JP2842675B2

JP2842675B2 - 移動体の測距装置

Info

Publication number: JP2842675B2
Application number: JP2206465A
Authority: JP
Inventors: 公男菊池; 裕也田中; 一吉中西; 隆義東藤
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 1990-08-02
Filing date: 1990-08-02
Publication date: 1999-01-06
Anticipated expiration: 2014-01-06
Also published as: JPH0493683A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば建築現場において資材を搬送する運
搬車等の作業車を自動走行させる際に必要となる作業車
の位置検出を、作業車から２つの基準位置までの距離に
基づいて行なう場合等に用いられる装置で、詳しくは、
基準位置等の対象位置に設けた指標具からの空間伝播波
（電磁波や音波）を受信してその指標具までの距離を測
定する距離計を作業車等の移動体に設け、前記指標具か
らの空間伝播波を受信するように指標具に向く向きに前
記距離計の受信部を向き修正する追尾手段を設けてある
移動体の測路装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の移動体の測距装置では、移動体の移動に伴な
って指標具と距離計との位置関係が変化する。このよう
な位置関係の変化によって、距離計における受信部の向
きが指標具に向く向きから外れると、所期の測距を行え
なくなるので、移動体の移動にかかわらず、受信部の向
きが指標具に向く向きとなるように受信部の向きを修正
する追尾が必要である。

そのような追尾を行なう追尾手段として従来では、テ
レビカメラを、受信部と一体に向き変更する状態で、か
つ、受信部と同じ方向を向く状態に設け、テレビカメラ
による撮影画面内での指標具の映像位置から受信部の向
きと指標具との関係を判断し、映像画面の中央等の所定
の位置に指標具の映像がくるように受信部を向き変更し
て指標具に向く向きに修正する手段が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記従来の技術によるときは、映像を処理す
るのに時間がかかり、移動体の移動速度が限定される欠
点があった。

本発明の目的は、正確に、かつ、高速に追尾する点に
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による移動体の測距装置の特徴構成は、前記追
尾手段を構成するに、前記受信部を向き変更する駆動装
置と、追尾指令信号を間欠的に出力する指令手段と、移
動体の移動方向に対する受信部の向きの傾き角を検出す
る傾き角検出手段と、移動体の移動速度を検出する速度
検出手段と、前記指令手段から追尾指令信号が出力され
る毎、前記速度検出手段の検出結果に基づいて、現時点
での移動体の位置及び移動方向に対する設定時間後の位
置及び移動方向の偏差を算出する予測手段とを設け、現
時点での傾き角検出手段の検出結果及び距離計の測定結
果並びに予測手段の算出結果に基づいて、設定時間後に
受信部を指標具に向かせるための傾き角を算出する傾き
角算出手段を設け、設定時間後に傾き角が傾き角算出手
段の算出結果となるように駆動装置を作動させる向き制
御手段を設けてある点にある。

〔作用〕

移動体の移動速度と、移動体の移動方向に対する受信
部の向きの傾き角と、距離計による測定距離とに基づい
て、設定時間後に受信部を、指標具に向かせるための傾
き角を予測し、設定時間後にその予測した傾き角となる
ように受信部を向き変更して受信部を指標具に向かせる
のである。

そして、車輪のスリップ等に起因して、設定時間後の
移動体の実際の位置及び移動方向と、予測手段で算出さ
れた位置及び移動方向とに差が不可避的に生じるもの
の、設定時間をその差に基づいて適宜選定することによ
り、設定時間後に受信部を指標具に向かせるための傾き
角を極めて精度良く予測できるから、受信部を指標具に
確実に向かわせることができる。

〔発明の効果〕

その結果、本発明によれば、移動体の移動にかかわら
ず受信部を指標具に常に向かわせる追尾に時間がかかる
画像処理が不要で、移動体の移動速度を限定することが
ないようにその追尾を正確、かつ、高速に行えて、所期
の移動体から対象位置までの距離の測定を行なうことが
できるようになった。

〔実施例〕

本発明の実施例を次に示す。

移動体の一体である自走式の運搬車（１）は、第１
図、第３図に示すように、走行面に設定したXY座標上で
の運搬車（１）の位置（Ｐ）を検出する位置検出手段
（２）と、運搬車（１）の移動方向を検出する方向検出
手段（３）と、前記位置検出手段（２）及び方向検出手
段（３）の検出結果に基づいて目標位置（P₀）に到着す
るように走行手段（４）を作動させる自動走行制御手段
（５）とを備えている。

