JPS63148313A - 無人走行体の絶対位置検出システム - Google Patents
無人走行体の絶対位置検出システムInfo
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- JPS63148313A JPS63148313A JP61296059A JP29605986A JPS63148313A JP S63148313 A JPS63148313 A JP S63148313A JP 61296059 A JP61296059 A JP 61296059A JP 29605986 A JP29605986 A JP 29605986A JP S63148313 A JPS63148313 A JP S63148313A
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- vehicle
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は、走行体の走行中の位置データを、走行予定
コースに予め設置されているステーションを検出してこ
れを基に算出する無人走行体の絶対位置検出システムの
改良に関する。
コースに予め設置されているステーションを検出してこ
れを基に算出する無人走行体の絶対位置検出システムの
改良に関する。
例えば、オフハイウェイトラック(ダンプトラック)等
の車輌を切羽現場等にてプログラム制御により無人走行
させる場合、該車輌を走行予定コースに沿って確実かつ
安全に自走させることが重要なファクタであり、これを
満足させるためには、車輌自ら走行位置を測定させて該
車輌が走行予定コースから位置ずれした際にそれを修正
する必要がある。 この車輌位置を測定する構成として、エンコーダ等を用
いて車輌の走行速度を検出すると共に、ジャイロスコー
プを用いて車輌の絶対方位角を検出し、車輌の初期位置
からの移動量を算出して、車輌の位置く以下「相対位置
」とする)を測定する構成が知られている。 このようにして検出された相対位置の場合、予め設定さ
れた予定コースの各区間走行経路毎の制御時点における
車輌進行方向の修正には有効であるが、車輌が横滑り等
を起こして走行予定コースからずれた際に、これを該予
定コースに戻すための判断を行うことは不可能である。 また、ジャイロスコープの出力には僅かとは云え計測誤
差が含まれるので、これらの微少誤差が車輌の繰り返し
走行中に積算されると、大きな誤差が生じて車輌の無人
走行時における安全性が損なわれる結果となる。 従って、車輌走行経路の修正には、上記車輛の初期位置
を前提として移動量を算出する構成以外の、換言すれば
、予め走行予定コースに設けである固定基準点を基に算
出した位置(以下、絶対位置とする)を測定する必要が
ある。 そこで本出願人は特開昭61−80411号の無人走行
体の絶対位置検出装置を提案した。 これによれば、ステーションとして走行予定コースに沿
って3つ(一方に2つ、他方に1つ)のゲートボールが
必要となり、検出のための車輌の走行距離が長くなる。 特に検出のためには車輌は、定速で且つ直線走行しなけ
ればならないので進入時における走行予定コースとのず
れが一層増大する虞れがあり走行予定コースに復帰する
のに時間がかかる。
の車輌を切羽現場等にてプログラム制御により無人走行
させる場合、該車輌を走行予定コースに沿って確実かつ
安全に自走させることが重要なファクタであり、これを
満足させるためには、車輌自ら走行位置を測定させて該
車輌が走行予定コースから位置ずれした際にそれを修正
する必要がある。 この車輌位置を測定する構成として、エンコーダ等を用
いて車輌の走行速度を検出すると共に、ジャイロスコー
プを用いて車輌の絶対方位角を検出し、車輌の初期位置
からの移動量を算出して、車輌の位置く以下「相対位置
」とする)を測定する構成が知られている。 このようにして検出された相対位置の場合、予め設定さ
れた予定コースの各区間走行経路毎の制御時点における
車輌進行方向の修正には有効であるが、車輌が横滑り等
を起こして走行予定コースからずれた際に、これを該予
定コースに戻すための判断を行うことは不可能である。 また、ジャイロスコープの出力には僅かとは云え計測誤
差が含まれるので、これらの微少誤差が車輌の繰り返し
走行中に積算されると、大きな誤差が生じて車輌の無人
走行時における安全性が損なわれる結果となる。 従って、車輌走行経路の修正には、上記車輛の初期位置
を前提として移動量を算出する構成以外の、換言すれば
、予め走行予定コースに設けである固定基準点を基に算
出した位置(以下、絶対位置とする)を測定する必要が
ある。 そこで本出願人は特開昭61−80411号の無人走行
体の絶対位置検出装置を提案した。 これによれば、ステーションとして走行予定コースに沿
って3つ(一方に2つ、他方に1つ)のゲートボールが
必要となり、検出のための車輌の走行距離が長くなる。 特に検出のためには車輌は、定速で且つ直線走行しなけ
ればならないので進入時における走行予定コースとのず
れが一層増大する虞れがあり走行予定コースに復帰する
のに時間がかかる。
この発明は上記事情に鑑みて鋭意研究の結果、新たに創
案されたものであって、その主たる課題は、無人走行中
の走行体が走行予定コースの要所に設けられた左右2点
の固定基準点からなるステーションを通過することによ
り自らの絶対的現在位置を検出するもので、検出のため
