JPH0481677A - 移動体の位置検知装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、位置が既知な多数の光反射手段のうちの複数
個と移動体との角度を検出して移動体の位置を検知する
位置検知装置に関するものである。

（発明の背景） 位置が既知の３つの光反射手段の移動体からの方位を３
つの位置で検出し、その間の移動体の移動量と移動方向
とを検出することにより移動体の位置を検出する方法が
、本願の出願人により提案されている（特願昭６３−３
１５１７２、同６３−３１５１７３号）。ここに走査光
は所定時間間隔で断続射出されると共に、垂直方向に主
走査されかつ水平方向に副走査される。

しかし移動体と光反射手段との距離は常に変化するため
、光反射主段側における走査光の走査密度はこの距離に
よって大幅に変化する。このため特に遠い光反射手段に
対しては走査光が光反射手段に当たらず、反射光を受光
できないという場合が生じ得る。この場合には位置検出
精度か低下したり、位置検出速度が遅くなる、等の間顕
か生じる。

また最も遠い光反射手段に対して走査光が確実に当たる
ように、走査密度を高めることも考えられるが、この場
合には走査速度が著しく高くなり、その駆動速度が大き
くなったり、消費電力が増大したり、可動部分の寿命が
短くなる等の不都合が生じる。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、走
査速度を著しく高めることなく、騒音や消費電力を増や
すことなく、また可動部分の寿命を短くすることなく、
遠い光反射手段にも走査光を確実に当てることができる
移動体の位置検知装置を提供することを目的とするもの
である。

（発明の構成） 本発明によればこの目的は、位置が既知の多数の光反射
手段のうち複数個により、移動体側の走査光射出手段か
ら射出光を移動体方向へ反射して移動体の位置を検出す
る装置において、ｉｉ′ｉ７記光反射手段側における走
査光の走査密度を判別する走査密度判別手段と、この走
査密度か前言已移動体側から見た前記光反射手段の寸法
よりも小さくなるように前記走査光射出手段を制御する
走査制御手段とを備えることを特徴とする移動体の位置
検知装置、により達成される。

（実施例） 第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
移動体としてのゴルフカートの側面図、第３図は投受光
器の構造図である。

第２図において符号１０は車体フレーム、１２（１２ａ
、１２ｂ）は左右一対の後輪、１４は１個の操向前輪で
ある。車体フレーム１０は後輪１２間から上方へ起立し
上端が前方へ水平にのびる上部フレームｌｏａを有する
。後輪１２には電動走行モータ１６の回転がチェーン１
８．２０、差動装置２２を介して伝えられる。左右の後
輪１２ａ、１２ｂの回転量は左右一対のエンコーダ２４
　（２４ａ、２４ｂ）により別々に検出さねる。前輪１
４は操向軸筒２６に保持された操向軸２８の下端に取付
けられている。この操向軸２８の上端にはクラッチ３０
を介して操舵用モータ３２が接続される一方、リンク３
４によってハンドル軸３６の回転が伝えられるようにな
っている。すなわちクラッチ３０の断続により、モータ
３２かハンドル３８かのいずれかによって前輪１４の操
舵が行われるようになっている。

４０はコントローラであり、走行用と操舵用の各モータ
１６．３２の電力制御を行う回路や、インターフェース
等を有するものである。４２は車体中央付近の下部に搭
載された鉛蓄電池である。

車体フレーム１０の後部には運転者が立てるようにステ
ップ４６が突設されている。運転者は必要に応じてこの
ステップ４６に立ち、人力装置４８、メインスイッチ５
０、ハンドル３８等を操作できるようになっている。

５２（５２ａ＝ｄ）はレーザー投受光器であり、上フレ
ーム１０ａの前端に取付けられている。これらの投受光
器５２は第３図に示すように構成されている。この図で
５４は基台５６に回転自在に保持された回転テーブルで
あり、このテーブル５４は水平走査用モータ５８により
ベルト駆動される。このテーブル５４の回転角度はこれ
に直結されたエンコーダ６０によって検出される。

回転テーブル５４には上向きに断続するレーザ光を射出
する光源６２が取付けられている。このレーザ光からな
る走査光は、光軸に対し４５°に傾けて配置されたミラ
ー６４の小孔を通り、垂直走査用モータ６６によって回
転される回転ミラー６８で反射され、出射ロア０から横
方向に射出される。従って回転ミラー６８の回転により
走査光はほぼ垂直に主走査され、またテーブル５４の回
転によりこの走査光はほぼ水平に副走査されることにな
る。

