JPH0463406B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【業上の利用分野】[Field of professional use]

この発明は、ダンプトラツク等の運搬機械や建
設機械、その他の移動体等に走行軌道予測機能を
持たせて自走させる無人自走体の絶対位置検出装
置に関する。 The present invention relates to an absolute position detection device for an unmanned self-propelled vehicle, such as a transport machine such as a dump truck, a construction machine, or other movable vehicle, which is equipped with a traveling trajectory prediction function and is made to run on its own.

【従来技術およびその問題点】[Prior art and its problems]

例えば、ダンプトラツ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、
該車輌を予定走路に沿つて確実かつ安全にに自走
させることが重要なフアクタであり、これを満足
させるためには、車輌自ら走行方位を検出させて
該車輌が正規の走路から位置ずれした際にそれを
修正する必要がある。 そこで、本発明者はマイクロコンピユータの機
能を持たせたジヤイロスコープを開発し、これに
よる車輌走行経路の制御を試みた。 該制御の場合、予め設定された区間走行経路毎
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正規の進行
方向からずれた際に、これを正規の進路に戻すた
めの判断を行うことは不可能であることが判明し
た。 また、ジヤ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。 従つて、車輌走行経路の修正には車輛走行中に
おける該車輌の絶対位置を検出する必要がある
が、かかる検出手段は未だ開発されていないのが
実情である。 また、特開昭57−182209号公報や特開昭59−
65316号公報には反射板と光電センサにより位置
を検出し、走行誤差を補正する構成や、無人搬送
車の両サイドの測距出力により位置検出する構成
が開示されている。しかし、単に反射板を両サイ
ドに配置しただけでは、無人自走体の位置や予定
走路に対する進入角を算出することは困難であ
り、これを求めるには多数の反射板を配置しなけ
ればならない欠点がある。 For example, when a vehicle such as a dump truck is driven unmanned by program control at a face site, etc.
An important factor is to ensure that the vehicle can travel on its own in a reliable and safe manner along the planned route. It is necessary to correct it when necessary. Therefore, the present inventor developed a gyroscope equipped with the function of a microcomputer, and attempted to control the vehicle travel route using this gyroscope. In the case of this control, it is effective for correcting the vehicle traveling direction at the time of control for each preset section travel route, but when the vehicle deviates from the regular traveling direction due to skidding etc. Making decisions to get back on track proved impossible. In addition, the output of the gyroscope includes measurement errors, although they may be small, so if these minute errors are accumulated during repeated driving of the vehicle, a large error will occur and the safety of the vehicle during unmanned driving may be compromised. resulting in damage. Therefore, in order to correct the vehicle travel route, it is necessary to detect the absolute position of the vehicle while it is traveling, but the reality is that such a detection means has not yet been developed. Also, JP-A-57-182209 and JP-A-59-
Publication No. 65316 discloses a configuration in which the position is detected using a reflector and a photoelectric sensor to correct travel errors, and a configuration in which the position is detected by distance measurement outputs from both sides of the automatic guided vehicle. However, simply placing reflectors on both sides makes it difficult to calculate the position of the unmanned self-propelled vehicle and its angle of approach with respect to the planned route; in order to calculate this, a large number of reflectors must be placed. There are drawbacks.

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be solved by the invention]

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る。 この発明の主たる目的は、無人走行中の自走体
が予定走路の要所に設けられたステーシヨンを通
過することにより自らの絶対的現在位置を検出す
るようにした無人自走体の絶対位置検出装置を提
供するにある。 この発明のまたの目的は、無人自走体の走行時
における安全性確保に大きく寄与する信頼性の高
い無人自走体の絶対位置検出装置を提供するにあ
る。 This invention was made as a result of intensive research in view of the above circumstances.
It is a newly invented one. The main purpose of the present invention is to detect the absolute position of an unmanned self-propelled object, in which the self-propelled object during unmanned travel detects its absolute current position by passing through stations provided at key points on a planned running route. We are in the process of providing equipment. Another object of the present invention is to provide a highly reliable absolute position detection device for an unmanned self-propelled body that greatly contributes to ensuring safety when the unmanned self-propelled body runs.