の走行距離を可及的に少なくして精度の高い絶対位置デ
ータを得ることにある。 この発明の他の課題は、赤外線発受光装置の誤動作を防
いで、絶対位置検出の信頼性を高めるにある。
案されたものであって、その主たる課題は、無人走行中
の走行体が走行予定コースの要所に設けられた左右2点
の固定基準点からなるステーションを通過することによ
り自らの絶対的現在位置を検出するもので、検出のため
の走行距離を可及的に少なくして精度の高い絶対位置デ
ータを得ることにある。 この発明の他の課題は、赤外線発受光装置の誤動作を防
いで、絶対位置検出の信頼性を高めるにある。
この発明は上記課題を達成するため、
走行予定コースの所定位置に設けられた反射体を有する
ステーションと、走行体に搭載されて該走行体が前記ス
テーションを通過する際に各反射体に指向性を有する信
号を発受信する発受信装置と、該発受信装置による受信
時のデータとステーションの位置データとから走行体の
位置データを演算する位置演算装置とからなる無人走行
体の絶対位置検出システムにおいて、 (a)、走行体にその進行方向に対して左右方向の一方
に向けて指向性を有する信号を発受信する第1発受信装
置と、 左右方向の他方に向けて指向性を有する信号を発受信す
る第2発受信装置と、 斜め前方に向けて指向性を有する信号を発受信する第3
発受信装置を設ける、 (b)、走行予定コースに設けられたステーションが、
コースの左右両側で対向する第1及び第2固定基準点か
らなり、 (C)、一方の固定基準点に第1発受信装置からの発射
信号を同一方向に反射させる第1反射体を設け、他方の
固定基準点に第2発受信装置からの発射信号を同一方向
に反射させる第2反射体と、第3発受信装置からの発射
信号を同一方向に反射させる第3反射体とを設ける、 という技術的手段を講じている。
ステーションと、走行体に搭載されて該走行体が前記ス
テーションを通過する際に各反射体に指向性を有する信
号を発受信する発受信装置と、該発受信装置による受信
時のデータとステーションの位置データとから走行体の
位置データを演算する位置演算装置とからなる無人走行
体の絶対位置検出システムにおいて、 (a)、走行体にその進行方向に対して左右方向の一方
に向けて指向性を有する信号を発受信する第1発受信装
置と、 左右方向の他方に向けて指向性を有する信号を発受信す
る第2発受信装置と、 斜め前方に向けて指向性を有する信号を発受信する第3
発受信装置を設ける、 (b)、走行予定コースに設けられたステーションが、
コースの左右両側で対向する第1及び第2固定基準点か
らなり、 (C)、一方の固定基準点に第1発受信装置からの発射
信号を同一方向に反射させる第1反射体を設け、他方の
固定基準点に第2発受信装置からの発射信号を同一方向
に反射させる第2反射体と、第3発受信装置からの発射
信号を同一方向に反射させる第3反射体とを設ける、 という技術的手段を講じている。
以下、この発明に係る無人走行体の絶対位置検出システ
ムの好適実施例を図面に基づいて説明する。 この無人走行体の絶対位置検出システム1は、第1図に
示す如く、無人走行体として例示したオフハイウェイト
ラック(以下、「車輌」とする)100の走行予定コー
スCの要所に設けられて該車輌100が通過するステー
ション2と、車輌1oOに搭載されたステーションセン
サ3と、該ステーションセンサ3を制御すると共にステ
ーシロンセンサ3からの検知信号を基に車輌100の位
置座標を検出する位置演算装置としてのロケーションコ
ントローラ10とからなっている。 ステーション2は、本実施例の場合、第2図に示す如く
、走行予定コースCの近傍の固定基準点に立設された一
対のゲートボール201.202からなっている。 ここで、第3図の原理図に示す如く、該一対のゲートボ
ールを説明上から第1ゲートボール201と第2ゲート
ボール202とに分け、がっX−Y座標上における車輌
100の走行予定コースCをY軸(X=O)とする。 また、第1ゲートボール201と第2ゲートボール20
2は共にX軸と平行にあるものとし、本実施例では、X
軸上で前記走行予定コースの両側対称位置に配置されて
いる。 これらのゲートボールにおいて、第1ゲートボール20
1には1個の第1反射鏡201Aが装着され、第2ゲー
トボール202には第2と第3の2個の反射鏡202A
と202Bが同軸芯上に装着されている。 図示例の場合において、第1反射鏡201Aと第2反射
鏡202Aはそれらの鏡面を向かい合わせた配置(即ち
走行予定コースと平行)に設定され、第3反射鏡202
Bは、第2ボール202上で走行予定コースに向かって
第2反射鏡202 Aと所定角度θ0 (後述の赤外線
発受光装置SW3の傾斜角度θ0と同一)に傾く配置に
設定しである。 一方、ステーションセンサ3は、車載された3台の赤外
線発受光装置301,302,303からなっており、
マイクロコンピュータ構成のロケーションコントローラ
10に接続されている。 この赤外線発受光装置301,302,303はそれぞ
れが一対の発光器と受光器とからなっている。 図示例の赤外線発受光装置301〜303において、2
組の発受光装置301.302は車輌100の両側で該
車輌の直進方向と直交する外方向を向き、かつ残り1組
の発受光装置303は前記直進方向に対して所定角度θ
0(本実施例では45°角)で車輌の斜め前方を向く配
置にされている。 そして、各組の発受光装置301〜303におけるそれ
ぞれの受光器には赤外線スイッチSWI、 SW2.
