JP2503534Y2

JP2503534Y2 - 車***置・速度検出装置

Info

Publication number: JP2503534Y2
Application number: JP3529288U
Authority: JP
Inventors: 潤一下村; 昌克野村; 充孝堀
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1996-07-03
Anticipated expiration: 2003-03-18
Also published as: JPH01142014U

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することができ
る装置に関する。

B.考案の概要本考案では、無人車に取り付けた２台の光位置検出器
上に照射されるレーザの受光点の配置から、幾何学的に
条件に従って、予定軌道に対する無人車のズレを簡単か
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.従来の技術従来から無人搬送車の誘導方法には床面にケーブルを
埋設し、これに電流を流すことによって発生した電磁波
を車体に取付けた２つのピックアップコイルでコースか
らのズレを検知する電磁誘導方式、また走行経路面に反
射テープを貼り付け、この反射光を無人車搬送車が検知
することによって制御を行なう光学テープ誘導方式があ
る。しかし、これらの方式には次に述べる様な欠点があ
げられる。

（１）電磁誘導方式の場合、電線埋設に多大な工事費が
かかり、経路のイレアウト変更が困難である。

（２）光学反射テープは汚損の心配があり、それが無人
搬送車の誤動作の原因となる。したがって、常に汚損の
ないようメンテナンスを必要とする。

以上の点から、最近これらの誘導線や反射テープを使
用しない自立走行方式による無人搬送車が数多く提案さ
れている。その例としてジャイロを用いて現在の車体の
位置や方向を検出する方式や車輪に取付けられたエンコ
ーダから車体角を検出することによって予め記憶された
コースからのズレを制御する方式、また、空間フィルタ
を通して、路面のむら模様を見ることによって搬送車の
位置を検出する方式がある。しかし、路面の凸凹や外力
等による車輪の摩耗、ジャイロの誤差等により、長距離
走行方するためには適当な間隔で定点補正を行なう必要
がある。

定点補正のための位置情報には高精度が要求されるた
めに指向性の良いレーザを用いる所謂レーザ燈台方式が
いくつか提案されている。

D.考案が解決しようとする課題しかしながら、従来のレーザ燈台方式では次の条件を
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こと。

（４）安全のためにレーザ光線の到達する範囲を限定す
る。

本考案は上記条件を満足し得る車***置・速度検出装
置を提供すること目的とするものである。

E.課題を解決するための手段及び作用先ず、上記課題（１）を解決するため、予定軌道に対
し垂直な方向から、水平方向に対し下向きの俯角をもっ
てレーザ光を照射するレーザを固定して取り付けた。

次に、上記課題（２）を解決するため、無人車に２台
の一次元光位置検出素子を、進行方向に対し斜めの角度
で取り付けた。

更に、上記課題（３）を解決するため、レーザ燈台方
式で必要であったミラー等の回転機構を削除した。

また、上記課題（４）を解決して安全性を向上させる
ため、レーザ燈台方式で必要であった光を左右にスキャ
ンする機構を削除し、水平方向に対し下向きに俯角をも
ってレーザ光を照射するようにした。

このように、上記課題（１）（３）（４）に対応し
て、予定軌道Ａに対し垂直な方向から、水平方向に対し
下向きに俯角の角度をもってレーザ光を照射するレーザ
を固定して取り付けたので、従来のレーザ燈台方式で必
要であったミラー等の回転機構を省略化でき、光学系が
簡略化される。また、レーザ燈台方式は、レーザを左右
にスキャンする必要があり、その光の到達する範囲が広
く危険であるが、本願考案では、水平方向に対し下向き
に俯角θの角度でレーザ光が照射されるため、光の到達
範囲が限定され、安全である。

また、上記課題（２）に対応して、無人車に２台の一
次元光位置検出素子を、進行方向に対し斜めの角度で取
り付けたため、２つの光位置検出素子にレーザ光が照射
された受光点の配置を幾何学的条件により分析すること
により、無人車は自分自身で位置、速度の情報を検出す
ることができる。

尚、従来のレーザ燈台方式では、無人車はレーザ光に
誘導されて移動するだけであるので、自分の位置を知る
ことができず、自律走行することができない。

これに対し、本考案の車***置・速度検出装置を設け
た無人車は、自分自身で車体の位置、速度の情報を常に
取得しているため、それらの情報に基づき定点補正を行
うことにより、自律走行が可能となる。

また、定点補正には、位置情報を検出する機能とその
情報から車体を正しい位置に制御する機能があるが、こ
れらの車体制御を行うためには、車体の位置だけなく、
その傾きや速度を検出する必要がある。

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２図に示すように通路１の中央には予定軌道Ａが設
定されると共にこの予定軌道Ａに沿って無人車２が走行
できるようジャイロ等による速度・位置情報に基づいて
運転制御されている。つまり、この無人車２は自立走行
型である。しかし、自立走行型の場合は、ジャイロ等の
誤差により予定軌道Ａよりズレることがある。このため
第２図及び第３図に示すようにこの無人車２には光位置
検出器として一次元半導***置検出素子（以下PSDとい
う）3,4がある傾きρ及び間隔Ｌをもって取り付けられ
ている。傾きρは無人車の進行方向に対するものであ
り、間隔Ｌは水平方向の距離である。PSD3,4はいずれ
も、第４図及び第５図に示すように長方形状シリコンの
表面にＰ層、裏面にＮ層、そして中間層にＩ層を形成し
てなるものであり、その短辺には電極5,6が付属してい
る。従って、入射した光は、光電変換され、光電流とし
て各電極5,6から分離出力され、その値の比から入射し
た点（受光点）の１次元的位置が求められる。各PSD
は、第６図中縦長に取り付けられるので、上下方向の受
光点の位置が求められる。ここで便宜上、PSD3,4の中心
を原点として、上下方向をｙ軸とする。

