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）が取付け
である。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）
がガイドライン（１２）上を移動せずガイドライン（１
２）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）を穿設し、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
のフォトトランジスタ（１７）を挿填しである。（１８
）は前記車体（１）への取付ブロツク、　（１９）はプ
リント基板、　（２１）は赤色フィルタであり、上記赤
外発光ダイオード（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、
フォトトランジスタ（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（ト）あるい
はガイドライン（１２）で反射される直接反射光（Ｌ’
１）（Ｌ’２）が直接フォトトランジスタ（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
う図っである（第３１４図）。

第５図は上記赤外発光ダイオード（１６）およびフォト
トランジスタ（１７）の回路を示し、電圧（Ｖｐ）を与
えることにより九〇が放出され、床面あるいはガイドラ
インからの反射光がフォトトランジスタ（１７）に入射
して、該入射光量に比例する電圧が出力（ＯＵＴ　）さ
レル。

このよ、うに、各フォトトランジスタ（１７）からの出
力電圧は当該フォトトランジスタ（１７）直下の床面か
らの反射光量に関係に変化し、該出力電圧の大小によっ
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っているの
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図に示したように、各フォトトランジス
タ（１７）はアナログマルチプレクサ（２２）、アンプ
（２３）、Ａ／Ｄ　コンバータ（２４）を介して車体（
１１上に搭載したコンピュータ（２５）に接続されてい
て、該コンピュータ（２５）は各インターフェイス（２
６）（２７）を介して前記走行子＝り（３）。

ステアリングモータ（８）に接続されており、後に詳述
する方式でもってフォトトランジスタ〔１７）の出力信
号をコンピュータ（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
行するようになっている。

（，３１Ｘ３２）（３３）は夫々コンピュータ（２５）
内のＲＡＭ、ＣＰＵおよびＲＯＭである。

すなわち、コンピュータ（２５）からのフォトトランジ
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、センサー一端のフォトトランジスタ（
１７）からの出力電圧から順に該Ａ／Ｄ変換回路に入力
され、該出力電圧が対応するデジタル値に変換されてコ
ンピュータ（２５）内のＲＡＭ（３１）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のフォトトランジスタ（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
ォトトランジスタ（１７）からは３，５ボルト、第３の
フォトトランジスタ（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
して処理していく。

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
横軸の数字は各フォトトランジスタの位置（第７図参照
）を示し、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っ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番のフォ
トトランジスタと第１６番のフォ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
フォトトランジスタ（１７）からの値としては夫々、１
つ内側のフォトトランジスタ（第２番と第１５番）から
の実際電圧値との平均をとって、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番のフォ
トトランジスタの実際値が例えば２３ボルトとすると、
　　（１，５＋２．３　）／　２＝１９により第１番の
フォトトランジスタの平滑化値として１．９が得られ、
第１５番のフォトトランジスタの実際値が例えば２１ボ
ルトとすると、（２，１＋１．５　）／２−１．．８に
より第１６番のフォ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番の各フォトトランジスタ（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
値をとっている。

つまり１例えば第１４番のフォトトランジスタ（１７）
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２７ボルト。

２０ボルトであったとすると。

（３，４＋２．７＋２．０　）／３＝２．７により、第
１４番のフォトトランジスタ（１７）の平滑化値として
２７が得られるのであり、上記演算を各フォトトランジ
スタについて行いすべての値を平滑化するっ平滑化した
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ォトトランジ
スタ（１７）についての平滑化値すべてから適当な帽値
■を設定する。

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）
以外のフォトトランジスタ位置（第１４番）においても
自信（１）を越える値が存在するが、平滑化後にはガイ
ドライン位置のフォトトランジスタ（第５〜８番）のみ
の値しか幽値■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っている。

そして、次には上記演算により求めた同値（１）および
平滑化後の各個に基づいてガイドラインの中心を求める
。

すなわち、上記各量滑化値および同値■に基づき、各フ
ォトトランジスタ（第１〜１６番）について、その平滑
化値が同値（１）を越えているものは「１」とし、＠値
■を越えていないもののフォトトランジスタ（１７）に
ついてはｒＯＪが第５〜８番のフォトトランジスタ（１
７）については「１」が与え−られる。

そして、上記二値化によって与えられた値（ト）「０」
または「１」に、各フォトトランジスタ（第１番〜１６
番）の位置に関する重みＷ（つまり１例えば最左端から
右端へ向かうに従って大になる数字、・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、つまり平滑化後の値が同値を越えているフォ
トトランジスタ（１７）の個数で除することによっでガ
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
番のフォトトランジスタ（１７）には「０」が、第２番
のフォトトランジスタ（１７）には「２」が、・・・・
第１６番のフォトトランジスタ（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。

Ｓ（位置の重み）×（二値化後の値） Σ（二値化後の値） ＝１１ したがって、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番のフォ
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）の総和でもって除することによっ
ては、（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っても排除されない１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１例えば第８図においてガイドライン位置以外
の第１４番のフォトトランジスタ（１７）の平滑化値が
同値（１）を越えているとし、二値化後においても第１
４番のフォ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。

（８Ｘ１）＋（ＩＯＸＩ）＋（１２Ｘ１）＋（１４Ｘ１
）＋（２６Ｘ１）１＋１＋１＋１＋１ ＝１４ となり、検出値［１４Ｊ、はセンサー（１１）において
第８番のフォ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番のフォトトラ
ンジスタ位置）以内に止まっており、第１４番のフォト
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、上記のようにしてコンピュータ（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）への出力がずれ量が小の時に
は一旦ＯＦＦされ、ずれ量が大の時には前記センサー（
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（第１０図）。

つまり１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Ｃ１１）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
テアリングモータ（８）は逆方向へ回転される。

を記行程をフローチャートで表わすと第１０図の通りで
あり、この実施列では「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って
も良好にガイドラインに沿って走行する。

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ュータ（２５）が該中断を判断して
停止するが、予めコンピュータ（２５）のＲＯＭ（３３
）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って記憶
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。

いずれにしても以上の説明で明らかなように、本発明は
光学式センサーにおけるガイドライン検出のための同値
を越えた受光素子に関し、当該受光素子位置に関して与
えられている重みを加算し、該加算した重みを上記同値
を越えた受光素子の個数で除することにより光学式セン
サーに対するガイドラインの中心位置を検出せしめて無
人走行車を誘導するので、ガイドラインが塗料の床面へ
の塗布りこよって敷設された場合等でガイドライン幅が
変化する場合にも、蛇行等起こすことなくきわめて円滑
に誘導走行せしめることができる。

【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ュータ、光学式センサー等の
接続を示したブロック図、第７図は光学式センサーのフ
ォ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図は各フォ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図は各フォトト
ランジスタに対する（１）・・・・・無人走行車、　（
２）・・・・・・駆動輪（５）・・・・・・ステアリン
グ装置、　旧）・・　光学式センサー（１２＋・・・・
・・ガイドライン、　αＤ・・・・フォトトランジスタ
（ハ）・・・・・床面、　（１）・・・・・・同値、　
（ホ）−・・位置重み。 第５図 ７−Ｆ 第２図 第６閃 第７図 第８図 第９区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学式センサーでもっ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における誘導方式であって、
   光学式センサーにおけるガイドライン検出のための閾値
   を越えた受光素子に関し、当該受光素子位置に関して与
   えられている重みを加算し、該加算した重みを上記閾値
   を越えた受光素子の個数で除することにより光学式セン
   サーに対するガイドラインの中心を検出することを特徴
   とする無人走行車の誘導方式。