SW3が設けられている。 これらのスイッチSWI〜SW3は、車輛100が第1
乃至第2ゲートボール201.202間を通過するとき
、発受光装置301〜303の各発光器から発射された
赤外線の光束がそれぞれに対応する第1〜第3反射鏡2
01A〜202Bによって反射され各受光器で受光され
たときにONする常開型スイッチからなっている。 上記構成からなっているので、車輛100がステーショ
ン2を通過する際には、第3赤外線発受光装置303の
発光器から発射された赤外線は第3反射鏡202Bにの
み入射され、該入射方向と同一方向に赤外線が反射され
て第3赤外線発受光装置303の受光器に受光され、赤
外線スイッチSW3が投入される。 同様に、第1赤外線発受光装置301の発光器から発射
された赤外線は第1反射鏡201Aに入射され、その反
射光は第1赤外線発受光装置301の受光器に受光され
赤外線スイッチSWIが投入される。 また、第2赤外線発受光装置302の発光器から発射さ
れた赤外線は第2反射鏡202Aに入射され、その反射
光は第1赤外線発受光装置302の受光器に受光され赤
外線スイッチSW2が投入される。 また、各反射鏡で、対応する赤外線発受光装置からの赤
外線の入射のみを反射させるため、第2反射1! 20
2Aと第3反射鏡202Bとはそれぞれ高さを変えて設
置してもよいが、本実施例では反射鏡は入射方向と同一
方向に赤外線を反射し、更に車輌はY軸にほぼ平行して
進入する為反射鏡は同一高さで角度を変えて連設して設
置しである。 また単一の円柱状の反射鏡を用いてもよい。 このようにして検出された検知信号は第4図で示すマイ
クロコンピュータ構成のロケーションコントローラ10
に出力される。 ロケーションコントローラ10では、その演算処理部の
絶対位置演算手段13において下記の原理に基づき絶対
位置座標が算出される(第3図参照)。 この場合、車輌100は第1及び第2ゲートボール20
1 、202間を直進通過することを前提とすると、下
記の如く算出することができる。 ゲートボール201.202間の距離 :Lゲート
ボール反射点PI、 P2間の距離 :L1ゲートボー
ル反射点P2. P3間の距離 :L2第2と第3赤外
線発受光装置のなす角:θ0車輛進入角度
:θとすると、L及びθOは予め設定されて
おり初期値として与えられる。 またLL、 L2は次式により定まる。 11=kXn2z L2− k X nl 2 、、、、、、
、、、 (1)ここで に:車速センサのパルス係数であり単位はR/ulse n23:SW2及びSW3の反射信号間の車速センサパ
ルス積算値 nt2:SWI及びSW2の反射信号間の車速センサパ
ルス積算値 である。 式(1)及び初期値より車輌進入角度θは次式であられ
される。 θ=a sin () 、、、、、、、 (2
)ここでaは次のように定める。 SWIがSW2より先に作動した時 :a=−1SW2
がswtより先に作動した時 :a=1また第3図中の
L3およびL4は以下のように定まる。 π L3=LIX jan (−−θ0) L4=LXcosθ−L3 =LXcosθ−Llx tan (□−θ0)以上の
結果より22点(P2x 、P2y)及び23点(P3
x、P3y )の座標は以下の如く算出される。 P2x = +L3 cosθcos (a
5in−1() ) tan (□−θ0) P2y =L3x sin (−θ)π =−11x tan (□ −θ0) ×sin
(a 5in−1() )P3x = −−
L4 ・cosθ= (Lxcos 2
θ−11X CO3θ×π x tan (□ −θ0) P3y =t、4x sinθ =LXcosθx sinθ−LIX sinθ×
jan (□ −θO) x tan (□−θ0)) そして、SW2が先にONした場合は、第3図における
ケース(a)と判定されP3が絶対位置算出点となり、
SWlが先にONした場合は、ケース(b)と判定され
22点が絶対位置算出点となる。 またゲートボールに対し車輌が垂直に進入(即ち走行予
定コースと平行に進行)した場合はP2゜23点は同一
点になる。 以上の計算はロケーションコントローラー0の絶対位置
演算手段13によって車輌が最終反射地点P2又はP3
点通過後に瞬時に計算されて、絶対位置座標が算出され
る。 本実施例ではθo=45度であるので、例えば進入ケー
ス(A)の場合の車輌の絶対位置座標はL2 FT=7 y = −(−LL) により求められる。 以上において、本実施例の場合、車輛100には、前記
ロケーションコントローラー0の他、マイクロコンヒュ
ータ構成の、コースコントローラ20と、スーパーバイ
ザー30と、コミュニケーション40と、ステアリング
コントローラ50と、スピードコントローラ60とを装
備している(第1図参照)。 コースコントローラ20には、適宜手段により生成され
た走行予定コースCのデータが入力されており、これに
ターミナル5を介して車輛100の初期位置とステーシ
ョン2の位置座標が入力される。 ここで、車輌100が無人走行を開始すると、該車輛1
00を走行予定コースCに誘導すべくステアリング角と
走行速度が制御される。 すなわち、車輛100が走り出すと、その時点における
該車輌100の速度が車速センサS1により検出され、
また前後進検出センサS3と方位センサS2によって、
車輌100の絶対的な方位角が検出される。 本実施例の場合、車速センサS1はトランスミッション
系の回転数を検出するピックアップセンサからなってお
り、また前後進検出センサS3はトランスミッションの
シフトレバ−の位置を検出するセンサからなっている。 また方位センサS2は、電源装置とマスターコンパスか
らなるジャイロコンパスからなっている。 これらセンサによって検出された信号はロケーションコ
