JP2925454B2 - 移動体の誘導装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体、例えば工場な
どにおける自動搬送台車の誘導装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、工場などにおける自動搬送台車を
誘導する装置としては、下記に示すようなものがある。 電磁誘導を利用した装置 この装置は、搬送台車の移動経路に沿って電線を床面内
に埋み込み、電線に交流電流を流し、これによる磁界変
化を検出しながら、搬送台車を誘導するものである。 磁気誘導を利用した装置 この装置は、搬送台車の移動経路に沿って、磁石を床面
上に配置し、この磁石による磁界を、搬送台車側に設け
られた磁気センサによって検出しながら、搬送台車を誘
導するものである。 自立走行を利用した装置 この装置は、搬送台車に移動距離、移動方向を検出し得
る装置を搭載しておき、この装置から得られる情報を元
にして、現在位置を算出し、進行方向を自分で決定する
方法である。 画像、記号などの認識による誘導を利用した装置 この装置は、搬送台車の移動経路周辺の画像、または特
定の記号を認識させる認識装置を搭載し、この認識装置
による画像または記号を認識することにより、搬送台車
の進行方向を決定する方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記およびの誘導
装置によると、搬送台車が移動する路面が、鉄板などの
磁性体により構成されている場合に、使用できないとい
う問題がある。

【０００４】また、上記の誘導装置によると、誘導し
ていくうちに、累積誤差が大きくなり、移動経路から外
れる可能性が高いという問題がある。また、上記の誘
導装置によると、搬送台車に搭載する画像、記号などを
認識する認識装置が非常に高価であるという欠点があ
る。

【０００５】そこで、本発明は上記問題を解消し得る移
動体の誘導装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１の手段は、移動体の移動経路に沿って
光導波路を配置するとともに、この光導波路の一端側に
レーザ光の投光器を配置し、移動体側に、光導波路に対
して超音波を発射する超音波発射器およびこの超音波に
よる音響光学効果により光導波路から出射されるレーザ
光を受光する受光部並びにこの受光部からの受光信号に
基づき移動体の操舵装置を制御する制御装置を設けた移
動体の誘導装置である。

【０００７】また、本発明の第２の手段は、上記第１の
手段において、光導波路の一端部に受光器を配置すると
ともに、光導波路のレーザ光が外部に出射された箇所ま
でのレーザ光の往復時間を測定する測定器を具備した移
動体の誘導装置である。

【０００８】さらに、本発明の第３の手段は、上記第１
または第２の手段において、移動体側および光導波路の
一端部に、光通信装置をそれぞれ配置した移動体の誘導
装置である。

【０００９】

【作用】上記構成において、移動体の移動経路に沿って
配置された光導波路に、超音波を発信させると、その部
分に音響光学効果が発生し、したがって光導波路内を進
行しているレーザ光はその部分で回折して外部に出射す
る。

【００１０】この出射されたレーザ光を、移動体側に設
けられた受光部で受光するとともに、この受光位置を検
出し、しかもこの受光位置が、移動体の所定位置となる
ように、移動体を制御すれば、光導波路に沿って、移動
体を正確に誘導することができる。

【００１１】また、光導波路の一端部にレーザ光の往復
時間を測定する測定器を配置し、超音波により屈折率が
変化させられた部分でレーザ光が反射することを利用し
て、レーザ光の屈折率の変化部分までの往復時間を求め
ることにより、移動体の位置を検出することができる。

【００１２】さらに、移動体側および光導波路の一端側
に、光通信装置をそれぞれ配置することにより、固定局
側と移動体側との間で、通信を行わせることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図１２に基づ
き説明する。本実施例においては、例えば工場などにお
いて、荷物を所定の移動経路を経て自動的に目的地まで
搬送する搬送台車（移動体の一例）を、誘導する場合に
ついて説明する。

【００１４】図１において、１は搬送台車２の誘導装置
で、例えばループ状にされた搬送台車２の移動経路Ａに
沿って配設された光ファイバー（光導波路）３と、この
光ファイバー３の一端部に配置されたレーザ光の投光器
４および受光器５と、移動体２側に設けられた超音波発
信器６および光線位置検出センサ（受光部の一例で、よ
り具体的には一次元光位置センサ）７と、光ファイバー
３の一端部に対応する固定局側に設けられて、投光器４
より発射されたレーザ光の反射レーザ光を受光するまで
の時間を測定する測定器８および固定側光通信装置９
と、移動体２側に設けられた移動側光通信装置１０とか
ら構成されている。