【問題点を解決するための手段】[Means to solve the problem]

この発明は上記目的を達成するために、無人自
走体が走行する予定走路上の所定個所で、走行中
の無人自走体が通過可能にその両サイドに配置さ
れて無人自走体の発受光装置から発信された赤外
線等の発信信号を反射する複数の反射体を備えた
ステーシヨンと、上記反射体からの反射信号を前
記無人自走体の発受光装置で受信して、無人自走
体と上記反射体との距離を算出し、これをもとに
無人自走体の位置座標を演算する演算手段を備え
たステーシヨンセンサとからなる無人自走体の絶
対位置検出装置において、 (a) 上記反射体が、 予定走路の左右両側で予定走路と平行するよう
対称位置に第１および第２反射面を向かい合わせ
て配置された２つの自走体進入側反射体と、 予定走路に対して上記自走体進入側反射体のい
ずれか一方と同じ側で、進行方向前方に所定距離
だけ離反した位置に配置されて、予定走路と平行
する第３反射面と、 該第３反射面と同一位置で角度を異にして配置
された第４反射面とからなる自走体進出側反射体
とからなる、 (b) 無人自走体の発受光装置が、 進行方向と直交する左右方向へ発受信する第１
及び第２発受光装置と、 前記第４反射面へ発受信可能なように上記第１
及び第２発受光装置と異なる角度に設定された第
３発受光装置とからなる、 (c) ステーシヨンセンサが、 上記各発受光装置が上記各反射面からの反射信
号を受信した順序と、それぞれの反射信号を受信
した位置まで走行するのに要した時間と、予め設
定されている上記第１反射面と第２反射面との距
離と、第３および第４反射面とこれらと同じ側に
配置された第１反射面または第２反射面との距離
と、第４反射面の位置座標とを入力して、 演算手段で前記無人自走体の予定走路への進入
角度と位置座標を求める、 という技術的手段を講じている。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is arranged at a predetermined location on the scheduled track on which the unmanned self-propelled vehicle is traveling, on both sides of the unmanned self-propelled vehicle so that the unmanned self-propelled vehicle can pass through. A station equipped with a plurality of reflectors that reflect a transmission signal such as infrared rays emitted from a light receiving device, and a light emitting/receiving device of the unmanned self-propelled object that receives the reflected signal from the reflector, thereby generating an unmanned self-propelled object. In an absolute position detection device for an unmanned self-propelled object, the device comprises: (a) The above-mentioned reflectors include two self-propelled vehicle approach side reflectors arranged in symmetrical positions on both the left and right sides of the scheduled running route, with the first and second reflecting surfaces facing each other so as to be parallel to the scheduled running route, and with respect to the scheduled running route. a third reflecting surface parallel to the planned running route and located on the same side as either one of the self-propelled vehicle approach side reflectors and a predetermined distance away from the front in the traveling direction; and a third reflecting surface that is the same as the third reflecting surface. (b) The light emitting and receiving device of the unmanned self-propelled vehicle emits light in the left and right directions orthogonal to the direction of travel. 1st to receive
and a second light emitting/receiving device;
and a third light emitting/receiving device set at a different angle from the second light emitting/receiving device. The time required to travel to the position where the reflected signal was received, the preset distance between the first and second reflecting surfaces, and the distance between the third and fourth reflecting surfaces on the same side as these. By inputting the distance to the arranged first reflective surface or second reflective surface and the position coordinates of the fourth reflective surface, the calculation means calculates the approach angle and position coordinates of the unmanned self-propelled vehicle to the planned running route. We are taking technical measures such as .

【作用】[Effect]

各発受光装置が上記各反射面からの反射信号を
受信した順序によつて、無人自走体が予定走路へ
進入した方向が判定できる。 そして、それぞれの反射信号を受信した位置ま
で走行するのに要した時間からそれぞれの受信位
置の間の距離を算出することができ、上記第１反
射面と第２反射面との距離と、第３および第４反
射面とこれらと同じ側に配置された第１反射面ま
たは第２反射面との距離と、第４反射面の位置座
標とをもとに、最後に受信した第４反射面の反射
信号受信位置での無人自走体の位置座標を算出す