ントローラ10に出力される。 ロケーションコントローラ10の演算処理部の相対位置
演算手段11では、初期(起算)位置座標からの移動量
(距離と方向)を算出し、これを基に車輌100の最新
の相対位置座標を高速演算する。 この演算された相対位置座標は、更新手段14で順次新
たな起算位置座標として更新される。 このようにして得られた車輌100の位置座標は第1図
示のコースコントローラ20に出力され、そこで走行予
定コースCとのズレ量が演算され、該ズレ量に基づき走
行予定コースに追従するのに必要な車速や操舵角が求め
られる。 この演算結果はステアリングコントローラ50とスピー
ドコントローラ60に出力され、それぞれで制御信号に
置き換えられて、操舵角制御機構や車速制御機構の各ア
クチェエータ71〜74に出力され走行制御が行われる
。 即ち、ステアリングコントローラ50は、コースコント
ローラ20からコミュニケーション40を介して入力さ
れた操舵角設定コマンドと操舵角センサS4からフィー
ドバックされた操舵角データとを基に、現在の車輌10
0がコース走行に最適な目標操向になっているか否かを
判断し、目標操向になるまで操舵機構のアクチュエータ
71を制御して目標操舵角にする。 スピードコントローラ60は、コースコントローラ20
からコミュニケーション40を介して入力された車速設
定コマンドとエンジンスピードセンサS5からフィード
バックされた車速データとを基に、現在の車輛100が
コース走行に最適な目標速度になっているか否かを判断
し、目標速度になるまでエンジン、ブレーキ、トランス
ミッションの各アクチュエータ72.73.74を制御
して目標速度にする。 このようなステアリング制御と車速制御とにより、車輌
100は最適速度で目標の走行予定コースCに誘導され
て無人走行する。 かかる制御は車輌100が無人走行している限り常に繰
り返される。 以上の如き車輌100の無人走行システムにおいて、絶
対値W検出システムの作用を第5図のフローチャートを
参照しつつ説明すると、ステップ1でゲートボールの位
置座標や、赤外線発受信装置202と203のなす角θ
osその他の初期値がターミナル5から入力され走行が
始まる。 ステップ2で、絶対位置検出エリア判定手段12により
車輛100の現在位置が絶対位置検出用エリアA内か否
かを判定し、該絶対位置検出用エリアA外と判定される
と、赤外線発受信装置は稼動せず(稼動の場合は停止し
)ステップ2に戻る。 また上記エリアAが検出されない(位置補正が行われな
い)場合は異常ステータス判定手段15で異常と判定さ
れステップ3で異常ステータスが出力される。 ステップ2で上記エリアA内と判定されると、ステップ
4で赤外線発受光装置301〜303に対してセンス開
始コマンドが出力される。 これにより該赤外線発受光装置301〜303がスター
トして各発光器からそれぞれの方向に赤外線が発射され
る。 これと同時にロケーションコントローラ10に内蔵され
たインターバルタイマTを作動させる。 この状態で車輌100がゲートボール201.202を
通過するとき、ゲートボールへの進入方向に応じて、該
ゲートボールにおける反射11201A〜202Bに順
次に前記赤外線の光束が当たって反射する(ステップ5
)。 尚、ステップ5で上記検出中はステップ2に戻り、検出
後はステップ7に進み、異常ステータス判定手段15で
検出値が異常乃至絶対位置座標が算出されない等のエラ
ーと判定された場合はステップ6で異常ステータスが出
力される。 そして検出にあたって、反射光束を対応する発受光装置
の受光器が受光することによって、該受光器が備えた赤
外線スイッチSWI〜SW3が順次ONとなる。 この状態から車輌100が更に進行することによって、
前記赤外線の光束は反射鏡を通り過ぎるので、前記赤外
線スイッチSW1〜SW2は順次OFFの状態に戻る。 このような赤外線スイッチSW1〜SW3の0N−OF
F状態を順次入力することにより、前記赤外線発受光装
置301〜303の各0N−OFF間に発生する車速セ
ンサS1の出力パルスのカウントによりPi Pz間の
距離L1及びP2 P3間の距1i11L2が求められ
る。 また車輌進入角度θは前記式(2)に示すとおり初期値
と乙で与えられた距離りと式(1)で求められた距離L
2により算出される(方位センサS2による方位データ
は関与しない)。 ここでL1計測の場合を第6図に基づき説明すると、赤
外線発受光装置303の発光装置から発射された赤外線
ビームが(a)の位置で反射鏡202Bに反射されると
SW3がONとなり、(b)の位置まで移動する間継続
的にONのパルス信号を出力する。 また赤外線発受光装置302においても同様に(C)の
位置で反射鏡202Aに赤外線が反射されるとSW2が
ONとなり(dlの位置まで移動する間継続的にONの
パルス信号を出力する。 そして上記ON状態の2分点を基に距離を算出すると、
SW3がONしている間の距離をβ°。 SW2がONしている間の距離をm’、SW3がONと
なったときからSW2のON7’1(OFFに切換わる
までの距離をn゛ とじて、 L 1 =n’ −C1l’ +m’ ) /2で
算出することができる。 この際、前述の如く、ステップ7でSWIとSW2のど
ちらが先にONしたかを判定し、SW2が先の場合(便
宜上SWIとSW2が同時の場合も含む)はステップ8
で進入コース(a)と判定(式(2)中、a=1とする
)し、ステップ9でP3の絶対位置座標が算出される。 またSWIが先の場合はステップ10で進入コース(b
)と判定(式(2)中、a=−1とする)し、ステップ
11でP2の絶対位置座標が算出される。 斯<シて、ロケーションコントローラ10の演算処理部
において、絶対位置演算手段12で上記計算式が高速演