【００１５】上記超音波発信器６は、図２に示すよう
に、超音波Ｂを光ファイバー３に発射して、その部分の
コア部３ａに音響光学効果を発生せるものである。例え
ば、超音波Ｂが発射されると、コア部３ａ内では、屈折
率が縞状に変化し、レーザ光Ｃはレーザ光Ｃ′のように
回折する。しかもコア部壁面（導波路内面）３ｂとレー
ザ光Ｃ′とのなす角度が臨界角を超えるため、コア部３
ａ内を伝わるレーザ光は、光ファイバー３の外へ出射す
る。

【００１６】したがって、この光ファイバー３から出射
したレーザ光Ｃ′を検出するように、搬送台車２の操舵
装置（図示せず）を制御すれば、搬送台車２を移動経路
Ａに沿って誘導させることができる。

【００１７】上記光線位置検出センサ７は、図３および
図４に示すように、搬送台車２側に、移動経路Ａと直角
方向で取り付けられた受光板１１と、この受光板１１に
水平方向で左右に一列に並べて配置された複数個のフォ
トダイオード１２と、このフォトダイオード１２から得
られた受光信号に基づき、その受光位置を検出する検出
回路部１３とから構成されている。

【００１８】そして、図示しないが、この検出回路部１
３で得られた受光位置に基づき、搬送台車２の操舵装置
（図示せず）を制御する制御装置（図示せず）が具備さ
れている。

【００１９】したがって、上記構成において、工場内で
荷物を、所定場所まで搬送する場合、投光器４から光フ
ァイバー３内にレーザ光を発射させておき、この光ファ
イバー３上で搬送台車２を走行させるとともに、搬送台
車２においては、超音波発信器６より超音波を、光ファ
イバー３に向かって発信させる。

【００２０】すると、光ファイバー３のコア部３ａが、
超音波を受けて歪み、この部分の屈折率が縞状に変化し
て、この部分でのコア部３ａの壁面３ｂに対するレーザ
光Ｃの角度が臨界角を超えるため、レーザ光Ｃが光ファ
イバー３の外に出射されることになる。

【００２１】この出射されたレーザ光Ｃ′は、光線位置
検出センサ７により受光される。そして、このレーザ光
Ｃ′の受光位置が求められると、この受光位置が、光線
位置検出センサ７の中心にくるように、制御装置から操
舵装置を駆動するための信号が出力される。すなわち、
光ファイバー３から出射されるレーザ光Ｃ′により、常
に、搬送台車２は、移動経路Ａ上を移動するように誘導
される。

【００２２】また、一端部から発射されたレーザ光Ｃ
が、屈折率分布が発生した部分で反射されるため、この
反射したレーザ光Ｃ″を、受光器５で受光するととも
に、その往復時間を測定器８で検出し、この往復時間と
レーザ光Ｃの伝搬速度とにより、搬送台車２までの距離
を、演算装置（図示せず）により求めることができる。
すなわち、搬送台車２の位置をリアルタイムで知ること
ができる。

【００２３】さらに、搬送台車２から常に超音波が発射
されているため、屈折率が変化した光ファイバー３の部
分においては、レーザ光Ｃの出射および入射が可能とな
るため、上述した固定側光通信装置９と搬送台車２の移
動側光通信装置１０との間で、双方向の通信を行うこと
ができる。すなわち、移動側光通信装置１０からのレー
ザ光を臨界角より小さい角度で光ファイバー３に入射さ
せてやれば、光ファイバー３内を伝搬して、固定側光通
信装置９に到達する。

【００２４】なお、この通信用のレーザ光としては、誘
導用のレーザ光を使用しても良く、また誘導用のレーザ
光とは、別の通信専用のレーザ光を使用しても良い。こ
のように、従来例で説明した、磁気誘導、画像・記号な
どの認識による誘導とは異なり、レーザ光を介して固定
局側と搬送台車２側との間で、自由に通信を行うことが
できる。

【００２５】ここで、上記光線位置検出センサ７を、図
３〜図１２に基づき説明する。すなわち、この光線位置
検出センサ７は、搬送台車２の移動経路の中心からのず
れを検出するために、例えば左右にそれぞれ１０個づつ
（勿論、１０個づつに限定されるものではなく、その配
置個数は受光範囲に応じて適宜増減し得るものである）
フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂが設けられるととも
に、これら左右のフォトダイオード１２Ａ，１２Ｂから
の両信号の差を考慮するようにしている。