この走査光は所定の既知の位置に固定された光反射手段
としてのコーナーキューブ７２に当たると、走査光の入
射方向に反射されて出射ロア０に戻る。この反射光はさ
らに回転ミラー６８、ミラー６４で反射され、集光レン
ズ７４によって受光素子であるフォトダイオード７６に
入る。従ってこのフォトダイオード７６へ反射光が入射
する時のエンコーダ６０の出力を用いてコーナキューブ
７２の方向が判断される。

コーナーキューブ７２は移動体の走行ルートに沿って適
宜の位置に固定され、移動体は走行中に３つのコーナー
キューブ７２の方向を検出し続け、この間の走行量との
関係から移動体の位置を求めるものであるが、その方法
は前記特願昭６３−３１５１７２などに詳述されている
通りであるから、その説明は繰り返さない。

次に制御装置７８を説明する。この装置７８はデジタル
コンピュータからなるＣＰＵ８０、半導体メモリ（記憶
装置）８２、パルスカウンタ８４（８４ａ、８４ｂ）、
８６　（８６ａ＝ｄ）等を有する。両パルスカウンタ８
４は左右後輪１２の回転に伴ってエンコーダ２４が出力
するパルスを別々にカウントする。４つのパルスカウン
タ８６はそれぞれの投受光器５２０回転に伴ってニンニ
ク６０が出力するパルスを別々にカウントする。

これらカウンタ８４．８６のカウント値はコントローラ
４０に設けたインターフェース（図示せず）を介してＣ
ＰＴＪ８０に読込まれる。メモリ８２にはＣＰＵ８０の
動作プログラムの他に、光反射手段としてのコーナーキ
ューブ（第３図参照）の座標、走行予定ルート等のデー
タが記憶されている。

ＣＰｔＪ８０は第１図に示す機能の演算を、メモリ８２
に記憶したプログラムに従って順次繰り返し行う。ｃｐ
ｕｓｏは、まずメモリ８２に記・ｌした走行予定ルート
に従って操舵用モータ３２と走行用モータ１６とを駆動
する信号をコントローラ４０に送る。この結果前輪１４
が操舵され後輪１２が駆動されて、走行予定ルートにほ
ぼ沿って自走する。ｃｐｕｓｏの追尾方向管理手段８０
Ａは走行中に投受光器５２を作動させ、レーザーの走査
光を上下方向に主走査させつつ垂直軸回りに副走査させ
る。この時方向管理子ｌ９Ｌ８０　Ａは、メモリ８２か
ら検出した最も近いコーナーキューブ７２を選び、それ
ぞれに別々の投受光器５２を向ける。

ここに方向管理手段８０Ａの走査密度判別手段８０Ａａ
は、各コーナーキューブ７２間での距離を求め、投受光
器５２から射出される走査光か対応するコーナーキュー
ブ７２に到達したときのコーナーキューブ７２側におけ
る走査密度を求める。そしてこの走査密度が投受光器５
２から見た寸法より小さくなるような主・副走査周期（
速度）あるいはレーザー光の射出間隔を求める。すなわ
ち走査制御手段８０Ａａは、走査線がコーナーキューブ
７２を見逃すことがないような走査光の密度を決めるも
のである。このように求めたレーザー光の射出間隔を示
す信号がレーザドライバ９０に送られ、対応する投受光
器５２の光源６２はこの時間周期でレーザーを射出する
。また求めた主走査速度に基づきモータドライバ９２か
モータ６６を駆動し、求めた副走査速度に基づきモータ
ドライバ９４がモータ５８を駆動する。この結果コーナ
ーキューブ７２が近ければレーザーの射出間隔が太き（
、また主・副走査速度が遅くなる。

走査光がコーナーキューブ７２で反射して１つの対応す
る投受光器５２に戻るとこの反射光がフォトダイオード
７６で検出され、この時の受光信号に基づいてパルスカ
ウンタ８６のカウント値がＣＰＴＪ８０に読み込まれる
。ｃｐｕｓｏの角度検出手段８０Ｂはこのカウント値に
基づき車輌走行方向に対するコーナーキューブ７２の角
度γを求める。ＣＰＬ１８０はこの時の車輛の位置Ｐ１
□をメモリ８２に記゛■する一方、この位置Ｐ１□にお
ける走行方向を示す方位ベクトルυ２と、コーナーキュ
ーブ７２による受光方向ベクトルＣとを決める。

ＣＰＵ８０はその後走行予定コースに従って車輌を走行
させ、次の投受光器５２が対応するコーナーキューブ７
２からの反射光を受光すると、その時のコーナーキュー
ブ７２の角度βを求めると共に、その位置をＰｌ、とし
てメモリ８２に記憶する。ＣＰＵ８０はまた方位ベクト
ルυ１と、受光方向ベクトルｂとを決める。