ることができる。 The direction in which the unmanned self-propelled vehicle has entered the planned course can be determined based on the order in which each light emitting/receiving device receives the reflected signals from each of the reflecting surfaces. Then, the distance between each receiving position can be calculated from the time required to travel to the position where each reflected signal was received, and the distance between the first reflecting surface and the second reflecting surface and the second reflecting surface are calculated. Based on the distance between the third and fourth reflecting surfaces and the first or second reflecting surface placed on the same side as these and the position coordinates of the fourth reflecting surface, the fourth reflecting surface that was received last It is possible to calculate the position coordinates of the unmanned self-propelled object at the reflected signal receiving position.

【実施例】【Example】

以下、この発明の好適実施例を図面に基づいて
説明する。 まず、第１図において、１はこの発明に係る無
人自走体の絶対位置検出装置である。 該装置１は、無人自走体として例示した車輌１
００の予定走路の要所に設けられて該車輛１００
を通過させるためのステーシヨン２と、車輛１０
０に搭載されれたステーシヨンセンサ３とからな
つている。 ステーシヨン２は、第３図にて一層詳細な如く
３本のゲートポール２０１〜２０３からなつてい
る。 ここで、該ゲートポールを説明上の都合から第
１ゲートポール２０１と第２ゲートポール２０２
および第３ゲートポール２０３とに分け、かつＸ
−Ｙ座標上における車輛１００の予定走路をＹ軸
（Ｘ＝０）とし、また、第３ゲートポール２０３
の位置を（X0，Y0）と設定する。 第１ゲートボール２０１と第２ゲートボール２
０２は前記予定走路の両側対称位置に配置され、
第３ゲートポール２０３は、予定走路Ｙ軸の片側
にて第１ゲートポール２０１の前方離間位置に配
置されている。 これらのゲートポールにおいて、第１、第２ゲ
ートポール２０１，２０２のそれぞれには１個宛
の第１反射鏡２０１Ａと第２反射鏡２０２Ａが装
着され、第３ゲートポール２０３には第３と第４
の２個の反射鏡２０３Ａと２０３Ｂが同軸芯上に
装着されている。 図示例の場合において、車輛進入側の第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にされ、車輌進出側の第３
反射鏡２０３Ａと第４反射鏡２０３Ｂはそれぞれ
の鏡面が車輌走行側を向き且つ同一ポール２０３
上で異方向を向く配置にしてある。 一方、ステーシヨンセンサ３は、第２図および
第３図にて一層詳細な如く、３組の赤外線発受光
装置３０１〜３０３を備えたマイクロコンピユー
タからなつている。 前記各組の発受光装置３０１〜３０３はそれぞ
れが一対の発光器と受光器とからなつている。 図示例の発受光装置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
方向に対する45゜角で車輌の斜め後方を向く配置
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ツチSW１
〜SW３が設けられている。 これのスイツチSW１〜SW３は、車輛１００
が第１〜第３ゲートポール２０１〜２０３を通過
するとき、発受光装置３０１〜３０３のそれぞれ
の発光器から発射された赤外線の光束が第１〜第
３および第４反射鏡２０１Ａ〜２０３Ａおよび２
０３Ｂを介してそれぞれの受光器で受光されたと
きにONする常開型スイツチからなつている。 ステーシヨンセンサ３は、第２図にて一層詳細
な如く、後述する車載制御手段４と通信するため
のシリアル入出力機構３０４と高速演算機構３０
５、前記各スイツチSW１〜SW３のON・OFF状
態をインターフエイス３０６を介して入力するポ
ート３０７、インターバル・タイマ３０８、それ
らを制御するCPU３０９、ROM３１０、RAM
３１１のそれぞれからなつている。 ROM３１０には、車輛１００の走行時におけ
る位置座標を求めるための換算式が書き込まれて
いる。 すなわち、第３図において、車輛１００が一定
速度で走行していると仮定すれは、該車輌に搭載
の発受光装置３０１〜３０３におけるそれぞれの
発光器から発射された赤外線の光束は、前記車輛
１００の進行に伴つて第１〜第３および第４の反
射鏡２０１Ａ〜２０３Ａおよび２０３Ｂを一定の
法則に従い順番に横切る。 このときの車輛１００がＰ１からＰ２までの進
行に要した時間をＴ１，Ｐ２からＰ３までの時間
をＴ２，Ｐ３からＰまでの時間をＴ３とすれば、
Ｐ１とＰ２間の距離Ｄ１，Ｐ２とＰ３間の距離Ｄ
２，Ｐ３とＰ間の距離Ｄ３はそれぞれ次式で求ま
る。ただし、車輌の走行速度をＶとする。 Ｄ１＝Ｖ×Ｔ１ ……(1) Ｄ２＝Ｖ×Ｔ２ ……(2) Ｄ３＝Ｖ×Ｔ３ ……(3) また、反射鏡２０１Ａと２０２Ａ間の距離を
Ｌ、２０１Ａと２０３Ａ，２０３Ｂ間の距離をＭ
とすれば、上記Ｄ１，Ｄ２は次式で表すことがで
きる。 Ｄ１＝Ｌ×sinθ ……(4) ∴sinθ＝Ｔ１×Ｖ／Ｌ Ｄ２＝Ｍ×cosθ ……(5) ∴cosθ＝Ｔ２×Ｖ／Ｍ ここで tanθ＝sinθ／cosθ であるから車輛１００の進行方向のずれ角θは、 tanθ＝（Ｍ×Ｔ１）／（Ｌ×Ｔ２） ……(6) で求めることができる。 また、Ｔ２×Ｖ＝Mcosθであるので、 走行速度Ｖは、 Ｖ＝（Ｍ×cosθ）／Ｔ２ ……(7) となる。 以上より、車軸に対して45゜後方に発射されて
いる赤外線が第４反射鏡２０３Ｂを横切る地点Ｐ
（Ｘ，Ｙ）の座標が次式で求まる。 Ｘ＝X0＋Ｔ３×Ｖ×（sinθ−cosθ） ……(8) Ｙ＝Y0＋Ｔ３×Ｖ×（sinθ＋cosθ） ……(9) 以上の結果より、計測範囲内を車輌が一定速度
で通過するという条件が満足されていれば、Ｔ
１，Ｔ２，Ｔ３の時間を正確に計測することによ
り、車輛１００の通過した位置座標を正確に求め
ることができる。 従つて、上記(1)式から(9)式が順次計算される位
置計算プログラムがROM３１０に書き込まれて
いる。 このように、この発明では、車輌の速度Ｖと予
定走路へのずれ角θとを求めるための構成として
第１〜第３の反射鏡を用い、車輌の現在位置Ｐを
求めるために第４の反射鏡を適宜角度にずらして
（本実施例では45゜）用いている。 以上において、車輛１００には前記ステーシヨ
ンセンサ３以外に制御手段４が搭載されている。 図示例の制御手段４は、第１図に示す如く、地
上側の指令設備から無線機５を介してコマンドを
入力するメインコントローラ４００と、該コント
ローラ４００からのコマンドを入力するサブコン
トローラ４０１およびサブカルキユレータ４０２
とよりなり、これらはマイクロコンピユータから
なつている。 メインコントローラ４００は、入力コマンドに
基づく車輛１００の予定走路設定用データシグナ
ルと制御用パラメータをサブコントローラ４０１
に、かつ車輛１００の初期位置と前記ステーシヨ
ン２の位置（車輛１００の初期位置からステーシ
ヨン２ままでの距離）の情報をサブカルキユレー
タ４０２に出力する。 サブコントローラ４０１は、メインコントロー
ラ４００から入力した前記予定走路設定用データ
シグナルに基づいて予定走路を設定すると同時
に、サブカルキユレータ４０２から車輛１００の
初期位置情報を入力し、該位置情報と前記予定走
路設定データとから車輛１００を予定走路に誘導
するためのステアリング切角と走行速度を演算す
る。その結果、ステアリング切角のデータシグナ
ルをステアリングコントローラ６に、かつ速度デ
ータシグナルを速度コントローラ７にそれぞれ出