前記位置検出手段（２）は、第３図に示すように、XY
座標の原点を位置検出基準の第１の対象位置（P₁）と
し、かつ、原点からＸ軸方向に設定距離（l₀）を隔てた
位置を位置検出基準の第２の対象位置（P₂）とするもの
であって、運搬車（１）の位置（Ｐ）から前記第１の対
象位置（P₁）までの距離（l₁）を測定する第１の測距装
置（A₁）と、運搬車（１）の位置（Ｐ）から前記第２の
対象位置（P₂）までの距離を測定する第２の測距装置
（A₂）と、それら測距装置（A₁），（A₂）夫々による測
定距離（l₁），（l₂）及び前記設定距離（l₀）から運搬
車（１）の位置（Ｐ）の座標値（X,Y）を算出する算出
手段（Ｂ）とから成る。

前記第１及び第２の測距装置（A₁），（A₂）は、第４
図に示すように、夫々、対象位置（P₁），（P₂）に設け
た指標具（６）からの空間伝播波を受信してそれら指標
具（６）までの距離（ｌ）を測定対象の前記距離
（l₁），（l₂）として測定する距離計（７）と、前記対
象とする指標具（６）からの空間伝播波を受信するよう
に指標具（６）に向く向きに前記距離計（７）の全体を
向き修正する追尾手段（８）とから成る。

前記指標具（６）は、入射した光線をそれの入射方向
と平行な方向に反射するコーナキューブ利用の反射鏡で
ある。

前記距離計（７）は、赤外線の投光部と受信部とを備
え、投射したのち反射鏡（６）で反射して受光するまで
の時間から反射鏡（６）までの距離を測定する光波距離
計である。これら距離計（７）の取付手段は、第２図に
示すように、運搬車（１）に２つのターンテーブル
（９）を同一の鉛直軸芯（ｙ）周りに各別に回転自在に
支持させ、これらターンテーブル（９）の夫々に、支持
枠（10）を水平軸芯（ｘ）周りに揺動自在に支持させ、
それら支持枠（10）の夫々に対応する距離計（７）を装
着する手段である。つまり、距離計（７）は、ターンテ
ーブル（９）の回転と支持枠（10）の揺動向きを変更す
るようになっている。

前記追尾手段（８）は、運搬車（１）の移動に伴なう
距離計（７）を反射鏡（６）との水平方向での相対変位
にかかわらず、距離計（７）を反射鏡（６）に向かせて
測距を行なえるようにするための手段である。そして、
第４図に示すように、ターンテーブル（９）を回転させ
て距離計（７）を向き変更するステッピングモータ（8
A）（駆動装置の一例）と、追尾指令信号を間欠的に出
力するタイマ（8B）と、運搬車（１）の移動方向に対す
る距離計（７）の向きの傾き角（α）を検出する傾き角
検出手段（8C）と、速度検出手段（8D）と、予測手段
（8E）と、傾き角算出手段（8F）と、向き制御手段（8
G）とから成る。

前記速度検出手段（8D）は、運搬車（１）の移動速度
を検出する手段であって、運搬車（１）の左右の車輪
（1a），（1b）の回転数を検出する回転センサ（8a），
（8b）と、これら回転センサ（8a），（8b）の検出回転
数から速さを算出するとともに、検出回転数の差から移
動方向を算出する速度演算手段（8C）とから構成されて
いる。

前記予測手段（8E）は、前記タイマ（8B）から追尾指
令信号が出力される毎、前記速度検出手段（8D）の検出
結果に基づいて、現時点における運搬車（１）の位置及
び移動方向に対する設定時間後における運搬車（１）の
位置及び移動方向の偏差を算出する手段である。換言す
れば、現時点における運搬車（１）の位置及び移動方向
を夫々、原点及びＹ軸方向とXY座標上での設定時間後に
おける運搬車（１）の位置及び移動方向を算出する手段
である。

前記傾き角算出（8F）は、現時点における前記傾き角
検出手段（8C）の検出結果及び距離計（７）の測定結果
並びに予測手段（8E）の算出結果に基づいて、設定時間
後に距離計（７）を反射鏡（６）に向かせるための傾き
角（αｔ）を算出する手段である。

第５図に示すように、運搬車（１）が直進移動する簡
単なモデルを用いて詳述すると、現時点では、運搬車
（１）から反射鏡（６）までの距離（ｌ）及び傾き角
（α）とが夫々、距離計（７）及び傾き角検出手段（8
C）により実測され正確である。他方、移動量（Ｄ）
は、予測手段（8E）による算出値で予想値である。