【００２６】すなわち、受光位置の検出回路部１３は、
１０個の右側フォトダイオード１２Ａ（Ｐ₁ 〜Ｐ₁₀の記
号にて示す）にそれぞれ接続されるとともに、その増幅
率Ｋ ₁ 〜Ｋ₁₀が順次比例して大きくなるように設定され
た右側電流−電圧変換増幅器２１（２１Ａ）と、この各
電流−電圧変換増幅器２１Ａで得られた増幅電圧を加算
する右側増幅電圧加算回路２２（２２Ａ）と、１０個の
左側フォトダイオード１２Ｂ（Ｑ₁ 〜Ｑ₁₀の記号にて示
す）にそれぞれ接続されるとともに、その増幅率Ｋ₁ 〜
Ｋ₁₀（右側の増幅率と同じ値にされている）が順次比例
して大きくなるように設定された左側電流−電圧変換増
幅器２１（２１Ｂ）と、この各電流−電圧変換増幅器２
１Ｂで得られた増幅電圧を加算する左側増幅電圧加算回
路２２（２２Ｂ）と、これら増幅電圧加算回路２２Ａ，
２２Ｂで加算された出力電圧を互いに減算する減算回路
２３と、上記右側の各フォトダイオード１２Ａで受光さ
れた光量を一定の増幅率ｋでもって電圧に変換するとと
もにこれらの光量電圧を全て加算して基準電圧を求める
右側基準電圧加算回路２４（２４Ａ）と、上記左側の各
フォトダイオード１２Ｂで受光された光量を一定の増幅
率ｋでもって電圧に変換するとともにこれらの光量電圧
を全て加算して基準電圧を求める左側基準電圧加算回路
２４（２４Ｂ）と、これら両基準電圧加算回路２４Ａ，
２４Ｂで得られた基準光量電圧を加算する光量電圧加算
回路２５と、この光量電圧加算回路２５で得られた光量
電圧で上記減算回路２３で得られた出力電圧を除算する
除算回路２６と、この除算回路２６で得られた除算信号
値に基づき受光位置を検出する検出回路２７とから構成
されている。

【００２７】次に、上記位置検出回路部１３の動作につ
いて説明する。例えば、受光板１１の右側にレーザ光線
が入射された場合には、右側の幾つかのフォトダイオー
ド１２Ａにその受光した光量に応じた電流が発生し［図
５のグラフにその関係を示す（ａ点の出力信号を示
す）］、フォトダイオード１２Ａの位置に応じて所定の
増幅率Ｋ_k で増幅された増幅電圧信号がそれぞれ出力さ
れる［図６のグラフにその関係を示す（ｂ点の出力信号
を示す）］。

【００２８】次に、これら各所定の増幅率Ｋ_k で増幅さ
れた増幅電圧信号が増幅電圧加算回路２２Ａで加算され
た後［図７のグラフに受光位置と加算電圧との関係を示
す（ｃ点の出力信号を示す）、また図８に左側のフォト
ダイオード１２Ｂにレーザ光線が入った場合のグラフを
同様に示す］、減算回路２３に入力されて、両側のフォ
トダイオード１２Ａ，１２Ｂから得られた加算増幅電圧
の差が出力される［図１０のグラフに受光位置と減算さ
れされた電圧との関係を示す（ｄ点の出力信号を示
す）、なお図９中には、光量が強い場合と、弱い場合と
を示す］。

【００２９】一方、各基準電圧加算回路２４Ａ，２４Ｂ
で得られた基準電圧が、光量電圧加算回路２５で加算さ
れて光量電圧が得られる［図１０のグラフにこの受光量
による電流と加算された電圧との関係を示す（ｅ点の出
力信号を示す）］。

【００３０】そして、この光量電圧が除算回路２６に入
力され、ここで減算回路２３からの出力電圧が光量電圧
により除算されて位置信号が求められて［図１１のグラ
フに受光位置と位置信号との関係を示す（ｆ点の出力信
号を示す）］、位置信号が出力される。なお、この位置
信号は、図１２に示すように、左右に配置されたフォト
ダイオード１２Ａ，１２Ｂの中心からの距離ｓを表して
いる。

【００３１】上記検出回路部１３を設けたことにより、
フォトダイオード１２Ａ，１２Ｂを複数個並列に設ける
だけで、例えばレーザ光線の受光位置を、簡単な構成で
かつ正確に検出することができる。

【００３２】なお、上記説明においては、フォトダイオ
ードを左右に分けるとともに、具体的には、右側のフォ
トダイオードに入射された場合について説明したが、例
えば左右フォトダイオードの両方に入射した場合には、
上述した減算回路が機能することになる。