力する。 ここで、車輛１００が無人走行を開始すると同
時に、該車輛１００を前述の如く設定された予定
走路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
における該車輛１００のステアリング角がパルス
モータ９を介してポテンシヨメータ１０により検
出される。 ポテンシヨメータ１０は、そのステアリング角
検出データシグナルをステアリングコントローラ
６に出力する。 ステアリングコントローラ６は、サブコントロ
ーラ４０１からの入力コマンドによるステアリン
グ切角データと前記ポテンシヨメータ１０からの
ステアリング切角検出データとを比較演算する。 その演算により車輛１００を予定走路に正しく
誘導するための最適ステアリング切角を求め、そ
の結果のデータをステアリング制御コマンドに変
換してそれをパルスモータ９のパワードライバ８
に出力し、これを駆動することにより車輛１００
を予定走路に誘導すべくそのステアリング角が制
御される。 また、このときの車速が速度センサ１３によつ
て検出される。 図示例の速度センサ１３は、エンジン／トラン
スミツシヨン系の回転数を検出するロータリエン
コーダからなつて、回転数検出データシグナルを
速度コントローラ７に出力する。 該コントローラ７は、サブコントローラ４０１
からの入力コマンドによる車速設定データとロー
タリエンコーダ１３から入力した車速検出データ
とを比較演算し、現在の車輛１００がコース走行
に最適な目標速度になつているか否かを判断す
る。そして、目標速度になつていない場合は、車
速制御コマンドをパワードライバ１１に送つてこ
れを駆動することにより、エンジン／トランスミ
ツシヨン系１２を制御して、予め設定された加速
度で目標速度にする。 このようなステアリング制御と車速制御とによ
り、車輛１００は最適速度で目標の予定走路に誘
導されて無人走行する。 その走行時においては、車輛１００のフアイナ
ルドライブ系統の速度センサ１４，１５によつて
も車速が検出される。 図示例の速度センサ１４，１５は車輛１００の
左右後輪の回転数を個々に検出するロータリエン
コーダからなつて、それぞれの回転数検出データ
シグナルをサブカルキユレータ４０２に出力す
る。 また、サブカルキユレータ４０２は車輛１００
の方位センサ１６からも検出データシグナルを入
力する。 図示例の方位センサ１６はジヤイロスコープ１
６０と、該ジヤイロスコープがシンクロリナーコ
ンバータ１６１を介して接続されたジヤイロコン
パス１６２とからなつている。 もつて、サブカルキユレータ４０２は前記ロー
タリエンコーダ１４，１５からの入力データを車
速データに変換し、該車速データとジヤイロコン
パス１６２からの方位データとから、コース走行
中の車輛１００の現在位置を演算する。その結果
の現在位置データをサブコントローラ４０１に出
力する。 サブコントローラ４０１は、前記現在位置デー
タの入力により予定走路設定データを読み出し、
該データと前記現在位置データとから車輛１００
が次に走る目標コースデータを演算する。その結
果のデータをステアリング制御コマンドと車速制
御コマンドとに変換して、それらのコマンドをそ
れぞれの系統のステアリングコントローラ６と車
速コントローラ７とに出力する。 もつて、前述の場合と同様にステアリングコン
トローラ６がステアリング切角を、かつ車速コン
トローラ７が車速をそれぞれ制御する。 かかる制御は車輛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の無人走行により該車輌
１００がステーシヨン２に近づくと、サブカルキ
ユレータ４０２がステーシヨンセンサ３に対して
センス開始コマンドを出力する。 これにより該センサ３がスタートして発受光装
置３０１〜３０２の各発光器から赤外線が発射さ
れる。これと同時に第２図中のインターバル・タ
イマ３０８を作動させておく。 この状態で車輌１００がステーシヨン２を通過
するとき、該ステーシヨンにおける第１または第
２反射鏡２０１Ａまたは２０２Ａのいずれかに前
記赤外線の光束が最初に当たつて反射する。 その反射光束を発受光装置３０１，３０２のい
ずれかの受光器が受光することによつて、該受光
器が備えた赤外線スイツチSW１またはSW２が
ONとなる。 この状態から車輌１００が更に進行することに
よつて、前記赤外線の光束は第１または第２反射
鏡２０１Ａまたは２０２Ａを最初に通り過ぎるの
で、前記赤外線スイツチSW１またはSW２は
OFFの状態に戻る。 このような赤外線スイツチSW１またはSW２
のON，OFF状態を第２図中のポート３０７が入
力することにより、前記ONの時間とOFFの時間
をインターバル・タイマ３０８が計測する。その
結果の時間データがRAM３１１に記憶される。 斯様にして、車輌１００のステーシヨン通過時
には発受光装置３０１〜３０３のそれぞれから発
射されている赤外線光束が第１〜第３、第４反射
鏡２０１Ａ〜２０３，２０３Ｂのそれぞれに順次
当たつて反射し、該反射光束により各赤外線スイ
ツチSW１〜SW３が順次ONしたのちOFFに戻
り、それらのON時間とOFF時間がインターバ
ル・タイマ３０８で計測されてRAM３１１に順
次記憶される。 これによつて、合計８個の時間データが得られ
る。 ここで、ゲートポール２０１〜２０３と反射鏡
２０１Ａ〜２０３Ａ，２０３Ｂについて述べる。 各反射鏡２０１Ａ〜２０３Ａ，２０３Ｂにはそ
れぞれ一定の幅があるので、赤外線スイツチSW
１〜SW３がONしてOFFするまでには僅かなが
らの時間Ｔがある。 この時間ＴはスイツチONの時間からスイツチ
OFFの時間を減算することにより求められる。 一方、ゲートポール２０１〜２０３はそれぞれ
の中心が前記各反射鏡の幅の中心と一致させてあ
るので、車輌１００がゲートポール２０１〜２０
３を通過した近似的時間は前記時間Ｔの２分点の
時間となる。 従つて、車輌１００がステーシヨン２を通過す
ることにより、第１〜第４の反射鏡２０１Ａ〜２
０３Ａ，２０３Ｂに対する４つの車輌通過時間が
求まる。 斯くして、第２図中のステーシヨンセンサ３に
おけるCPU３０９は、ROM３１０から上記計算
式(1)〜(9)を、かつRAM３１１から前記４つの車
輌通過時間データをそれぞれ順次読み出し、該時
間データを前記計算式(1)〜(9)に代入して演算を行
う。 該演算において、計算式(6)のtanθは高速演算機
構３０５が演算する。 その演算の結果、車輌１００がステーシヨン２
を通過する際の絶対位置座標と進入角度が得られ
る。 なお、車輌１００のステーシヨン通過時におけ
る赤外線光束が第１、第２の反射鏡２０１Ａ，２
０２Ａのどちらで最初に反射されるかは車輌１０
０の進行方向によつて決まる。 このため、CPU３０９は計算式(1)，(4)，(6)の
Ｔ１の符号によつて車輌進行方向のずれの方向を
判断する。 また、特殊なケースとして、例えば第１、第２
の両方の反射鏡２０１Ａ，２０２Ａからの同時反
射光束により左右２つの赤外線スイツチSW１と
SW２が同時にON／OFFする場合があるが、こ
のとき、CPU３０９は特別処理として両方の時
間データを同じ値としてRAM３１１に記憶す
る。 しかし、４枚の反射鏡２０１AA〜２０３Ａ，
２０３Ｂのうち１枚でも反射しない時は前記演算
結果は無意味なものとなる。 このため、CPU３０９はスイツチON／OFFの
回数が正しくない時、また、全部の反射鏡を車輌
が通過するまでの時間が異常に長い時などはエラ
ーと判断して前記演算結果を出力しないようにチ
エツクする。 CPU３０９は、演算結果のデータ（車輌の絶
対位置座標と進入角度）が正しいと判断したと
き、該データシグナルをサブカルキユレータ４０
２に出力する。 サブカルキユレータ４０２は、前記ステーシヨ
ンセンサ３からの入力データとジヤイロコンパス
１６２からの方位データおよびロータリエンコー
ダ１４，１５からの車速データとにより車輌現在
位置の累計誤差を演算し、その結果のデータシグ
ナルをサブコントローラ４０１に出力する。 該コントローラ４０１は、前記累計誤差に基づ
く演算を遂行して車輌現在位置修正用の座標デー
タを求め、それをステアリング制御用と車速制御
用のコマンドに変換してそれらのコマンドをそれ
ぞれの系統のコントローラ６と７に送る。 もつて、該コントローラ６，７の出力シグナル
でそれぞれの系統のパワードライバ８，１１を介