今、設定時間後の運搬車（１）から反射鏡（６）まで
の距離をltと、設定時間に距離計（７）を反射鏡（６）
に向かせるための傾き角をαｔとすると、 γ＝sin^-1｛（D/lt）・sinα｝ αｔ＝α＋γ であり、結果としてである。

従って、上記の計算を行うことにより、設定時間に距
離計（７）を反射鏡（６）に向かわせる傾き角（αｔ）
を求めることができるのである。そして、車輪（1a），
（1b）のスリップ等に起因して、設定時間後の運搬車
（１）の実際の位置及び移動方向と予測手段（8E）で算
出された位置及び移動方向とに差（誤差）が発生するこ
とは不可避であるが、この誤差は運搬車（１）の移動量
が多くなればなるほど大きくなるから、移動速度や単位
移動当りの誤差の大きさ等に基づいて設定時間、つま
り、追尾指令信号の出力間隔を適宜選定することによ
り、Ｄとltとγとを実際の値に極めて近いものに、つま
り、算出された位置及び移動方向を実際の位置及び移動
方向として取扱うことができるようにして、αｔの信頼
性を確保することができる。

前記算出手段（Ｂ）は、第１図に示すように、 cosλ＝（l₀ ²＋l₁ ²−l₂ ²）/2・l₀・l₁ Ｘ＝l₁・cosλ Ｙ＝l₁・sinλ の３つの式を用いて、運搬車（１）の位置（Ｐ）の座標
値（X,Y）を算出する手段である。

前記方向検出手段（３）は、第１図に示すように、前
記第１、第２の測距装置（A₁），（A₂）の測定距離
（l₁），（l₂）と、設定距離（l₀）と、傾き角検出手段
（8C）が検出した傾き角（α）とから、運搬車（１）の
移動方向を、それのＹ軸方向に対する傾斜角（θ）とし
て算出する手段であって、 cosλ＝（l₀ ²＋l₁ ²−l₂ ²）/2・l₀・l₁ から λ＝cos^-1｛（l₀ ²＋l₁ ²−l₂ ²）/2・l₀・l₁｝となり、この式と λ＝（π/2）−（α＋θ）とからθを求めるものである。

（11）と（12）は、支持枠（10）と水平軸芯（Ｘ）周
りに揺動させて距離計（７）を上下向きに変更するステ
ッピングモータと向きを検出するエンコーダである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は平面図、第２図
は測距装置の概略構成図、第３図、第４図はブロック
図、第５図は追尾動作を示す動作を示す概略平面図であ
る。（６）……指標具、（７）……距離計、（１）……移動
体、（８）……追尾手段、（8A）……駆動装置、（8B）
……指令手段、（8C）……傾き角検出手段、（8E）……
予測手段、（8F）……傾き角算出、（8G）……向き制御
手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者東藤隆義大阪府大阪市中央区本町４丁目１番13号株式会社竹中工務店大阪本店内 (56)参考文献特開昭51−68253（ＪＰ，Ａ) 特開平２−249986（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−26081（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01S 3/00 - 17/95 G01C 15/00 G01B 11/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対象位置に設けた指標具（６）からの空間
伝播波を受信してその指標具（６）までの距離を測定す
る距離計（７）を移動体（１）に設け、前記指標具
（６）からの空間伝播波を受信するように指標具（６）
に向く向きに前記距離計（７）の受信部を向き修正する
追尾手段（８）を設けてある移動体の測距装置であっ
て、前記追尾手段（８）を構成するに、前記受信部を向
き変更する駆動装置（8A）と、追尾指令信号を間欠的に
出力する指令手段（8B）と、移動体（１）の移動方向に
対する受信部の向きの傾き角（α）を検出する傾き角検
出手段（8C）と、移動体（１）の移動速度を検出する速
度検出手段（8D）と、前記指令手段（8B）から追尾指令
信号が出力される毎、前記速度検出手段（8D）の検出結
果に基づいて、現時点での移動体（１）の位置及び移動
方向に対する設定時間後の位置及び移動方向の偏差を算
出する予測手段（8E）とを設け、現時点での傾き角検出
手段（8C）の検出結果及び距離計（７）の測定結果並び
に予測手段（8E）の算出結果に基づいて、設定時間後に
受信部を指標具（６）に向かせるための傾き角（αｔ）
を算出する傾き角算出手段（8F）を設け、設定時間後に
傾き角（α）が傾き角算出手段（8F）の算出結果となる
ように駆動装置（8A）を作動させる向き制御手段（8G）
を設けてある移動体の測距装置。