算される。 このようにして算出される絶対位置座標は、ステップ1
2で正常(適正許容範囲内)か異常か否かを判定する異
常ステータス判定手段15でエラーチェックが行われる
。 この異常ステータス判定手段15では、例えば■、L2
>Lの場合、■絶対位置と相対位置との差がL/2以上
の場合、■補正が最初のボール検出よりL以内で終了し
ない場合等にそれぞれに対応したコードが出力されると
共に、絶対位置による位置補正(更新)を行わず、前述
の相対位置座標をそのまま起算位置として更新していく
。 ステップ12でエラー無しと判定されるとステップ14
で車輌位置データが絶対位置座標により補正され、起算
位置座標として更新手段14により更新される。 このようにして、ロケーションコントローラ10では、
より誤差の少ない位置座標を得て、それを基に再度相対
位置座標を演算していき、また上記補正された位置座標
は前述の如くコースコントローラ20に出力され、走行
予定コースCと車輛100の現在位置とのズレ量が算出
され、ステアリングコントローラ50やスピードコント
ローラ60により各種走行駆動系アクチュエータ71〜
74が制御され、走行予定コースKに追従した自己誘導
による無人走行が遂行される。 なお、本実施例では、絶対位置検出エリアAは、予め該
エリアの領域をロケーションコントローラ10内に記憶
させておき、該領域内に演算された相対位置座標が含ま
れるか否かで領域内か否かを判定したが、ステーション
の進行方向手前で車輌に向かって赤外線(または超音波
その他の信号)を発射し、車輌側で該光線乃至信号を受
信すると発受信装置が稼働する構成等を用いてもよい。 また本実施例において、媒体となる信号に指向性のよい
赤外線を用いたが、この発明では指向性を有し反射体に
より反射される信号であればよ(、超音波その他の信号
を用いてもよい。 また走行予定コースに設けるステーションの数は特に限
定されるものでない。 また、ステーションはゲートボールに限定されるもので
はなく、要するに反射鏡を予め設定された位置に設置す
ることができるものであれば如何なる構造物であっても
よい。 更に、本実施例では連続的に検出される相対位置座標の
補正として絶対位置座標を用いて演算精度を高めたが、
多数のステーションを設け、絶対位置座標のみで位置座
標を検出するものであってもよい。 また、無人走行体は車輌に限らず、走行手段を有するも
のであればその種類を問わないこと勿論である。 【発明の効果] 以上、この発明によれば、走行予定コースの要所に設け
られたステーションとして走行予定コースを挟んだ2つ
の対向する固定基準点に反射体を設置すればよいので、
ステーション検出に要する距離(時間)を短縮すること
ができると共に、検出時に走行体の速度を一定に維持す
る必要もないので絶対位置の検出が容易となり、測定誤
差も少なくなる。 また直進走行を要求される絶対位置検出走行において直
進距離も少なくてすむので、走行予定コースからズして
いてもズレ量が大きく増幅されることがない。 特に絶対位置検出領域を狭く設定することができるので
発受信装置の誤動作を可及的に少なくすることができ信
頼性の高い位置データを得ることができ、正確な自己誘
導と安全走行に大きく寄与して有益である。
ムの好適実施例を図面に基づいて説明する。 この無人走行体の絶対位置検出システム1は、第1図に
示す如く、無人走行体として例示したオフハイウェイト
ラック(以下、「車輌」とする)100の走行予定コー
スCの要所に設けられて該車輌100が通過するステー
ション2と、車輌1oOに搭載されたステーションセン
サ3と、該ステーションセンサ3を制御すると共にステ
ーシロンセンサ3からの検知信号を基に車輌100の位
置座標を検出する位置演算装置としてのロケーションコ
ントローラ10とからなっている。 ステーション2は、本実施例の場合、第2図に示す如く
、走行予定コースCの近傍の固定基準点に立設された一
対のゲートボール201.202からなっている。 ここで、第3図の原理図に示す如く、該一対のゲートボ
ールを説明上から第1ゲートボール201と第2ゲート
ボール202とに分け、がっX−Y座標上における車輌
100の走行予定コースCをY軸(X=O)とする。 また、第1ゲートボール201と第2ゲートボール20
2は共にX軸と平行にあるものとし、本実施例では、X
軸上で前記走行予定コースの両側対称位置に配置されて
いる。 これらのゲートボールにおいて、第1ゲートボール20
1には1個の第1反射鏡201Aが装着され、第2ゲー
トボール202には第2と第3の2個の反射鏡202A
と202Bが同軸芯上に装着されている。 図示例の場合において、第1反射鏡201Aと第2反射
鏡202Aはそれらの鏡面を向かい合わせた配置(即ち
走行予定コースと平行)に設定され、第3反射鏡202
Bは、第2ボール202上で走行予定コースに向かって
第2反射鏡202 Aと所定角度θ0 (後述の赤外線
発受光装置SW3の傾斜角度θ0と同一)に傾く配置に
設定しである。 一方、ステーションセンサ3は、車載された3台の赤外
線発受光装置301,302,303からなっており、
マイクロコンピュータ構成のロケーションコントローラ
10に接続されている。 この赤外線発受光装置301,302,303はそれぞ
れが一対の発光器と受光器とからなっている。 図示例の赤外線発受光装置301〜303において、2
組の発受光装置301.302は車輌100の両側で該
車輌の直進方向と直交する外方向を向き、かつ残り1組
の発受光装置303は前記直進方向に対して所定角度θ
0(本実施例では45°角)で車輌の斜め前方を向く配
置にされている。 そして、各組の発受光装置301〜303におけるそれ
ぞれの受光器には赤外線スイッチSWI、 SW2.