して車輌１００のステアリングと車速が制御され
ることにより、該車輌１００は正規の予定走路に
戻るべく自らの現在位置を補正する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings. First, in FIG. 1, reference numeral 1 denotes an absolute position detection device for an unmanned self-propelled object according to the present invention. The device 1 is a vehicle 1 exemplified as an unmanned self-propelled vehicle.
The vehicle 100 is installed at key points on the scheduled running route of 00.
a station 2 for passing the vehicle, and a vehicle 10
The station sensor 3 is mounted on the station sensor 3. The station 2 consists of three gate poles 201-203, as shown in more detail in FIG. Here, for convenience of explanation, the gate poles are defined as the first gate pole 201 and the second gate pole 202.
and the third gate pole 203, and
- The planned running route of the vehicle 100 on the Y coordinate is the Y axis (X=0), and the third gate pole 203
Set the position of (X0, Y0). First gateball 201 and second gateball 2
02 is arranged at symmetrical positions on both sides of the planned running route,
The third gate pole 203 is arranged at a position spaced in front of the first gate pole 201 on one side of the planned running route Y-axis. In these gate poles, each of the first and second gate poles 201 and 202 is equipped with a first reflecting mirror 201A and a second reflecting mirror 202A, and the third gate pole 203 is equipped with a third and a second reflecting mirror. 4
Two reflecting mirrors 203A and 203B are mounted on a coaxial core. In the illustrated example, the first reflecting mirror 201A and the second reflecting mirror 202A on the vehicle entrance side are arranged with their mirror surfaces facing each other, and the third reflecting mirror on the vehicle advancing side
The reflecting mirror 203A and the fourth reflecting mirror 203B have their respective mirror surfaces facing the vehicle running side and are attached to the same pole 203.
It is placed facing in different directions at the top. On the other hand, the station sensor 3 is comprised of a microcomputer equipped with three sets of infrared light emitting/receiving devices 301 to 303, as shown in more detail in FIGS. 2 and 3. Each of the sets of light emitting/receiving devices 301 to 303 includes a pair of light emitter and light receiver. In the illustrated light emitting/receiving devices 301 to 303,
Two sets of light emitting/receiving devices 301 and 302 are located on both sides of the vehicle 100 and face outward perpendicularly to the straight direction of the vehicle, and the remaining light emitting/receiving device 303 is directed diagonally to the rear of the vehicle at a 45° angle to the straight direction. It is arranged to face. An infrared switch SW1 is installed in each light receiver in each set of light emitting/receiving devices 301 to 303.
~SW3 is provided. Switches SW1 to SW3 of this are vehicle 100
passes through the first to third gate poles 201 to 203, the infrared light beams emitted from the respective light emitters of the light emitting/receiving devices 301 to 303 pass through the first to third and fourth reflecting mirrors 201A to 203A and 2
It consists of a normally open switch that turns on when light is received by each receiver via 03B. As shown in more detail in FIG. 2, the station sensor 3 includes a serial input/output mechanism 304 and a high-speed calculation mechanism 30 for communicating with the on-vehicle control means 4, which will be described later.
5. A port 307 for inputting the ON/OFF states of the switches SW1 to SW3 via the interface 306, an interval timer 308, a CPU 309 for controlling them, a ROM 310, and a RAM.