一方、定点補正を行うため、通路１の定点にはレーザ
発振器８が取り付けられている。このレーザ発振器８か
らのレーザＢは第２図に示す平面図においては予定軌道
Ａと垂直であり、第７図に示すように水平方向Ｃに対し
ては俯角θをなすようになっている。

ここで、前述した無人車２が予定軌道Ａよりズレた場
合には、PSD3,4に照射されたレーザＢの受光点の位置が
正常と異なる位置となる。そこで、この位置を幾何学的
に分析すれば、その予定軌道Ａからの水平距離、車体の
傾き及び速度が求められることになる。

まず、水平距離Ｚに関しては、第８図に示す関係があ
る。ここで、水平距離Ｚは、予定軌道Ａから垂直方向に
どれだけ離れているかを示すもので、水平方向Ｃと平行
な関係にある。この水平距離Ｚを第８図の関係から求め
ると次の様になる。

Ｚ＝ｙ・tan（π/2−θ） …（１）更に、時刻t₁においてPSD3が受光した点の位置をy₁，
時刻t₂においてPSD4が受光した点の位置をy₂とすれば、
時刻t₁，t₂間における水平距離の変化量ΔＺは次の様に
なる。

ΔＺ＝（y₂−y₁）tan（π/2−θ）＝Δy tan（π/2−θ） …（２）次に、無人車２の進行方向Ｄの予定軌道Ａに対する傾
きφに関しては第１図（ａ）（ｂ）の関係がある。但
し、レーザＢがPSD3,4を通過するt₂〜t₁時間の間は傾き
φと車速Ｖは一定で変化しないものと仮定する。第１図
（ａ）の位置関係を整理して示す同図（ｂ）の３角形に
正弦定理を適用すると下式が成り立つ。尚、 Δｔ＝t₂−t₁である。

これは次の２式に書き直すことができる。

Ｌ・sinρ＝ΔＺ・sin（π/2＋φ） …（４）Ｖ・Δｔ・sinρ＝ΔＺ・sin（π/2−ρ−φ）…（５）ここで式（４）から傾きφを求めると次のようにな
り、更に式（２）を代入すると更に次の様に変形され
る。

一方式（５）を変形すると速度Ｖが次のように求めら
れる。

このように本実施例によれば、予定軌道Ａからの水平
方向の距離Z,車体の傾きφ及び車体の速度Ｖを簡単な幾
何学的条件に基づいて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復帰
させることができる。また、PSD3,4は一定角度で固定さ
せたままであり、従来のようにミラーを回転させる必要
もなく、光学系が簡単になった。更に検出器は車体に取
り付けられるだけで車外には取り付けられないので、車
外からの誘導に依ことなく自走的に進行方向を修正でき
る。一方、レーザの照射角が俯角であるので、レーザの
届く範囲が限定され安全性が高い。尚、レーザ光が水平
方向に照射される場合には（θ＝０）、式（１）の右辺
が無限大となり、無人車の予定軌道に対する水平距離ｚ
が求められないが、レーザ光が水平方向に対し下向きの
俯角をもって照射される場合には（θ≠０）、式（１）
により、無人車の予定軌道に対する水平距離ｚが求めら
れる。

また、光位置検出素子3,4が車体の進行方向に対して
平行に取り付けられる場合には（ρ＝０）、本願の第１
図（ｂ）の３角形が成立しないので、式（２）（３）を
導くことができないが、進行方向に対して傾いて取り付
けられている場合であれば（ρ≠０）、本願の第１図
（ｂ）の３角形が成立するので、式（２）（３）を導く
ことができる。光位置検出素子3,4は、進行方向に対し
て傾いて取り付けられているだけで、床面に対しては垂
直に取り付けられる。

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無人
車に取り付けた光位置検出器上に照射されたレーザの受
光点の位置から、幾何学的条件に従って、予定軌道に対
する無人車のズレ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。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）はいずれも本考案の一実施例におけ
る幾何学的条件を示す説明図、第２図は予定軌道とレー
ザの関係を示す平面図、第３図は無人車の斜視図、第４
図，第５図，第６図はそれぞれPSDの断面図，斜視図，
配置図、第７図，第８図は本考案の一実施例における幾
何学的条件を示す説明図である。図面中、２は無人車、3,4はPSD,5,6は電極、ρはPSDの取付角、
φは予定軌道に対する無人車の傾き、θはレーザの俯角
である。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】受光した点の１次元的位置を検出すること
のできる光位置検出器（3,4）２台を無人車（２）の車
体に進行方向に対し斜めの角度（ρ）で取り付ける一
方、該無人車（２）の予定軌道（Ａ）に対し垂直な方向
から水平方向に対し下向きの俯角（θ）をもってレーザ
光を照射するレーザを固定して取り付け、前記各光位置
検出器（3,4）上の受光点の配置を幾何学的条件に基づ
いて分析し、前記無人車（２）の前記予定軌道（Ａ）に
対する水平距離（ｚ），車体の傾き（φ）及び車体の速
度（Ｖ）を演算して求めることを特徴とする車***置・
速度検出装置。