さらにＣＰｔＪ８０は走行して次の投受光器５２が対応
するコーナーキューブ７２からの反射光を受光すると、
その時のコーナーキューブ７２の角度αを求めると共に
、その位置なＰｌｏとしてメモリし、方位ベクトルυ。

と、受光方向ベクトルａとを決める。

ここに移動量△χ、△ｙや移動方向△θは第１図におけ
る移動量検出手段８０Ｃ１移動方向検出手段８０Ｄにお
いて、左右の各後輪１２の回転量の平均値と、回転量の
差とを用いてそれぞれ算出するものである。

ｃｐｕｓｏは次にこれらの方位ベクトルυ０．１／１、
υ２と、受光方位ベクトルａ、ｂ、ｃと、角度α、β、
γとを用いて、演算手段８０Ｅにおいて連立方程式を解
き、異なる位置Ｐ１□、ＰＩＩ、ＰＩＯにおける異なる
コーナーキューブの反射方向と、その間の車輌の移動量
、移動方向を自ら検出することにより、現在位置Ｐ１０
の座標（χ、ｙ）と走行方向θとを高精度に求めること
ができる。

その詳細は前記した特願昭６３−３１５１７２号等に有
るから、その説明は繰り返さない。

この実施例ではコーナーキューブまでの距離によりレー
ザー光の射出間隔と主・副走査周期（速度）とを同時に
変化させているが、投受光器から見たコーナーキューブ
の寸法内に走査光が必ず入るのであれば、これらのうち
１つあるいは２つを変化させるものであってもよい。

またコーナーキューブ側での走査密度は、移動体の走行
状態に応じて制御するものであってもよい。例えば走行
速度の増大に対応してコーナーキューブ側での走査密度
は小さくなるから、走行速度に応じて走査密度を変化さ
せることができる。また旋回時には旋回外側のコーナー
キューブに対して走査線の副走査速度が増加するから、
この走査線間隔を狭くするように副走査速度を減らす。

走査密度の制御は、移動体の走行状態の変化を予測して
制御することもできる。例えば前輪の操舵角から旋回半
径を予測できる。

前記移動方向へ〇は、この実施例では左右の後輪の回転
量の差から検出しているが、ジャイロスコープなどから
検出してもよいのは勿論である。

また本実施例では４つの投受光器５２ａｘｄで３つの光
反射手段の方向を検出しているが、１つの投受光器で３
つの光反射手段を順に時間差をもって追尾し、他の１つ
の投受光器で最も投受光しにくい光反射手段を追尾する
ようにしてもよい。

（発明の効果） 本発明は以上のように、光反射手段側における走査光の
走査密度を求め、この走査密度が投受光器から見た光反
射手段の寸法よりも小さくなるように制御するものであ
るから、光反射手段が遠ければ主走査速度を遅くし、光
反射手段が近ければ走査光の副走査間隔を広げたり、走
査光の射出間隔を広げたりすることができる。このため
光反射手段の距離などに応じて主・副走査速度を変える
ことができるから、走査速度を不必要に高（することな
く、また騒音や消費電力を増やすことなく、遠い光反射
手段に走査光を確実に当てることが可能になる。従って
走査機構の可動部分の摩耗を減らすことができ、装置の
耐久性を高めることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
移動体としてのゴルフカートの側面図、第３図は投受光
器の構造図である。 ５２・・・投受光器、 ７２・・・光反射手段としてのコーナーキューブ、８０
・・・ｃｐｕ。 ８０Ａ・・・追尾方向管理手段、 ８０Ａａ・・・走査密度判別手段、 ８０Ａｂ・・・走査制御手段。 特許部願人　ヤマハ発動機株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）位置が既知の多数の光反射手段のうち複数個によ
   り、移動体側の走査光射出手段から射出光を移動体方向
   へ反射して移動体の位置を検出する装置において、 前記光反射手段側における走査光の走査密度を判別する
   走査密度判別手段と、この走査密度が前記移動体側から
   見た前記光反射手段の寸法よりも小さくなるように前記
   走査光射出手段を制御する走査制御手段とを備えること
   を特徴とする移動体の位置検知装置。
2. （２）走査光射出手段は、断続する走査光を略垂直方向
   に主走査しつつ略水平方向に副走査する請求項（１）の
   移動体の位置検知装置。
3. （３）光反射手段との距離の増減に対応して、前記走査
   光の射出間隔と主・副走査周期とを減増する請求項（２
   ）の移動体の位置検知装置。