It consists of 311 each. A conversion formula for determining the position coordinates of the vehicle 100 when it is running is written in the ROM 310. That is, in FIG. 3, assuming that the vehicle 100 is traveling at a constant speed, the infrared light flux emitted from each light emitting device in the light emitting/receiving devices 301 to 303 mounted on the vehicle is As it progresses, it sequentially crosses the first to third and fourth reflecting mirrors 201A to 203A and 203B according to a certain rule. If the time required for the vehicle 100 to proceed from P1 to P2 at this time is T1, the time from P2 to P3 is T2, and the time from P3 to P is T3, then
Distance D1 between P1 and P2, distance D between P2 and P3
2. The distance D3 between P3 and P can be found using the following equations. However, the traveling speed of the vehicle is assumed to be V. D1=V×T1 ...(1) D2=V distance M
Then, the above D1 and D2 can be expressed by the following formula. D1=L×sinθ...(4) ∴sinθ=T1×V/L D2=M×cosθ...(5) ∴cosθ=T2×V/M Here, since tanθ=sinθ/cosθ, the progress of vehicle 100 The direction deviation angle θ can be determined by tanθ=(M×T1)/(L×T2) (6). Also, since T2×V=Mcosθ, the running speed V is as follows: V=(M×cosθ)/T2 (7). From the above, the point P where the infrared rays emitted 45 degrees backward with respect to the axle crosses the fourth reflector 203B
The coordinates of (X, Y) can be found using the following formula. X=X0+T3×V×(sinθ−cosθ)…(8) Y=Y0+T3×V×(sinθ+cosθ)…(9) From the above results, the condition that the vehicle passes within the measurement range at a constant speed is satisfied. If so, T
By accurately measuring the times 1, T2, and T3, the position coordinates through which the vehicle 100 has passed can be accurately determined. Therefore, a position calculation program that sequentially calculates the above equations (1) to (9) is written in the ROM 310. As described above, in this invention, the first to third reflectors are used as a configuration for determining the vehicle speed V and the deviation angle θ to the planned running route, and the fourth reflector is used to determine the current position P of the vehicle. The reflecting mirror is used at an appropriate angle (45° in this embodiment). In the above, the vehicle 100 is equipped with a control means 4 in addition to the station sensor 3. As shown in FIG. 1, the control means 4 in the illustrated example includes a main controller 400 that inputs commands from command equipment on the ground side via the radio 5, a subcontroller 401 that inputs commands from the controller 400, and a subcontroller 401 that inputs commands from the controller 400. Curator 402
Therefore, these are made up of microcomputers. The main controller 400 sends data signals and control parameters for setting the planned route of the vehicle 100 based on input commands to the sub-controller 401.
and outputs information on the initial position of the vehicle 100 and the position of the station 2 (the distance from the initial position of the vehicle 100 to the station 2) to the subcalculator 402. The sub-controller 401 sets a planned course based on the data signal for setting the planned course input from the main controller 400, and at the same time inputs the initial position information of the vehicle 100 from the sub-calculator 402, and sets the position information and the planned course. The steering angle and running speed for guiding the vehicle 100 to the planned route are calculated from the setting data. As a result, a steering angle data signal is output to the steering controller 6, and a speed data signal is output to the speed controller 7. Here, at the same time that the vehicle 100 starts unmanned running, the steering angle and running speed are controlled to guide the vehicle 100 to the planned running route set as described above. That is, when the vehicle 100 starts running, the steering angle of the vehicle 100 at that point in time is detected by the potentiometer 10 via the pulse motor 9. The potentiometer 10 outputs its steering angle detection data signal to the steering controller 6. The steering controller 6 compares and calculates steering angle data based on an input command from the sub-controller 401 and steering angle detection data from the potentiometer 10 . Through this calculation, the optimum steering angle for correctly guiding the vehicle 100 to the planned running route is determined, and the resulting data is converted into a steering control command and is sent to the power driver 8 of the pulse motor 9.
By outputting the output to and driving it, the vehicle 100
The steering angle is controlled to guide the vehicle along the planned route. Further, the vehicle speed at this time is detected by the speed sensor 13. The illustrated speed sensor 13 is composed of a rotary encoder that detects the rotation speed of the engine/transmission system, and outputs a rotation speed detection data signal to the speed controller 7. The controller 7 is a sub-controller 401
The vehicle speed setting data based on the input command from the rotary encoder 13 is compared with the vehicle speed detection data input from the rotary encoder 13, and it is determined whether the current vehicle 100 has reached the optimal target speed for running the course. If the target speed is not reached, a vehicle speed control command is sent to the power driver 11 to drive it, thereby controlling the engine/transmission system 12 to achieve the target speed at a preset acceleration. . Through such steering control and vehicle speed control, the vehicle 100 is guided to the target planned travel route at an optimal speed and runs unmanned. When the vehicle is running, the vehicle speed is also detected by the speed sensors 14 and 15 of the final drive system of the vehicle 100. The illustrated speed sensors 14 and 15 are rotary encoders that individually detect the rotation speed of the left and right rear wheels of the vehicle 100, and output respective rotation speed detection data signals to the subcalculator 402. Further, the subcalculator 402 is connected to the vehicle 100.
Detection data signals are also input from the orientation sensor 16 of. The orientation sensor 16 in the illustrated example is a gyroscope 1.
60, and a gyro compass 162 to which the gyro scope is connected via a synchronized linear converter 161. The subcalculator 402 converts the input data from the rotary encoders 14 and 15 into vehicle speed data, and calculates the current position of the vehicle 100 while traveling on the course from the vehicle speed data and the direction data from the gyro compass 162. calculate. The resulting current position data is output to the sub-controller 401. The sub-controller 401 reads the planned route setting data based on the input of the current position data,
Vehicle 100 is determined from the data and the current position data.
calculates the target course data for the next run. The resulting data is converted into a steering control command and a vehicle speed control command, and these commands are output to the steering controller 6 and vehicle speed controller 7 of the respective systems. Similarly to the above case, the steering controller 6 controls the steering angle, and the vehicle speed controller 7 controls the vehicle speed. Such control is always repeated as long as vehicle 100 is running unmanned. When the vehicle 100 approaches the station 2 due to unmanned running as described above, the subcalculator 402 outputs a sense start command to the station sensor 3. This causes the sensor 3 to start, and infrared rays are emitted from each light emitting device of the light emitting/receiving devices 301 to 302. At the same time, the interval timer 308 in FIG. 2 is activated. When the vehicle 100 passes the station 2 in this state, the infrared light beam first hits either the first or second reflecting mirror 201A or 202A in the station and is reflected. When one of the light receivers of the light emitting/receiving devices 301 and 302 receives the reflected light flux, the infrared switch SW1 or SW2 provided in the light receiver is activated.
