JPS61819A - 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棉誘導する方式は一
般に光学誘導方式と称され、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、ガイドライン以
外であっても床上の局所的な反射率の高い部分あるいは
反射率の高い異物等の影響によってガイドライン位置以
外の受光素子に不測に強い反射光線が入射することがあ
り、この局所的に高い受光量値をガイドラインと判断す
れば、無人車は当然、正規のガイドライン上を外れるこ
とになる。

そこで、この発明は光学式センサーの各受光素子が受け
る受光量値を隣接する１カ所または複数カ所の受光素子
の受光量値との比較によって平滑化し、該平滑化後の値
によりガイドラインの検出をすることによって上記欠点
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（
７）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（１
１）が駆動輪（２）位置を外れた側方位置に設けてあり
、テープを貼るか、あるいは白色系の塗料を塗布するこ
とによって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（１２）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（１
４）　（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）への取付ブロック、（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（Ｆ）あるいはガイ
ドライン（１２）で反射される直接反射光（Ｌ’ｌ）　
（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【７て、床面の光沢の影響を排除するよう
図っである（第３．４）。

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
えることにより光（Ｌ）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、該入射光量にほぼ比例する電圧が出力（ＯＵ
　Ｔ）される。

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
らの反射光量にほぼ比例して変化し、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（１）上に塔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
（２６）（２７）を介して前記走行モータ（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。（３１）（３２）（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梁＼該Ａ／Ｄコンバータに
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１５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２．３ボルトとすると、（１，５＋２．３）／２＝１
．９により第１番のフォトトランジスタの平滑化値とし
て１９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
タの平滑化後の値として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、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、２．０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。

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１苅
値（’ｒ）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）においても両
値（Ｔ）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
値しか両値（Ｔ）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１怒値（Ｔ）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、上記各平滑化値および１局値（Ｔ）に基づき
、各フォトトランジスタ（第１〜１６番）について、そ
の平滑化値が両値（’ｒ）を越えているものは「１」と
し、１蘭値（Ｔ）を越えていないもの番のフォトトラン
ジスタ（１７）については「０」が、第５〜８番のフォ
トトランジスタ（１７）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（■）「Ｏ」
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（ロ）（つまり、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
の値の和で除することによって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（ロ）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。

Σ（二値化後の値） ωｘｏ）　＋（２ｘＯ）十・・・・・＋（８ｘｌ）　＋
（１０ｘｌ）　＋（１２ｘｌ）＋（１４Ｘ１）十・・・
・・・＋（３０Ｘｏ）０＋Ｏ十・・・・・・・・＋１＋
１＋１＋１十〇＋　・・・・・・・＋０＝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。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、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
廂値（Ｔ）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ｒｌＪ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）　＋（１
４Ｘ１）　＋（２６Ｘ１）となり、検出値「１４」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、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１−「１５」である
ことから、第７図においてセンサー（１１）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。

上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、この実施例では「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ｌ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。

以上の説明で明らかなように、本発明は光学式センサー
の各受光素子が受ける受光量の値を、隣接する１カ所ま
たは複数カ所の受光素子の受光量値との比較によって平
滑化し、該平滑化後の値によりガイドラインの検出をす
るので、ガイドライン位置以外の受光素子に不測に強い
反射光線が入射しても、この局部的に高い受光量をガイ
ドラインと判断してしまうことがなく、したがって無人
走行車もガイドラインを外れることなく正常に走行し続
けることができる。

【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位置の重みおよび
二値化値を示す模式図、第１０図は処理行程のフローチ
ャートである。 （１）・・・・・・無人走行車、（２）・・・・・・駆
動輪、（５）・・・・・・ステアリング装置、（１１）
・・・・光学式センサー、（１２）・・・・・・ガイド
ライン、（１７）・・・・・・・・フォトトランジスタ
、ＣＰ）・・・・・床面第５図 ７７へ。 １つ 第２図 第６図 第７に 第８に 第９に

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、
   光学式センサーの各受光素子が受ける受光量の値を、隣
   接する１カ所または複数カ所の受光素子の受光量値との
   比較によって平滑化し、該平滑化後の値によりガイドラ
   インの検出をすることを特徴とする無人走行車の誘導方
   式。