【００３３】また、上記説明においては、左右の各フォ
トダイオードから得られた増幅電圧の加算された加算増
幅電圧を互いに減算させて、その中心からの位置を求め
るような構成としたが、例えば複数個のフォトダイオー
ドを、左右に分けずに、一端側を基準にして位置を求め
るようにしてもよい。

【００３４】この場合、増幅率は一端側から他端側に向
かって順次増加するような値に設定され、またこの場合
には、左右におけるフォトダイオードから得られた増幅
電圧をそれぞれ加算した後、互いに減算するといった手
順を省くことができる。

【００３５】ところで、上記実施例においては、誘導装
置１に、双方向の通信機能を持たせたが、場合によって
は、固定局側から搬送台車２側への情報を伝送する機能
だけを持たせるようにしても良い。勿論、この場合、通
信装置の構成は、簡単になる。場合によっては、誘導装
置１から、通信機能を省略することもできる。

【００３６】また、上記実施例においては、光ファイバ
ーの一端部に、投光器と受光器とを別々に配置した構成
として説明したが、受光器は、実際には、投光器から発
射されたレーザ光が反射して戻ってきた反射レーザ光
を、投光器の前方で分離して検出するように構成された
ものが使用されている。すなわち、投光器と受光器と
が、一体的に設けられたものが使用されている。

【００３７】さらに、上記実施例においては、移動体の
一例として、工場内で荷物を搬送する搬送台車に適用し
た場合について説明したが、例えば工場外での作業車、
高速道路上での作業車、港湾設備・空港設備などにおけ
る作業車などの各種移動体を誘導する場合にも適用し得
る。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明の構成によると、移
動体の移動経路に沿って配置された光導波路に超音波を
発信させ、その部分の屈折率を変化させて屈折率の縞分
布を作ることによりレーザ光を光導波路から出射させる
とともに、この出射されたレーザ光を受光する受光部を
移動体側に設けたので、比較的簡単な構成で、かつ正確
に、移動体を移動経路に沿って誘導させることができ
る。

【００３９】また、光導波路の一端部にレーザ光の往復
時間を測定する測定器を配置し、超音波により屈折率が
変化させられた部分でレーザ光が反射することを利用し
て、その屈折率の変化部分までのレーザ光の往復時間を
求めることにより、移動体の位置を検出することができ
る。

【００４０】さらに、移動体側および光導波路の一端側
に、光通信装置をそれぞれ配置することにより、固定局
側と移動体側との間で、通信を行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における移動体の誘導装置の
概略構成を示す斜視図である。

【図２】同実施例の誘導時における光ファイバー内の状
態を示す断面図である。

【図３】同実施例における光線位置検出センサの要部正
面図である。

【図４】同実施例における光線位置検出センサの概略構
成を示すブロック図である。

【図５】同実施例における検出回路部の途中における信
号状態を示すグラフである。

【図６】同実施例における検出回路部の途中における信
号状態を示すグラフである。

【図７】同実施例における検出回路部の途中における信
号状態を示すグラフである。

【図８】同実施例における検出回路部の途中における信
号状態を示すグラフである。

【図９】同実施例における検出回路部の途中における信
号状態を示すグラフである。

【図１０】同実施例における検出回路部の途中における
信号状態を示すグラフである。

【図１１】同実施例における検出回路部の途中における
信号状態を示すグラフである。

【図１２】同実施例における検出回路部から出力される
位置信号を具体的に示す模式図である。

【符号の説明】

Ａ 移動経路 １ 誘導装置 ２ 搬送台車 ３ 光ファイバー ４ 投光器 ５ 受光器 ６ 超音波発信器 ７ 光線位置検出センサ ８ 測定器 ９ 固定側光通信装置 １０ 移動側光通信装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−30914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−243707（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−35675（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−69898（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05D 1/02 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体の移動経路に沿って光導波路を配置
   するとともに、この光導波路の一端側に光の投光器を配
   置し、移動体側に、光導波路に対して超音波を発射する
   超音波発射器およびこの超音波による音響光学効果によ
   り光導波路から出射される光を受光する受光部並びにこ
   の受光部からの受光信号に基づき移動体の操舵装置を制
   御する制御装置を設けたことを特徴とする移動体の誘導
   装置。
2. 【請求項２】光導波路の一端部に受光器を配置し、光導
   波路内の光が外に出射した箇所までの光の往復時間を測
   定する測定器を具備したことを特徴とする請求項１記載
   の移動体の誘導装置。
3. 【請求項３】移動体側および光導波路の一端部に、光通
   信装置をそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の移動体の誘導装置。