It becomes ON. As the vehicle 100 moves further from this state, the infrared light flux first passes through the first or second reflecting mirror 201A or 202A, so the infrared switch SW1 or SW2 is turned off.
Return to OFF state. Infrared switch SW1 or SW2 like this
By inputting the ON and OFF states of the switch to the port 307 in FIG. 2, the interval timer 308 measures the ON time and OFF time. The resulting time data is stored in RAM 311. In this way, when the vehicle 100 passes through the station, the infrared light beams emitted from the light emitting/receiving devices 301 to 303 sequentially hit each of the first to third and fourth reflecting mirrors 201A to 203, 203B and are reflected. However, each infrared switch SW1 to SW3 is sequentially turned ON and then turned OFF by the reflected light flux, and their ON time and OFF time are measured by the interval timer 308 and sequentially stored in the RAM 311. As a result, a total of eight pieces of time data are obtained. Here, the gate poles 201 to 203 and the reflecting mirrors 201A to 203A, 203B will be described. Each of the reflecting mirrors 201A to 203A, 203B has a certain width, so the infrared switch SW
There is a short time T before SW1 to SW3 turn on and turn off. This time T is from the time when the switch is ON to when the switch is turned on.
It is determined by subtracting the OFF time. On the other hand, since the centers of the gate poles 201 to 203 are aligned with the centers of the widths of the respective reflecting mirrors, the vehicle 100
The approximate time after passing through 3 becomes the time at the 2nd minute point of the time T. Therefore, when the vehicle 100 passes the station 2, the first to fourth reflecting mirrors 201A to 2
The four vehicle passing times for 03A and 203B are determined. In this manner, the CPU 309 in the station sensor 3 in FIG. Perform calculations by substituting into formulas (1) to (9). In this calculation, tanθ in calculation formula (6) is calculated by the high-speed calculation mechanism 305. As a result of the calculation, vehicle 100 is station 2.
The absolute position coordinates and approach angle when passing through are obtained. Note that the infrared light flux when the vehicle 100 passes through the station is reflected by the first and second reflecting mirrors 201A and 201A.
Vehicle 10 determines which of 02A will be reflected first.
Determined by the direction of movement of 0. Therefore, the CPU 309 determines the direction of deviation in the vehicle traveling direction based on the sign of T1 in calculation formulas (1), (4), and (6). In addition, as a special case, for example, the first and second
The two left and right infrared switches SW1 and
SW2 may be turned ON/OFF at the same time, and in this case, the CPU 309 stores both time data as the same value in the RAM 311 as a special process. However, the four reflecting mirrors 201AA to 203A,
If even one of the 203B beams is not reflected, the calculation result becomes meaningless. For this reason, the CPU 309 determines that it is an error and does not output the calculation result when the number of times the switch is turned ON/OFF is incorrect, or when the time it takes for the vehicle to pass through all the reflectors is abnormally long. Check. When the CPU 309 determines that the calculation result data (absolute position coordinates and approach angle of the vehicle) is correct, the CPU 309 transmits the data signal to the subcalculator 40.
Output to 2. The subcalculator 402 calculates the cumulative error of the current position of the vehicle based on the input data from the station sensor 3, the azimuth data from the gyro compass 162, and the vehicle speed data from the rotary encoders 14 and 15, and outputs the resulting data signal. is output to the sub-controller 401. The controller 401 performs calculations based on the cumulative error to obtain coordinate data for correcting the vehicle's current position, converts it into commands for steering control and vehicle speed control, and sends these commands to the controllers of the respective systems. Send to 6 and 7. As a result, the steering and vehicle speed of the vehicle 100 are controlled by the output signals of the controllers 6 and 7 via the power drivers 8 and 11 of the respective systems, so that the vehicle 100 is able to return to its normal scheduled running route. Correct the current position.

【発明の効果】【Effect of the invention】

以上、この発明によれば、無人走行体が予定走
路の要所に設けられたステーシヨンを通過すると
き、自走体に搭載された発受光装置から発信され
た赤外線等の信号が、前記ステーシヨンに配置さ
れて相互間を自走体が通過する該自走体進入側の
２個の第１および第２反射面と、その一方の反射
鏡の前方に離して配置されて角度を異にする自走
体進出側の第３および第４反射面のそれぞれを順
番に横切り、その度毎にそれぞれの反射面から戻
つてくる反射信号を前記発受光装置で受信するこ
とにより、無人自走体が予定走路に進入する角度
と、上記反射面の固定位置の座標をもとに無人自
走体の位置座標を演算することができる。 そのため、予定走路に沿つて、第１反射面、第
２反射面、第３および第４反射面を配置するだけ
で、換言すれば予定走路に沿つて３つのポイント
に配置するだけで正確な位置座標を算出すること
ができる。 従つて、この発明は無人自走体が横滑り等を起
こして進行方向が予定走路からずれた際に、該自
走体自ら位置を正確に判断させて正規の走路に戻
すための自動制御と安全走行に大きく寄与する。 As described above, according to the present invention, when an unmanned vehicle passes a station provided at a key point on a planned route, a signal such as infrared rays emitted from a light emitting/receiving device mounted on the self-propelled vehicle is transmitted to the station. two first and second reflecting surfaces on the entry side of the self-propelled object, between which the self-propelled object passes; The unmanned self-propelled vehicle sequentially crosses each of the third and fourth reflective surfaces on the advancing side of the vehicle, and each time the unmanned self-propelled vehicle receives a reflected signal that returns from each reflective surface with the light emitting/receiving device. The position coordinates of the unmanned self-propelled object can be calculated based on the angle at which it enters the runway and the coordinates of the fixed position of the reflecting surface. Therefore, by simply placing the first reflective surface, second reflective surface, third and fourth reflective surfaces along the planned course, in other words, by placing them at three points along the planned course, accurate positions can be determined. Coordinates can be calculated. Therefore, the present invention provides automatic control and safety for accurately determining the position of an unmanned self-propelled vehicle and returning it to the normal travel route when the traveling direction of the unmanned self-propelled vehicle deviates from the planned route due to skidding or the like. It greatly contributes to driving.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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ツク図、
第２図はステーシヨンセンサの内部構成図、第３
図はＸ−Ｙ座標を基にした反射鏡の配置図であ
る。 The drawings show a preferred embodiment of the invention.