SW3が設けられている。 これらのスイッチSWI〜SW3は、車輛100が第1
乃至第2ゲートボール201.202間を通過するとき
、発受光装置301〜303の各発光器から発射された
赤外線の光束がそれぞれに対応する第1〜第3反射鏡2
01A〜202Bによって反射され各受光器で受光され
たときにONする常開型スイッチからなっている。 上記構成からなっているので、車輛100がステーショ
ン2を通過する際には、第3赤外線発受光装置303の
発光器から発射された赤外線は第3反射鏡202Bにの
み入射され、該入射方向と同一方向に赤外線が反射され
て第3赤外線発受光装置303の受光器に受光され、赤
外線スイッチSW3が投入される。 同様に、第1赤外線発受光装置301の発光器から発射
された赤外線は第1反射鏡201Aに入射され、その反
射光は第1赤外線発受光装置301の受光器に受光され
赤外線スイッチSWIが投入される。 また、第2赤外線発受光装置302の発光器から発射さ
れた赤外線は第2反射鏡202Aに入射され、その反射
光は第1赤外線発受光装置302の受光器に受光され赤
外線スイッチSW2が投入される。 また、各反射鏡で、対応する赤外線発受光装置からの赤
外線の入射のみを反射させるため、第2反射1! 20
2Aと第3反射鏡202Bとはそれぞれ高さを変えて設
置してもよいが、本実施例では反射鏡は入射方向と同一
方向に赤外線を反射し、更に車輌はY軸にほぼ平行して
進入する為反射鏡は同一高さで角度を変えて連設して設
置しである。 また単一の円柱状の反射鏡を用いてもよい。 このようにして検出された検知信号は第4図で示すマイ
クロコンピュータ構成のロケーションコントローラ10
に出力される。 ロケーションコントローラ10では、その演算処理部の
絶対位置演算手段13において下記の原理に基づき絶対
位置座標が算出される(第3図参照)。 この場合、車輌100は第1及び第2ゲートボール20
1 、202間を直進通過することを前提とすると、下
記の如く算出することができる。 ゲートボール201.202間の距離 :Lゲート
ボール反射点PI、 P2間の距離 :L1ゲートボー
ル反射点P2. P3間の距離 :L2第2と第3赤外
線発受光装置のなす角:θ0車輛進入角度
:θとすると、L及びθOは予め設定されて
おり初期値として与えられる。 またLL、 L2は次式により定まる。 11=kXn2z L2− k X nl 2 、、、、、、
、、、 (1)ここで に:車速センサのパルス係数であり単位はR/ulse n23:SW2及びSW3の反射信号間の車速センサパ
ルス積算値 nt2:SWI及びSW2の反射信号間の車速センサパ
ルス積算値 である。 式(1)及び初期値より車輌進入角度θは次式であられ
される。 θ=a sin () 、、、、、、、 (2
)ここでaは次のように定める。 SWIがSW2より先に作動した時 :a=−1SW2
がswtより先に作動した時 :a=1また第3図中の
L3およびL4は以下のように定まる。 π L3=LIX jan (−−θ0) L4=LXcosθ−L3 =LXcosθ−Llx tan (□−θ0)以上の
結果より22点(P2x 、P2y)及び23点(P3
x、P3y )の座標は以下の如く算出される。 P2x = +L3 cosθcos (a
5in−1() ) tan (□−θ0) P2y =L3x sin (−θ)π =−11x tan (□ −θ0) ×sin
(a 5in−1() )P3x = −−
L4 ・cosθ= (Lxcos 2
θ−11X CO3θ×π x tan (□ −θ0) P3y =t、4x sinθ =LXcosθx sinθ−LIX sinθ×
jan (□ −θO) x tan (□−θ0)) そして、SW2が先にONした場合は、第3図における
ケース(a)と判定されP3が絶対位置算出点となり、
SWlが先にONした場合は、ケース(b)と判定され
22点が絶対位置算出点となる。 またゲートボールに対し車輌が垂直に進入(即ち走行予
定コースと平行に進行)した場合はP2゜23点は同一
点になる。 以上の計算はロケーションコントローラー0の絶対位置
演算手段13によって車輌が最終反射地点P2又はP3
点通過後に瞬時に計算されて、絶対位置座標が算出され
る。 本実施例ではθo=45度であるので、例えば進入ケー
ス(A)の場合の車輌の絶対位置座標はL2 FT=7 y = −(−LL) により求められる。 以上において、本実施例の場合、車輛100には、前記
ロケーションコントローラー0の他、マイクロコンヒュ
ータ構成の、コースコントローラ20と、スーパーバイ
ザー30と、コミュニケーション40と、ステアリング
コントローラ50と、スピードコントローラ60とを装
備している(第1図参照)。 コースコントローラ20には、適宜手段により生成され
た走行予定コースCのデータが入力されており、これに
ターミナル5を介して車輛100の初期位置とステーシ
ョン2の位置座標が入力される。 ここで、車輌100が無人走行を開始すると、該車輛1
00を走行予定コースCに誘導すべくステアリング角と
走行速度が制御される。 すなわち、車輛100が走り出すと、その時点における
該車輌100の速度が車速センサS1により検出され、
また前後進検出センサS3と方位センサS2によって、
車輌100の絶対的な方位角が検出される。 本実施例の場合、車速センサS1はトランスミッション
系の回転数を検出するピックアップセンサからなってお
り、また前後進検出センサS3はトランスミッションの
シフトレバ−の位置を検出するセンサからなっている。 また方位センサS2は、電源装置とマスターコンパスか
らなるジャイロコンパスからなっている。 これらセンサによって検出された信号はロケーションコ
ントローラ10に出力される。 ロケーションコントローラ10の演算処理部の相対位置
演算手段11では、初期(起算)位置座標からの移動量
(距離と方向)を算出し、これを基に車輌100の最新
の相対位置座標を高速演算する。 この演算された相対位置座標は、更新手段14で順次新
たな起算位置座標として更新される。 このようにして得られた車輌100の位置座標は第1図
示のコースコントローラ20に出力され、そこで走行予
定コースCとのズレ量が演算され、該ズレ量に基づき走
行予定コースに追従するのに必要な車速や操舵角が求め
られる。 この演算結果はステアリングコントローラ50とスピー
ドコントローラ60に出力され、それぞれで制御信号に
置き換えられて、操舵角制御機構や車速制御機構の各ア
クチェエータ71〜74に出力され走行制御が行われる
。 即ち、ステアリングコントローラ50は、コースコント
ローラ20からコミュニケーション40を介して入力さ