Figure 1 is a conceptual block diagram of an unmanned driving system.
Figure 2 is an internal configuration diagram of the station sensor, Figure 3
The figure is a layout diagram of reflecting mirrors based on X-Y coordinates.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 無人自走体が走行する予定走路上の所定個所
で、走行中の無人自走体が通過可能にその両サイ
ドに配置されて無人自走体の発受光装置から発信
された赤外線等の発信信号を反射する複数の反射
体を備えたステーシヨンと、上記反射体からの反
射信号を前記無人自走体の発受光装置で受信し
て、無人自走体と上記反射体との距離を算出し、
これをもとに無人自走体の位置座標を演算する演
算手段を備えたステーシヨンセンサとからなる無
人自走体の絶対位置検出装置において、 上記反射体が、予定走路の左右両側で予定走路
と平行するよう対称位置に第１および第２反射面
を向かい合わせて配置された２つの自走体進入側
反射体と、予定走路に対して上記自走体進入側反
射体のいずれか一方と同じ側で、進行方向前方に
所定距離だけ離反した位置に配置されて、予定走
路と平行する第３反射面と、該第３反射面と同一
位置で角度を異にして配置された第４反射面とか
らなる自走体進出側反射体とからなり、 無人自走体の発受光装置が、進行方向と直交す
る左右方向へ発受信する第１及び第２発受光装置
と、前記第４反射面へ発受信可能なように上記第
１及び第２発受光装置と異なる角度に設定された
第３発受光装置とからなり、 ステーシヨンセンサが、上記各発受光装置が上
記各反射面からの反射信号を受信した順序と、そ
れぞれの反射信号を受信した位置まで走行するの
に要した時間と、予め設定されている上記第１反
射面と第２反射面との距離と、第３および第４反
射面とこれらと同じ側に配置された第１反射面ま
たは第２反射面との距離と、第４反射面の位置座
標とを入力して、演算手段で前記無人自走体の予
定走路への進入角度と位置座標を求めることを特
徴とした無人自走体の絶対位置検出装置。 ２ 無人自走体が、第１から第４の反射体の反射
信号を受信してステーシヨンを通過する速度を、
同一速度に設定してなることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の無人自走体の絶対位置検
出装置。 ３ 反射体が、予定走路に沿つた所定位置に立設
されたゲートポールに取着されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の無人自走体
の絶対位置検出装置。 ４ 無人自走体には、ステーシヨンセンサが演算
して求めた無人自走体の進入角度と位置座標のデ
ータを入力し、該入力データに基づいて無人自走
体を予定走路に戻すべく該自走体の走行方向と走
行速度を制御するための自動制御手段が搭載され
ていることを特徴とする無人自走体の絶対位置検
出装置。[Scope of Claims] 1. At a predetermined location on the planned track on which the unmanned self-propelled vehicle is traveling, the light emitting and receiving device of the unmanned self-propelled vehicle is placed on both sides so that the unmanned self-propelled vehicle can pass through. a station equipped with a plurality of reflectors that reflect transmitted signals such as infrared rays; Calculate the distance from
In an absolute position detection device for an unmanned self-propelled vehicle, which includes a station sensor equipped with a calculation means for calculating the position coordinates of the unmanned self-propelled vehicle based on this, the reflector is located on both the left and right sides of the planned travel route. Two self-propelled vehicle approach side reflectors arranged in parallel and symmetrical positions with the first and second reflecting surfaces facing each other, and the same as either one of the above self-propelled vehicle approach side reflectors with respect to the planned running route. a third reflective surface parallel to the planned running route and located at a predetermined distance ahead in the traveling direction; and a fourth reflective surface located at the same position as the third reflective surface but at a different angle. The light emitting and receiving device of the unmanned self-propelled object includes first and second light emitting and receiving devices that emit and receive light in the left and right directions orthogonal to the direction of travel, and the fourth reflecting surface. The station sensor includes a third light emitting/receiving device set at a different angle from the first and second light emitting/receiving devices so as to be able to emit and receive signals from each of the reflecting surfaces. the order in which the reflected signals were received, the time required to travel to the position where each reflected signal was received, the preset distance between the first reflecting surface and the second reflecting surface, and the third and fourth reflecting signals. By inputting the distance between the surface and the first reflecting surface or the second reflecting surface arranged on the same side as these and the position coordinates of the fourth reflecting surface, the calculating means calculates the direction of the unmanned self-propelled object along the planned running route. An absolute position detection device for an unmanned self-propelled vehicle characterized by determining the approach angle and position coordinates. 2. The speed at which the unmanned self-propelled object passes the station after receiving the reflected signals from the first to fourth reflectors is
The absolute position detection device for an unmanned self-propelled object according to claim 1, wherein the absolute position detection device is set to the same speed. 3. The absolute position detection device for an unmanned self-propelled vehicle according to claim 1, wherein the reflector is attached to a gate pole erected at a predetermined position along the planned running route. 4 The data of the approach angle and position coordinates of the unmanned self-propelled vehicle calculated by the station sensor are input to the unmanned self-propelled vehicle, and based on the input data, the unmanned self-propelled vehicle is operated to return the unmanned self-propelled vehicle to the planned course. An absolute position detection device for an unmanned self-propelled object, characterized in that it is equipped with automatic control means for controlling the running direction and speed of the moving object.