れた操舵角設定コマンドと操舵角センサS4からフィー
ドバックされた操舵角データとを基に、現在の車輌10
0がコース走行に最適な目標操向になっているか否かを
判断し、目標操向になるまで操舵機構のアクチュエータ
71を制御して目標操舵角にする。 スピードコントローラ60は、コースコントローラ20
からコミュニケーション40を介して入力された車速設
定コマンドとエンジンスピードセンサS5からフィード
バックされた車速データとを基に、現在の車輛100が
コース走行に最適な目標速度になっているか否かを判断
し、目標速度になるまでエンジン、ブレーキ、トランス
ミッションの各アクチュエータ72.73.74を制御
して目標速度にする。 このようなステアリング制御と車速制御とにより、車輌
100は最適速度で目標の走行予定コースCに誘導され
て無人走行する。 かかる制御は車輌100が無人走行している限り常に繰
り返される。 以上の如き車輌100の無人走行システムにおいて、絶
対値W検出システムの作用を第5図のフローチャートを
参照しつつ説明すると、ステップ1でゲートボールの位
置座標や、赤外線発受信装置202と203のなす角θ
osその他の初期値がターミナル5から入力され走行が
始まる。 ステップ2で、絶対位置検出エリア判定手段12により
車輛100の現在位置が絶対位置検出用エリアA内か否
かを判定し、該絶対位置検出用エリアA外と判定される
と、赤外線発受信装置は稼動せず(稼動の場合は停止し
)ステップ2に戻る。 また上記エリアAが検出されない(位置補正が行われな
い)場合は異常ステータス判定手段15で異常と判定さ
れステップ3で異常ステータスが出力される。 ステップ2で上記エリアA内と判定されると、ステップ
4で赤外線発受光装置301〜303に対してセンス開
始コマンドが出力される。 これにより該赤外線発受光装置301〜303がスター
トして各発光器からそれぞれの方向に赤外線が発射され
る。 これと同時にロケーションコントローラ10に内蔵され
たインターバルタイマTを作動させる。 この状態で車輌100がゲートボール201.202を
通過するとき、ゲートボールへの進入方向に応じて、該
ゲートボールにおける反射11201A〜202Bに順
次に前記赤外線の光束が当たって反射する(ステップ5
)。 尚、ステップ5で上記検出中はステップ2に戻り、検出
後はステップ7に進み、異常ステータス判定手段15で
検出値が異常乃至絶対位置座標が算出されない等のエラ
ーと判定された場合はステップ6で異常ステータスが出
力される。 そして検出にあたって、反射光束を対応する発受光装置
の受光器が受光することによって、該受光器が備えた赤
外線スイッチSWI〜SW3が順次ONとなる。 この状態から車輌100が更に進行することによって、
前記赤外線の光束は反射鏡を通り過ぎるので、前記赤外
線スイッチSW1〜SW2は順次OFFの状態に戻る。 このような赤外線スイッチSW1〜SW3の0N−OF
F状態を順次入力することにより、前記赤外線発受光装
置301〜303の各0N−OFF間に発生する車速セ
ンサS1の出力パルスのカウントによりPi Pz間の
距離L1及びP2 P3間の距1i11L2が求められ
る。 また車輌進入角度θは前記式(2)に示すとおり初期値
と乙で与えられた距離りと式(1)で求められた距離L
2により算出される(方位センサS2による方位データ
は関与しない)。 ここでL1計測の場合を第6図に基づき説明すると、赤
外線発受光装置303の発光装置から発射された赤外線
ビームが(a)の位置で反射鏡202Bに反射されると
SW3がONとなり、(b)の位置まで移動する間継続
的にONのパルス信号を出力する。 また赤外線発受光装置302においても同様に(C)の
位置で反射鏡202Aに赤外線が反射されるとSW2が
ONとなり(dlの位置まで移動する間継続的にONの
パルス信号を出力する。 そして上記ON状態の2分点を基に距離を算出すると、
SW3がONしている間の距離をβ°。 SW2がONしている間の距離をm’、SW3がONと
なったときからSW2のON7’1(OFFに切換わる
までの距離をn゛ とじて、 L 1 =n’ −C1l’ +m’ ) /2で
算出することができる。 この際、前述の如く、ステップ7でSWIとSW2のど
ちらが先にONしたかを判定し、SW2が先の場合(便
宜上SWIとSW2が同時の場合も含む)はステップ8
で進入コース(a)と判定(式(2)中、a=1とする
)し、ステップ9でP3の絶対位置座標が算出される。 またSWIが先の場合はステップ10で進入コース(b
)と判定(式(2)中、a=−1とする)し、ステップ
11でP2の絶対位置座標が算出される。 斯<シて、ロケーションコントローラ10の演算処理部
において、絶対位置演算手段12で上記計算式が高速演
算される。 このようにして算出される絶対位置座標は、ステップ1
2で正常(適正許容範囲内)か異常か否かを判定する異
常ステータス判定手段15でエラーチェックが行われる
。 この異常ステータス判定手段15では、例えば■、L2
>Lの場合、■絶対位置と相対位置との差がL/2以上
の場合、■補正が最初のボール検出よりL以内で終了し
ない場合等にそれぞれに対応したコードが出力されると
共に、絶対位置による位置補正(更新)を行わず、前述
の相対位置座標をそのまま起算位置として更新していく
。 ステップ12でエラー無しと判定されるとステップ14
で車輌位置データが絶対位置座標により補正され、起算
位置座標として更新手段14により更新される。 このようにして、ロケーションコントローラ10では、
より誤差の少ない位置座標を得て、それを基に再度相対
位置座標を演算していき、また上記補正された位置座標
は前述の如くコースコントローラ20に出力され、走行
予定コースCと車輛100の現在位置とのズレ量が算出
され、ステアリングコントローラ50やスピードコント
ローラ60により各種走行駆動系アクチュエータ71〜
74が制御され、走行予定コースKに追従した自己誘導
による無人走行が遂行される。 なお、本実施例では、絶対位置検出エリアAは、予め該
エリアの領域をロケーションコントローラ10内に記憶
させておき、該領域内に演算された相対位置座標が含ま
れるか否かで領域内か否かを判定したが、ステーション
の進行方向手前で車輌に向かって赤外線(または超音波
その他の信号)を発射し、車輌側で該光線乃至信号を受
信すると発受信装置が稼働する構成等を用いてもよい。 また本実施例において、媒体となる信号に指向性のよい
赤外線を用いたが、この発明では指向性を有し反射体に
より反射される信号であればよ(、超音波その他の信号
を用いてもよい。 また走行予定コースに設けるステーションの数は特に限
定されるものでない。 また、ステーションはゲートボールに限定されるもので
はなく、要するに反射鏡を予め設定された位置に設置す
ることができるものであれば如何なる構造物であっても
よい。 更に、本実施例では連続的に検出される相対位置座標の
補正として絶対位置座標を用いて演算精度を高めたが、
多数のステーションを設け、絶対位置座標のみで位置座
標を検出するものであってもよい。 また、無人走行体は車輌に限らず、走行手段を有するも
のであればその種類を問わないこと勿論である。 【発明の効果] 以上、この発明によれば、走行予定コースの要所に設け
られたステーションとして走行予定コースを挟んだ2つ
の対向する固定基準点に反射体を設置すればよいので、
ステーション検出に要する距離(時間)を短縮すること
ができると共に、検出時に走行体の速度を一定に維持す
る必要もないので絶対位置の検出が容易となり、測定誤
差も少なくなる。 また直進走行を要求される絶対位置検出走行において直
進距離も少なくてすむので、走行予定コースからズして
いてもズレ量が大きく増幅されることがない。 特に絶対位置検出領域を狭く設定することができるので
発受信装置の誤動作を可及的に少なくすることができ信
頼性の高い位置データを得ることができ、正確な自己誘
導と安全走行に大きく寄与して有益である。
図面はこの発明の好適一実施例を示すもので、第1図は
無人走行システムの概念的ブロック図、第2図は走行予
定コースを示す説明図、第3図(a)(b)はX−Y座
標を基にした絶対位置演算の原理を説明するもので、ス
テーションに対する進入方向が異なる場合をそれぞれ示
す図、第4図はコースコントローラを示すブロック図、
第5図は絶対位置検出システムの作用を示すフローチャ
ート、第6図はL1計測の例を示すタイムチャートであ
る。 1・・・絶対位置検出システム 2・・・ステーション 3・・・ステーションセンサ 10・・・ロケーションコントローラ 11・・・相対位置演算手段 12・・・絶対位置検出エリア判定手段13・・・絶対
位置演算手段 14・・・更新手段 15・・・異常ステータス判定手段 100 ・・車輌
無人走行システムの概念的ブロック図、第2図は走行予
定コースを示す説明図、第3図(a)(b)はX−Y座
標を基にした絶対位置演算の原理を説明するもので、ス
テーションに対する進入方向が異なる場合をそれぞれ示
す図、第4図はコースコントローラを示すブロック図、
第5図は絶対位置検出システムの作用を示すフローチャ
ート、第6図はL1計測の例を示すタイムチャートであ
る。 1・・・絶対位置検出システム 2・・・ステーション 3・・・ステーションセンサ 10・・・ロケーションコントローラ 11・・・相対位置演算手段 12・・・絶対位置検出エリア判定手段13・・・絶対
位置演算手段 14・・・更新手段 15・・・異常ステータス判定手段 100 ・・車輌
Claims (3)
- (1)、走行予定コースの所定位置に設けられた反射体
を有するステーションと、走行体に搭載されて該走行体
が前記ステーションを通過する際に各反射体に指向性を
有する信号を発受信する発受信装置と、 該発受信装置による受信時のデータとステーションの位
置データとから走行体の位置データを演算する位置演算
装置とからなる無人走行体の絶対位置検出システムにお
いて、 走行体にその進行方向に対して左右方向の一方に向けて
指向性を有する信号を発受信する第1発受信装置と、左
右方向の他方に向けて指向性を有する信号を発受信する
第2発受信装置と、斜め前方に向けて指向性を有する信
号を発受信する第3発受信装置を設け、 走行予定コースに設けられたステーションが、コースの
左右両側で対向する第1及び第2固定基準点からなって
、一方の固定基準点に第1発受信装置からの発射信号を
同一方向に反射させる第1反射体を設け、他方の固定基
準点に第2及び第3発受信装置からの発射信号をそれぞ
れ同一方向に反射させる第2及び第3反射体を設けたこ
とを特徴とする無人走行体の絶対位置検出システム。 - (2)、信号が赤外線であって、反射体が反射鏡からな
り、発受信装置が赤外線発受光装置からなることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の無人走行体の絶対位
置検出システム。 - (3)、ステーションの周囲近傍に絶対位置検出用エリ
アを設定し、該エリア内に走行体が進入した場合に指向
性を有する信号を発受信する発受信装置が稼働して位置
演算装置が位置データを演算することを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の無人走行体の絶対位置検出シス
テム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61296059A JPH0786766B2 (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | 無人走行体の絶対位置検出システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61296059A JPH0786766B2 (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | 無人走行体の絶対位置検出システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63148313A true JPS63148313A (ja) | 1988-06-21 |
| JPH0786766B2 JPH0786766B2 (ja) | 1995-09-20 |
Family
ID=17828569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61296059A Expired - Lifetime JPH0786766B2 (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | 無人走行体の絶対位置検出システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0786766B2 (ja) |
-
1986
- 1986-12-12 JP JP61296059A patent/JPH0786766B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0786766B2 (ja) | 1995-09-20 |
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